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Elektromobilität und Stromnetze
Das bestehende Stromnetz in Deutschland ist für die Zukunft der Elektromobilität gut gerüstet. Schon jetzt könnte es 45 Millionen Elektrofahrzeuge mit Energie versorgen. Dies ist nahezu der gesamte aktuelle PKW-Bestand.
Genug Strom für E-Autos
Studien bestätigen, dass die Angst vor überlasteten Stromnetzen unbegründet ist. Bereits heute wäre es möglich, 1,1 Elektroautos pro Haushalt zu laden. Selbst wenn zukünftig nur noch vollelektrische Autos fahren, würde lediglich 20 Prozent mehr Strom benötigt werden. Da sich dieser Wandel über mindestens ein Jahrzehnt ziehen wird, ist dieser Punkt eine lösbare Aufgabe für die Energiewirtschaft.
Laut einer Studie des Center of Automotive Management in Bergisch Gladbach wird im Jahr 2030 jede dritte - wenn nicht gar jede zweite - Neuzulassung, ein Elektrofahrzeug sein. Das Laden erfolgt entweder tagsüber auf Arbeit oder nachts zu Hause, aber auch unterwegs am Supermarkt oder an der Autobahnraststätte.
Ladeinfrastruktur: gesetzliche Rahmenbedingungen
Die Bundesregierung hat im Oktober 2022 beschlossen, die Ladeinfrastruktur in Deutschland flächendeckend und nutzerfreundlich auszubauen und dafür 6,3 Milliarden Euro zur Verfügung gestellt. Bis 2030 soll es eine Million Ladepunkte geben. Zum Vergleich: Im Juli 2023 waren es 100.000. Knapp 20.000 davon sind Schnellladepunkte.
Auch das EU-Parlament hat ein Gesetz über den verpflichtenden Ausbau der Ladeinfrastruktur für E-Autos in Europa beschlossen: Danach sollen bis 2026 entlang der Hauptverkehrsstraßen der Europäischen Union mindestens alle 60 Kilometer öffentliche Ladesäulen zur Verfügung stehen. Außerdem wurden Vorgaben zur Zahlung sowie Angaben zu Preis und Leistung an den Lade- und Tankstellen gemacht.
Ungesteuertes Laden überlastet Netze
Ein derzeit noch kritischer Punkt ist die private Ladetechnik zu Hause. Es gibt unzählige nicht genehmigungspflichtige Wallboxen, die ans Stromnetz angeschlossen worden. Wenn an all diesen nach Feierabend ein Fahrzeug lädt, könnte dies durchaus zu Problemen führen. Den Netzbetreibern ist dies bewusst.
Wenn man mal annimmt, dass wir bis 2030 eine ungefähre Durchdringung von 30 Prozent aller Fahrzeuge hätten, die sich im Netzgebiet mit Hybrid oder voll-elektrischen Fahrzeugen bewegen – dann würde das bedeuten, dass wir bei einer hohen Gleichzeitigkeit, zu der Kunden laden wollen, fast eine Veranderthalbfachung der Last in unserem Netz haben und enorme Lastspitzen in unserem Netz erhalten.
Netze müssen intelligenter werden
Der Ausbau des Stromnetzes ist ein wesentlicher Punkt der
Energiewende. Notwendig macht dies die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien
aber auch die Elektromobilität.
Um ein gleichzeitiges Laden vieler Elektrofahrzeuge zu ermöglichen, muss das Netz der Zukunft intelligent sein. In einem so genannten Smart Grid findet ein Austausch von Informationen statt, mit dessen Hilfe Stromerzeugung, -transport, -verteilung, -verbrauch und -speicherung flexibel gesteuert werden. Elektrofahrzeuge könnten zukünftig als flexible Stromabnehmer fungieren und somit zur Stabilisierung des Netzes beitragen. Anreize schaffen beispielsweise variable Netzentgelte: Das heißt, in Zeiten, wo die Netzkapazität knapp ist, ist der Strom teurer. Belohnt wird das Laden in Zeiten, in denen es mehr verfügbare Netzkapazität gibt.
Elektromobilität und Stromnetze in der enviaM-Gruppe
Die vorhandenen Niederspannungsnetze sind für die zusätzlich notwendige Leistung der Elektrofahrzeuge nicht ausreichend dimensioniert. Sie können beim ungesteuerten Laden überlastet werden.
Eine besondere Herausforderung stellen ein- und zweiphasig ladende Fahrzeuge dar. Deren Ladevorgänge verringern die Übertragungsfähigkeit der Netze um bis zu 85 Prozent.
Automatischer Phasenumschalter vermeidet Netzüberlastung
Um diese Überlastung zu verhindern, ist neben dem Ausbau der Netze eine intelligente Steuerung der Ladevorgänge notwendig.
Eine Lösung ist der automatische Phasenumschalter, welcher in die Ladebox eingebaut wird. Er verteilt die Ladevorgänge gleichmäßig auf alle drei Phasen des Stromnetzes und gewährleistet so deren volle Übertragungsfähigkeit.
Smarte Netzintegration entlastet Stromnetze
Wenn das Laden von Elektroautos intelligent mit dem Stromnetz synchronisiert wird, profitieren sowohl Fahrer von E-Autos als auch Stromkunden. Das ist das positive Ergebnis eines bundesweiten Pilotprojekts, das die Volkswagen-Tochter Elli und MITNETZ STROM zusammen mit der Unternehmensberatung E-Bridge durchgeführt haben. An dem Projekt nahmen rund 20 Fahrer der VW-Modelle ID.3, ID.4 oder ID.5 teil. Geladen wurde über private Wallboxen und mithilfe der Smart-Charging-App von Elli. Die Ladevorgänge zwischen E-Autos und Netzbetreiber koordinierte ein Algorithmus im Hintergrund.
Wenn Elektroautos zu einem Teil des Energiesystems werden, bietet das viele Vorteile. Das Projekt zeigte, dass mit Hilfe von smartem Laden vorhandene Netze besser ausgelastet und dabei rund 30 Prozent der CO2-Emissionen, die sonst bei der Erzeugung des Ladestroms entstehen, eingespart werden können. Diese Effekte werden durch die zeitliche Synchronisierung erzielt, sodass vermehrt regional produzierter Grünstrom verwendet werden kann. Die Projektteilnehmenden konnten durch die variablen Netzentgelte ihre Stromkosten durch zeitlich flexibles Verhalten verringern.
Smartes Laden hilft, vorhandene Netze viel besser auszulasten, das ist ein Fazit des Pilotprojekts. Werden die geplanten Ladezeiten mit den Beschränkungen des Ortsnetzes abgeglichen, lassen sich bis zu fünfmal so viele Elektroautos an ein lokales Netz anschließen.
