Mit 100 Gigawattstunden Flexibilitätspotential durch Elektroautos ist ein Meilenstein erreicht

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Seit einigen Jahren stellen wir auf der Webseite https://www.mobility-charts.de/ aktuelle Daten zur Elektromobilität in Deutschland bereit. Jetzt, Anfang 2024, wurden gleich zwei wichtige Meilensteine erreicht. Zum einen waren nach unserer Einschätzung am ersten Januar in Personenkraftwagen in Deutschland bereits 100 Gigawattstunden Batteriekapazität verbaut. Das ist viel. Alle Pumpspeicherkraftwerke erreichen zusammen lediglich rund 40 Gigawattstunden, und alle stationären Batterien kamen zum selben Zeitpunkt auf lediglich 12,3 Gigawattstunden. Von den Batterien in Autos sind etwa 86 Prozent der Kapazität in rein elektrischen Fahrzeugen verbaut und nur 14 Prozent entfallen auf Plug-In-Hybride.

Der zweite Meilenstein sind 150 Gigawatt Ladeleistung an den Gleichstromanschlüssen, die am ersten Februar erreicht wurden. Diese Leistung ist allerdings noch nicht voll nutzbar, da Fahrzeuge meist nur mit maximal elf Kilowatt geladen werden können. Nimmt man also an, dass aufgrund der höheren Kapazität nur rein batterieelektrische Personenkraftwagen (1,56 Millionen am 1. Januar) genutzt werden und diese mit elf Kilowatt laden könnten, bleiben noch immer beachtliche 16,9 Gigawatt übrig. Auch hier ist ein Vergleich sinnvoll: Die gesicherte Kraftwerksleistung in Deutschland betrug Ende 2022 etwa 90 Gigawatt.

Vehicle-to-Grid Konferenz in Münster

Konferenz Vehicle2Grid LogoDiskutieren Sie die aktuellen Entwicklungen mit führenden Branchenexperten auf der Vehicle-to-Grid Konferenz vom 10.-11. April in Münster. Die Autoren des Artikels, Christopher Hecht und Jan Figgener, haben als Tagungsleiter in Kooperation mit dem Haus der Technik das Programm konzipiert. pv magazine wird auch vor Ort sein.

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Diese Zahlen sind eine sehr gute Nachricht für unser Stromsystem, allen Behauptungen bezüglich einer zu hohen Belastung durch Elektroautos zum Trotz. Aufgrund oft langer Standzeiten zu Hause oder am Arbeitsplatz, hoher Batteriekapazitäten im Vergleich zum typischen täglichen Mobilitätsbedarf und guter Steuerbarkeit der Ladevorgänge sind Elektroautos ideal, um das Stromsystem zu stützen. Dazu stehen prinzipiell zwei Varianten zur Verfügung: Unidirektionales und bidirektionales intelligentes Laden. Bei unidirektionalem Laden wird das Fahrzeug dann geladen, wenn Strom gerade im Überfluss zur Verfügung steht. Das hat eine ganze Reihe von Vorteilen:

  • Der Strom ist günstiger: Es lassen sich mehrere hundert Euro pro Jahr gegenüber durchschnittlichen Strompreisen sparen – in Extremfällen sogar über tausend Euro. Verschiedene Akteure bieten hier bereits Lösungen an, die wir in unserem vorherigen Artikel beschrieben haben.
  • Der Strom ist grüner: Da Photovoltaik- und Windkraftanlagen sehr geringe Grenzkosten haben, stammt günstiger Strom sehr oft aus erneuerbaren Quellen. Selbst wenn dies nicht der Fall sein sollte, kann man argumentieren, dass ein Hoch- und Herunterfahren von konventionellen Erzeugern mehr Emissionen erzeugen würde als den Strom günstig abzugeben.
  • Das Auto ist flexibler: Fahrzeuge sind in ihrer Stromaufnahme sehr flexibel. Lädt man zum Beispiel über Nacht, ist es zumeist irrelevant, wann genau ein Fahrzeug geladen wird oder ob es bei Abfahrt zu 80 oder 100 Prozent geladen ist. Wichtig ist lediglich, dass die Mobilitätsbedürfnisse inklusive eines gewissen Puffers gedeckt werden können. Kein elektrischer Verbraucher in einem Haushalt kann die entsprechenden Energiemengen so unproblematisch verschieben wie ein Auto. So lassen sich bei Stromknappheit geplante Ladungen verschieben, sodass andere, unflexible Verbraucher die Energie nutzen können.
  • Die Batterie altert langsamer: Batterien altern schneller, wenn sie vollgeladen sind. Im Vergleich zum Szenario, bei dem man das Fahrzeug ansteckt und es so schnell wie möglich volllädt, ist intelligentes Laden akkuschonend. Grund hierfür ist, dass die Ladung verzögert geschieht und das Fahrzeug weniger Zeit mit vollständig geladenem Akku verbringt. Dieser Effekt ist wissenschaftlich bestätigt.
  • Die Regulatorik ist einfach: Da das Fahrzeug im unidirektionalen Fall lediglich zu anderen Zeitpunkten lädt als ursprünglich geplant, bleibt es ein Verbraucher. Zumindest für den Handel an Strombörsen bestehen dadurch kaum regulatorische Hürden und die einzig wichtige Voraussetzung ist das Vorhandensein eines Smart Meter.

Zwischenfazit: Bei unidirektionalem intelligentem Laden bestehen kaum Herausforderungen und es ist davon auszugehen, dass ein substantieller Teil der Elektroautos für einen solchen Betrieb genutzt werden kann.

Bei bidirektionalem intelligentem Laden bestehen die Vorteile ebenfalls, aber die Komplexität steigt deutlich: Strom wird noch günstiger und grüner durch das Bereitstellen von dringend notwendiger Flexibilität, welche die Energiewende stützt. Zugleich muss bei der Ladeplanung aber darauf geachtet werden, dass Mobilitätsbedürfnisse auch bei ungeplanter Absteckung erfüllt werden können und die Batteriealterung nicht beschleunigt wird. Auch regulatorisch sind zum Beispiel Umlagenbefreiung und Grid Codes noch heiß diskutierte Themen. Während bidirektionales Laden in den letzten Jahren noch Zukunftsmusik war, gibt es heute bereits die ersten Fahrzeuge und Wallboxen, die diese Funktionalität ermöglichen. Der Markt wird sich in der nächsten Zeit deutlich entwickeln.

Hinweis zur Methodik: Die Zahlen basieren auf dem Fahrzeugbestand Anfang 2023 sowie Neuanmeldungen seitdem, welche mit einem Fahrzeugkatalog verschnitten wurden. Abmeldungen seit Anfang 2023 konnten noch nicht berücksichtigt werden, da diese Zahlen noch nicht vom  Kraftfahrtbundesamt veröffentlicht wurden.

Christopher Hecht ist Data Scientist bei The Mobility House und Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik der RWTH Aachen. Seine Arbeit konzentriert sich auf die Interaktion von Elektrofahrzeugen und dem Stromnetz mit besonderem Fokus auf die Nutzung von Ladeinfrastruktur. Themenfelder sind intelligentes Laden und Vehicle-to-Grid.

 

Jan Figgener (LinkedInist Senior Battery Expert bei Accure Battery Intelligence und Gastwissenschaftler am Lehrstuhl für Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik der RWTH Aachen, an der er drei Jahre lang die Abteilung Netzintegration von Batterien und Speichersystemanalyse geleitet hat.

 

 

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 deckt er Themen von elektrochemischen Prozessen in einer Batteriezelle bis zur Analyse ganzer Energiesysteme ab.

 

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