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Netzdienlichkeit der eMobilität

Energie ≠ Leistung | Potential eMobilität | SmartGrid | Versorgungssicherheit / Netze

Vorsitz: Wissenschaftlicher Beirat Markus Emmert und BEM-Vize-Präsident Christian Heep

Nächstes Treffen: offen

Anmeldungen unter: ⇢ markus.emmert@bem-ev.de
Anmeldebedingungen: schriftliche Anmeldung erforderlich
Tagungs-Rhythmus: quartalsweise2

Sonstiges:
– Die Arbeitsgruppe ist offen für BEM-Mitglieder und Nicht-Mitglieder1
– Die Arbeitsgruppe kann geschlossene Projekte enthalten3

Um die Luftverschmutzung in Städten zu reduzieren und die Attraktivität der eMobilität zu fördern, schlägt der BEM vor, die Ladung von eFahrzeugen an öffentlichen Ladesäulen mit kostenlosem Strom für vorerst 3 Jahre zu fördern und zusätzlich in den flächendeckenden Ausbau von Ladeinfrastruktur zu investieren. Damit kann Deutschland Vorreiter der Elektromobilität werden und wichtige Impulse für die heimische Wertschöpfung, Wohlstand, Arbeitsplätze und die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit der Automobilindustrie setzen.

»Langfristig sehen wir die Wertigkeit von Strom nicht im Verkauf an der Ladesäule, sondern in der Möglichkeit Strom bei Lastspitzen zu speichern und bei Bedarf wieder abzugeben,« so BEM-Vize-Präsident Christian Heep. »Es gilt, eine bidirektionale Ladeinfrastruktur bei den eFahrzeugen und den Ladesäulen zu schaffen und ein Stromnetz der Zukunft, das sogenannte SmartGrid, aufzubauen. Dies verbessert signifikant die Integration Erneuerbarer Energien ins Stromnetz und vermeidet teilweise einen kostspieligen Netzausbau.« Heep sieht darin ein zukunftsfähiges Geschäftsmodell, das nicht auf eine hohe Vergütung für Ladestrom setzt – was langfristig kontraproduktiv für die flächendeckende Einführung der eMobilität wäre, sondern ein paritätisches Erlös-Modell, dass bei hoher Beteiligung auch die eFahrzeug-Nutzer monetär berücksichtigt.

Hintergrund (Effizienz und Wirtschaftlichkeit)
Die Elektromobilität hat Auswirkungen auf das Stromnetz. Deshalb ist es notwendig die Elektromobilität gedanklich, technologisch und auch regulatorisch in das Netz zu integrieren. Noch mehr an Bedeutung wird dies in Zusammenhang mit der Zunahme der Stromerzeugung durch Erneuerbare Energien gewinnen. Bereits heute werden ca. 1/3 des erzeugten Stroms durch Erneuerbare Energien erbracht. Im Fokus der Arbeitsgruppe steht daher die Netzdienlichkeit der Elektromobilität für das Stromnetz.

Bereits im Energiekonzept hat sich Deutschland mit einer Reduktion des Endenergieverbrauchs im Verkehr um rund 40 % in 2050 gegenüber 2005 ehrgeizige Ziele gesetzt. Mit dem Klimaschutzplan 2050 zeigt die Bundesregierung nun den Weg zu einer weitgehenden Treibhausgasneutralität Deutschlands im Jahr 2050 auf, der auch industriepolitisch umgesetzt werden muss. Mit einer stärkeren direkten Nutzung von Strom aus Erneuerbaren Energien können im Verkehrsbereich fossile Treibstoffe und damit Treibhausgasemissionen eingespart werden (Sektorkopplung). Die ehrgeizigen Ziele für den Verkehrssektor, bis 2030 bereits eine Minderung des verkehrsbedingten CO2-Ausstoßes um mindestens 40 % zu erreichen, können daher maßgeblich durch den verstärkten Einsatz elektrischer Fahrzeugantriebe im Straßenverkehr ermöglicht werden.

Der tiefgreifende Wandel im Bereich der Mobilität und der Automobilindustrie muss durch geeignete industriepolitische Rahmenbedingungen und Anreize begleitet werden. Zugleich entstehen neue Handlungsfelder, wie u. a. die verstärkte Nutzung von Erneuerbarer Energie, neue Mobilitätskonzepte und Beiträge zur Stabilisierung der Stromnetze durch intelligentes Laden insbesondere von Elektroflotten.

Die zunehmende Elektrifizierung des Verkehrssektors bietet Potenziale für die Verschiebung und Zuschaltung von Lasten, um das fluktuierende Angebot aus erneuerbaren Energien effizient auszugleichen. Im Verkehrsbereich können intelligente Ladestrukturen für Elektromobile eine Flexibilität ermöglichen. Diese Lastmanagementpotenziale können durch eine intelligente Anbindung der mobilen Fahrzeugbatterien gehoben werden. Gleichzeitig bieten elektrisch betriebene Fahrzeuge die Möglichkeit, Erlöse durch energiewirtschaftliche Dienstleistungen zu generieren.

In der Vergangenheit wurden zahlreiche Verfahren und Energiesystemdienstleistungen untersucht, so dass in einem nächsten Schritt die Fokussierung auf die Umsetzung erfolgen muss. Klarer Endanwendungsbezug muss gegeben sein.

