Elektromobilität für alle? Im geeigneten Strukturraum kein Problem

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Die Markthochlauf der Elektromobilität in Deutschland ist, wie in kaum einem anderen europäischen Land, so stark von dem Ausbau der öffentlich Ladeinfrastruktur abhängig. Denn nirgends in der Europäischen Union wohnen mehr Menschen zur Miete wie hier. Zusätzlich wohnen nur 41 Prozent der Deutschen in Eigenheimen, bei denen die Installation einer Wallbox oft einfacher ist als in einer Wohnung. Nur 14 Prozent der Menschen in Europa wohnen in Ländern mit einer niedrigeren Quote. Für die Elektromobilität bedeutet dies, dass hier besonders viele Menschen auf öffentliche Ladestationen angewiesen sind. Und genau hier hakt es leider an vielen Orten.

Abbildung 1 zeigt die aktuell in Deutschland verfügbaren Ladestationen für Elektroautos. Dabei zeigt sich recht klar: Wer in den Ballungsräumen Berlin, Hamburg, NRW, Rhein-Main-Gebiet und Teilen Süddeutschlands wohnt, hat Glück. Hier ist die Dichte an Ladestationen so hoch, dass die nächste Station meist nicht weit entfernt ist. Viel schwieriger sieht es allerdings in ländlicheren Gebieten und in den nördlichen und östlichen Bundesländern aus: In ganz Mecklenburg-Vorpommern teilen sich 1,6 Millionen Personen 322 Ladestationen – ungefähr ähnlich viele wie in Köln mit 315 Stationen und einer Bevölkerung von 1 Millionen.

Zwar wohnen in Mecklenburg-Vorpommern mehr Menschen in Eigenheimen und können sich somit leichter eine private Wallbox installieren, aber für den Durchbruch der Elektromobilität ist ein Minimalnetz an öffentlicher Ladeinfrastruktur in der Fläche notwendig. Eine Ladestation pro 72 km² ist dabei sicherlich zu wenig – besonders mit Blick auf den Ostseetourismus und der Anreise mit einem Elektroauto. Auch Sachsen-Anhalt, Thüringen und Brandenburg sind mit jeweils 500 bis 600 Ladestationen nicht gut versorgt. Zum Vergleich: In Bayern existieren etwa doppelt so viele Lademöglichkeiten wie in den drei zuvor genannten Bundesländern zusammen. Dabei ist die Bevölkerungsgröße in beiden Regionen etwa gleich. Auch im Saarland ist die Dichte an Nachlademöglichkeiten nicht besonders hoch.

Der Mangel an Ladestationen ist für viele ein Grund, zumindest noch nicht auf die Elektromobilität umzusteigen. Spätestens mit dem gerade in Planung befindlichen europaweitem Verbot von Neuverkäufen von Autos mit Verbrennungsmotor entsteht aber eine große Herausforderung für Bürgerinnen und Bürger, in Regionen ohne ausreichende öffentliche Ladeinfrastruktur. Erschwerend kommt hinzu, dass zum Beispiel in Sachsen und Mecklenburg-Vorpommern sowie in allen Großstädten der Anteil von selbstgenutzten Eigentumswohnungen deutlich unter dem bundesdeutschen Schnitt liegt und somit die Installation einer eigenen Ladeinfrastruktur schwierig ist. Aus diesen Überlegungen ergeben sich zwei zentrale Fragen:

  • Woher kommt der Mangel an öffentlicher Ladeinfrastruktur?
  • Und: Was kann man dagegen tun?

Abbildung 1: Öffentliche Ladestationen in Deutschland (Bundesnetzagentur.de, Stand 08.06.2022). Rot sind Schnellladeeinrichtungen.

Woher kommt der Mangel?

