E-Mobilität: Smart Grids zählen

Strom tanken, wenn andere schlafen: So sieht das Szenario der Zukunft aus, wenn es nach den Experten geht. Doch halten die Netze, wenn die Elektromobilität erst richtig ins Rollen kommt? Die TU Wien nimmt die Leistung unserer Stromnetze unter verschiedenen Aspekten genau unter die Lupe.

Ladevorgang in Nachtzeiten

Fahrzeugbesitzer verlangen permanente Einsatzbereitschaft des Fahrzeugs. Die Zeit des Ladevorgangs hingegen ist relativ flexibel. Für Eventualitäten ist jedoch eine permanente Verfügbarkeit erforderlich. Rusbeh Rezania von der Energy Economics Group der TU Wien sieht eine reelle Chance, die Ladezyklen aufzuteilen. Mittels einer in der Garage installierten Ladebox und Datenaustausch betreffend des Ladezustands sowie der Stromverfügbarkeit sollen Spitzen kompensiert werden, das Auto wird dann aufgeladen, wenn mehr Energie verfügbar ist, als gerade gebraucht wird. Das kommt zudem der unsteten Leistungsentfaltung alternativer Stromquellen entgegen, zumal speziell die Verkehrsemissionen ein beträchtliches Sorgenkind der Experten sind und es daher sinnvoll ist, E-Mobilität gezielt zu forcieren. Mittels gezielter Steuerung der Ladezyklen können erneuerbare Energien sehr effizient ins Netz eingespeist werden um dadurch eine spürbare Reduktion der Emissionen zu bewirken.

Netzausbau teuer, aber teilweise unumgänglich

Die gegenwärtigen Stromnetze sind mit einigen wenigen Einschränkungen fürs Erste gut gerüstet. Die Netzanalyse in acht repräsentativen ländlichen und städtischen Niederspannungsnetzen liefert ein durchwegs solides, geradezu ermutigendes Resultat, die Netze sind laut R. Rezania prinzipiell gut gerüstet. Lediglich einige wenige Netzausläufer fernab des Mainstreams machen Kopfzerbrechen. Hier besteht das Risiko, dass bereits einzelne Stromer zu unzulässig hohen Spannungsschwankungen führen. Allerdings ist der Netzausbau eine ziemlich kostspielige Angelegenheit, der mit einer  bedarfspezifischen Analyse begegnet werden muss. Verbraucher und Lieferanten sind in Bilanzgruppen unterteilt, mit der bereits bestehenden Marktstruktur könnte die Ladesteuerung im Sinne des Ausgleichs der Bilanzgruppen realisiert werden.

Smarte Netze als smarte Lösung

Die intelligente Vernetzung gilt unter Experten als Basis für E-Mobilität, Netztechnik avanciert zum   zentralen Element. Wichtig ist, den Strom effizient zu verteilen, um überall die korrekte Spannung verfügbar zu machen. Die Anforderungen sind bei  Mittelspannungsnetzen leichter zu erfüllen als bei Niederspannungsnetzen, sofern die Ladezyklen intelligent geregelt werden und nicht alle gleichzeitig ans Netz gehen, speziell bei entsprechenden Marktanteilen der Stromer. Bei Niederspannungsnetzen ist die Sache doch etwas komplexer, hier kann es mittelfristig eng werden. Doch bis dahin ist reichlich Zeit. Mit steigender Elektrifizierung des Verkehrs sind vor allem Smart Grids relevant, um die Ladesteuerung mit der jeweiligen Netzsituation zu koordinieren, es braucht ebenfalls intelligente Steuerungsmöglichkeiten. Der jeweilige Ladestatus der Batterien muss permanent ersichtlich sein. Ein weiteres Problem bildet der Datenschutz, es erfordert klar geregelte Zugangsberechtigungen zu dem sensiblen Datenmaterial.

E-Cars als Kraftwerk

Für eine Million E-Cars braucht es lediglich 3 % zusätzlichen Strom. Bis zu einer Marktdurchdringung von 41 % sind keinerlei Engpässe zu erwarten, ein Anteil von 99 % E-Cars bedeutet einen Mehrbedarf an Strom von gerade mal 5 %, die Netze halten. Die Batterien als Energiespeicher zu verwenden ist eine durchaus verlockende Sache, die gegenwärtig einen großen Haken hat: Die Wirtschaftlichkeit bleibt auf der Strecke. Vom Degenerationsgrad der Batterien einmal abgesehen werden Verbraucher wohl kaum bereit sein, die teuren Batterien einfach so der Allgemeinheit als öffentlicher Stromspeicher zur Verfügung zu stellen. Zudem wären zigtausende Fahrzeuge erforderlich, um eine nennenswerte Speicherleistung zu realisieren. Aus technischer Sicht wäre es machbar, doch hätte dieses Konzept vereinzelt eine eingeschränkte Mobilität zur Folge. Die Batterieabnutzung wurde bei den Überlegungen jedoch so gut wie nicht berücksichtigt, muss jedoch als ernsthafter Kostenfaktor bewertet werden. Li-Ionen Akkus schaffen rund 1000 Ladezyklen, Tiefentladungen sind problematisch, zudem sollte der Ladepegel für die Restlademenge vorprogrammierbar sein, um im Ernstfall nicht von einer leeren Batterie überrascht zu werden. Es müssten eigene Ladestrategien kreiert werden, erste Modelle existieren bereits im Ansatz, die Rechenmodelle lassen die Stromer in einem gerade zu sympathischen Licht erstrahlen. Restnutzungsprogramme der Batterien sind ein eigenes Thema, hier müsste ein eigener Markt etabliert werden.         

Kurzum: Der Markteroberung der E-Cars steht eigentlich nichts im Wege. Es fehlt nur an geeigneten Anreizen, um die kleinen Stromer aus der Auslage zu holen.