Hintergrund (Versorgungssicherheit)

Die Versorgungssicherheit ist zu gewährleisten gemäß EnWG §49ff. Zweck des EnWG (Definiert in §1) ist eine möglichst sichere, preisgünstige, verbraucherfreundliche, effiziente und umweltverträgliche, leitungsgebundene Versorgung der Allgemeinheit mit Elektrizität und Gas, die zunehmend auf Erneuerbaren Energien beruht. Mit Zunahme der Erneuerbaren Energien und der Elektromobilität kommen neue Herausforderungen auf die Netze zu, welche es frühzeitig zu lösen gilt.

Einhergehend mit der Volatilität der Erneuerbaren Energieerzeugungsanlagen kommt es zu einer Lastverschiebung und zu Lastspitzen im Netz, welche durch intelligente Netze (SmartGrids) weitestgehend kompensiert werden könnten. Mit Hinzunahme von Speicherkapazitäten kann dies verstärkt werden. Die Elektromobilität kann hier in Zukunft eine wesentliche Rolle spielen. Sowohl im negativen als auch im positiven Sinne.

Der „Stromverbrauch“ eines eFahrzeugs spielt hierbei keine Rolle, da dieser während des Fahrens benötigt wird. Vielmehr sind der Bedarf und die Last der Energie beim Laden bzw. Entladen in den Fokus zu stellen.
Die Netze werden aktuell zum größten Teil nur mit einer Teillast gefahren (so auch die Umspannungswerke oder Trafostationen) um eine maximale Lebensdauer gewährleisten zu können. So werden Kabel (Mittelspannungsbereich) z.B. mit einer Lebensdauer von ca. 70-80 Jahren bemessen und gewertet. Hierbei gilt schon heute ein besonderes Augenmerkt der Diagnostik und der ständigen Messung der Kabelstrecken mit „tan-δ-Messung“, „delta- tan-δ-Messung“ sowie TE-Messungen um die Betriebssicherheit gewährleisten zu können bzw. frühzeitig Schwachstellen ausfindig machen zu können. Ein Ausfall der Arbeitszeiten bedeutet nicht nur einen enormen Aufwand sondern auch finanziellen Schaden.
Die durchschnittlichen Kosten einer Mittelspannungsstörung belaufen sich auf ca. 16 TE (Quelle WESTNETZ).

Mit Zunahme der Belastungen der bestehenden Netze ist mit einer signifikanten Reduzierung der Lebenserwartung der Kabel zu rechnen und es besteht ein erhöhtes Ausfallrisiko bei nicht rechtzeitiger Vorplanung und Netzanpassung. Es kann mit einer Reduzierung der Lebenserwartung von unter 50 % der bisherigen gerechnet werden. (Teilweise kann dies noch viel gravierender sein, je nachdem wie die Netze zurzeit ausgelastet sind.)

95% der Energie kann mit 50% der Leistung übertragen werden. 5% der Energie beanspruchen die zweiten 50% der Leistung.

Durch die Energiewende und die technologischen Entwicklungen kommt es zu einer Stromwende, denn sowohl der Wärmesektor als auch der Verkehrssektor wird weitestgehend mit elektrischer Energie versorgt werden.

Aktuell werden ca. ¼ des Gesamtenergiebedarfs an elektrischem Strom benötigt (aktuell: ¼ Elektrizität, ¼ Verkehr, ½ Wärme), das entspricht ca. 600 TWh. In Zukunft werden insgesamt – nach Energieeinsparungen und der Steigerung der Energieeffizienz – in Summe mindestens ca. 1.500 TWh benötigt.

Zielsetzung der Arbeitsgruppe

  • Im Zuge des ganzheitlichen Ansatzes soll ermittelt werden, in wie weit die Erneuerbare Energien und die Elektromobilität einen Einfluss auf bestehende Netze und deren evtl. vorzeitiger Alterung mit sich bringt. Dazu soll ermittelt werden ab wann die Netze ihr theoretisches Maximum erreichen.
  • Darüber hinaus gilt es zu ermitteln, in wie weit die Elektromobilität netzdienlich sein kann bzw. unter welchen Voraussetzungen und ggfs. regulatorischen Maßnahmen dies der Fall sein kann.
  • Des Weiteren gilt es zukünftige Bedarfe zu ermitteln. Last, Menge und Örtlichkeiten.
  • Bei der Bedarfsermittlung sind Kosten, Zeit und Ressourcen festzustellen.
  • Ziel ist es auch in Zukunft die gemäß EnWG vorgeschriebene Netzsicherheit gewährleisten zu können und Netzbetreibern einen zeitlichen Vorsprung zu verschaffen sich auf künftige Änderungen im Netz vorbereiten zu können um einen Ausfall zu vermeiden.

Übergreifende Netzwerkkommunikation mit anderen Arbeitsgruppen, Fachverbänden und Einrichtungen des Bundes sind gewünscht und angestrebt.

1) Nicht BEM-Mitglieder sind im Prinzip zugelassen. Die Bedingungen erhalten Sie auf Anfrage beim Vorstand oder beim Vorsitzenden der jeweiligen Arbeitsgruppe.

2) Die Teilnehmer der jeweiligen AG beschließen den regelmäßigen Rhythmus der Treffen.

3) Bei geschlossenen Projekten besteht die Möglichkeit sich schriftlich, unter Angabe des Grundes, zu bewerben. Über die Aufnahme entscheiden die Projektbeteiligten einstimmig.

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