Öffentliche Ladeinfrastruktur wird von privaten Unternehmen oder Stadtwerken errichtet und muss sich somit unter Anrechnung möglicher staatlicher Zuschüsse finanziell rentieren. Dafür ist eine ausreichende Auslastung der Ladesäulen notwendig, um ausreichend Umsatz zu generieren, der die hohen Investitionen ausgleichen kann. Die linke Karte in Abbildung 2 zeigt dazu eine Auswertung der jährlichen Nutzungsstunden der Ladepunkte pro Kreis beziehungsweise kreisfreier Stadt. Auffällig ist, dass es eine starke Korrelation zwischen den Regionen gibt, in denen Ladestationen wenig genutzt werden und denen, wo wenige Ladestationen vorhanden sind (siehe Abbildung 1). Die Unternehmen haben also bisher nach Marktlogik alles richtiggemacht und sich auf die attraktiven Regionen fokussiert. Ladeinfrastruktur muss aber auch dort sein, wo sich ein wirtschaftlicher Betrieb nicht darstellen lässt. Diesem Grundsatz haben wir ganz selbstverständlich beim Straßenbau oder auch dem Stromnetz im ländlichen Raum immer Rechnung getragen.

Die rechte Grafik in Abbildung 2 zeigt wiederum unsere kürzlich als Studie veröffentlichte Einschätzung darüber, wie attraktiv der zusätzliche Zubau je nach Region wäre. Auch hier zeigt sich, dass unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten weiterhin der Zubau in Regionen empfohlen wird, die schon heute a) über viele Ladestationen verfügen und b) in denen man schon heute eine hohe Auslastung erwarten kann.

Abbildung 2: Durchschnittliche jährliche Belegungsdauer von Ladepunkten nach Kreis in Stunden pro Jahr (links, Quelle) und Attraktivität als Standort für neue Ladestationen (rechts, Quelle). Dunklere Farben bedeuten, dass in einem Landkreis mehr Stunden pro Jahr ein Fahrzeug lädt (links) bzw. eine neue Ladestation auf Basis der direkten Umgebung mehr Umsatz erwarten wird (rechts).

Bleibt die Frage nach fundamentalen Treibern. In den Analysen, die Abbildung 2 zugrunde liegen, hat sich gezeigt, dass wichtige Treiber eine hohe Bevölkerungsdichte sowie das Vorhandensein von beispielsweise urbanen Zentren oder Carsharing-Anbietern sind. Die genannten Faktoren erzeugen Orte, an denen viele Menschen und Fahrzeuge über den Zeitraum einiger Stunden parken, was genau für die Nachladung eines Fahrzeugs reicht. Diese Faktoren zeigen sich auch in Abbildung 3, die eine Abschätzung darüber darstellt, welche Regionen innerhalb der Stadt Köln attraktiv sind. Ladestationen könnten demnach wirtschaftlich im Stadtkern sowie in vereinzelten Zentren im Umfeld errichtet werden. E-Auto-Besitzende aus dem Umland können dabei die Infrastruktur im Stadtkern nutzen, auch wenn keine Station in unmittelbarer Nähe ist. Problematisch wird es aber, wenn kein solches Zentrum im unmittelbaren Umkreis vorhanden ist. Gesamtsystemisch ist es genau hier notwendig, dass wir flächendeckend die Elektromobilität ermöglichen und keine weißen Flecken auf der Landkarte verbleiben, auch wenn die einzelne Ladestation nicht wirtschaftlich zu betreiben ist.

Abbildung 3: Attraktivität verschiedener Standorte für Ladeinfrastruktur in Köln (Quelle). Gelbe Farben zeigen an, dass ein Ladepunkt voraussichtlich für einen Großteil der Zeit belegt wäre. Weitere Karten sind hier verfügbar.

Wie kann der Mangel behoben werden?

Prinzipiell kann der regionale Mangel durch drei Varianten behoben werden:

  1. Kompensation fehlender Einnahmen durch Förderung
  2. Errichtung von Schnellladern an zentralen Orten
  3. Co-Nutzung privater Ladeinfrastruktur

Alle drei Varianten möchten wir einmal kurz beschreiben.

Kompensation fehlender Einnahmen durch Förderung

Ein naheliegender Ansatz zur Behebung des Problems ist, die fehlenden Einnahmen durch eine Förderung aus der öffentlichen Hand zu kompensieren. Dieser Ansatz wurde durch großzügige Subvention der Installationskosten durch den Bund bisher in Deutschland gefahren. Herausfordernd bei diesem Ansatz ist, sinnvolle Orte zu definieren, da man zwar Standorte fördern möchte, die systemisch relevant sind, aber trotzdem niedrige Umsätze erwarten lassen – gerade mit Blick auf ein Gleichbehandlungsgebot und Kosteneffizienz kein leichtes Unterfangen. Dass dieser Ansatz das Problem nicht vollständig lösen kann, zeigt sich nicht zuletzt auch an der aktuellen Situation.

Errichtung von Schnellladern an zentralen Orten

Schnellladestationen haben den Vorteil, dass der Ladevorgang meist unter einer halben Stunde dauert. Hier würde Nutzer*innen zugemutet, dass diese während des Ladevorgangs in der Nähe warten oder kurzfristiges tun wie einen Kaffee trinken oder einkaufen. Dadurch lassen sich die Standorte auf den Verkehrsfluss hin optimieren. Dieser Gedanke steht hinter dem Deutschlandnetz – einem Netzwerk von 1.000 Schnellladehubs in Deutschland, wobei der nächstliegende quasi von überall aus in maximal 10 Minuten erreicht werden kann. Problematisch ist, dass aktuell nur Premiumfahrzeuge über eine ausreichend schnelle Ladeleistung verfügen. Klein- und Kleinstwagen gehen im wahrsten Sinne des Wortes leer aus.

Co-Nutzung privater Ladeinfrastruktur

Zwar gibt es kein Register für private Ladeinfrastruktur, aber alleine die KfW hat bereits 600.000 Wallboxen bezuschusst. Insgesamt dürfte die Zahl die Millionenmarke erreicht haben. Zum Vergleich: Die Bundesnetzagentur meldet „nur“ etwa 60.000 öffentlich zugängliche Ladepunkte. Wenn es möglich wäre, private Ladepunkte auch für Dritte zugänglich zu machen, wäre der Mangel an Ladeinfrastruktur nahezu überall passé. Auf lokaler Ebene könnten Ladepunkte in einer Nachbarschaft geteilt werden oder Betriebe ihre Infrastruktur zugänglich machen, wenn die eigenen Fahrzeuge in Benutzung sind. Organisatorisch ist diese Vision jedoch sehr herausfordernd: Wie kann Sicherheit gewährleistet werden, wenn unbekannte Dritte auf das eigene Privatgelände fahren? Wie können solche Prozesse effizient abgerechnet werden? Wie sieht es steuerlich aus? …

Keine der drei Optionen ist perfekt und vermutlich werden wir auf eine Kombination setzen müssen. Dennoch lohnt es sich, innovative Ideen zu verfolgen, um nicht ungesteuerten Zubau zu erzeugen. Denn dieser ist im Zweifelsfall teuer und verhindert eine faire Teilhabe aller.

Über die Autoren

Christopher Hecht ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter am gleichen Lehrstuhl. Seine Forschung konzentriert sich auf die Interaktion von Elektrofahrzeugen und dem Stromnetz mit besonderem Fokus auf die Nutzung von öffentlicher Ladeinfrastruktur.

 

 

Jan Figgener ist Abteilungsleiter am Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik der RWTH Aachen und unterstützt Accure Battery Intelligence bei Analysen rund um den Batteriespeichermarkt. Seine Forschungsschwerpunkte sind die Markt- und Technologieentwicklung, die Netzintegration und die Alterung von Batteriespeichern.

 

Dirk Uwe Sauer leitet den Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik der RWTH Aachen und ist seit fast 30 Jahren im Bereich Batterien und Energiesysteme aktiv.  Zusammen mit einem Team von 70 Angestellten fokussiert er sich auf Themen beginnend mit den elektrochemischen Prozessen in einer Batteriezelle bis zur Analyse ganzer Energiesysteme. Im Bereich der Batteriealterung werden verschiedene Modelle, Post-Mortem-Analysen, datengetriebene Methoden und vieles mehr genutzt, um die Nutzungsdauer und Sicherheit von Batterien zu erhöhen.

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