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Smart Grids optimieren Ladeprozesse

Der Markt für Elektroautos wächst – jedoch nicht so schnell wie gewünscht. Denn nach wie vor mangelt es an einem flächendeckenden Netzwerk von Ladestationen. Sowohl Regierungen als auch Industrieunternehmen wollen den Ausbau vorantreiben. Doch Uneinigkeit bei den Standards bremst den Fortschritt.

18.01.2016
Elektromobilität

Bis zum Jahr 2023 werden die weltweiten Einnahmen durch Auflade-Services für Elektrofahrzeuge von aktuell rund 152 Millionen US-Dollar jährlich auf 2,9 Milliarden ansteigen. Diese Prognose stellte das amerikanische Marktforschungsunternehmen Navigant Research auf. Die Anzahl der Ladestationen soll bis dahin die 2,5-Millionen-Marke knacken. Auf den ersten Blick eine optimistisch stimmende Nachricht für Autofahrer und Hersteller.

Aber bis dahin gibt es noch viel zu tun. Es fehlen Geschäftsmodelle, insbesondere für kommerzielle Ladesysteme, so die Analysten. Getestet werden bereits verschiedene Varianten: Kostenlose Aufladungen, eine Abrechnung nach Zeit oder pro Kilowatt und auch werbefinanzierte Modelle. Doch in erster Linie fehlen die Stationen selbst: Laut Nationaler Plattform Elektromobilität (NPE) existieren beispielsweise in Deutschland aktuell 4.800 öffentlich zugängliche Lademöglichkeiten mit normaler und 100 mit schneller Ladegeschwindigkeit. In ganz Europa stehen ca. 10.000 Ladestationen für die umweltfreundlichen Elektrofahrzeuge bereit.

Politik, Autoherstellern und Versorgungsunternehmen versuchen das zu ändern. So haben VW und BMW auf der Washington Auto Show angekündigt, in den USA Millionen in leistungsfähige Ladestationen investieren zu wollen. Dabei kooperieren die beiden Hersteller mit der Firma ChargePoint, die mit aktuell 20.000 Stationen das größte Netzwerk Nordamerikas betreibt. Diese "Fast Charger" sollen damit zum Branchenstandard werden.

Auch in Deutschland sollen in den nächsten fünf Jahren 7.000 Schnell-Ladepunkte zu entstehen, an denen ein Auto innerhalb weniger Minuten zwischen- oder gar vollgetankt werden kann. Dazu weitere 28.000 Normal-Ladepunkte. Bis 2017 sollen im Rahmen des Projekts "SLAM" (Schnellladenetz für Achsen und Metropolen) immerhin an allen deutschen Autobahnraststätten "Strom-Tankstellen" für Elektroautos installiert sein.

Welcher Standard setzt sich durch?

Um den Ausbau zu beschleunigen und Rechtssicherheit zu schaffen, möchte die Bundesregierung nun einheitliche Standards für die Anschlüsse und Ladestecksysteme in einer "Ladesäulenverordnung" regeln. Demnach soll das von deutschen Herstellern favorisierte "Combined Charging System" (CCS) für jeden Anbieter verpflichtend werden, der eine neue Säule aufbauen will. Es unterstützt sowohl das AC-Laden mit Wechselstrom als auch das DC-Laden mit Gleichstrom. Das sorgt unter Herstellern teilweise für Unmut , denn die Fahrzeuge japanischer Hersteller beispielsweise nutzen einen anderen Stecker-Typus als Schnittstelle. Sie könnten dann nur die langsameren Typ-2-Anschlüsse mit Wechselstrom verwenden, die an den Stationen als zweite Option zur Verfügung stehen müssen. Den Fahrzeugherstellern selbst wird kein System vorgeschrieben. Auch für das induktive, also kabellose, Laden gibt es noch keinen einheitlichen Ansatz. Nach Angaben der NPE soll aber künftig jedes Fahrzeug europäischer Hersteller das Combined Charging System unterstützen.

Weit positiver wird die Meldepflicht bei der Bundesnetzagentur aufgefasst, um künftig alle Ladesäulen – unabhängig des Anbieters – in Apps oder auf Webseiten abbilden zu können. Doch auch daran gibt es Kritik, zum Beispiel, dass nicht-kommerzielle Anbieter durch hohe Verwaltungsgebühren belastet würden und ihre Säulen deshalb möglicherweise wieder abbauen.

"Die Ladestation muss zu einem Knoten im Smart Grid werden, wenn wir bei steigender Elektromobilität weiterhin ein stabiles Netz wollen. Dies ist nur mit einer intelligenten, also kommunikativ in das Energienetz eingebundenen, Ladeinfrastruktur möglich."

(Enrico Nauck, Fraunhofer Institut für Eingebettete Systeme und Kommunikationstechnik ESK)

Interaktion als Schlüssel

Doch all das kann nur der Anfang sein: Damit sich die Elektromobilität durchsetzen kann, so das Fraunhofer Institut für Eingebettete Systeme und Kommunikationstechnik , muss ein geschlossenes Netzwerk entstehen, in dem die Stationen hersteller- und ortsunabhängig nutzbar sind. Deshalb müssen E-Autos, Fahrzeugnutzer, Netzbetreiber und Abrechnungsdienstleister auf lange Sicht zusammenarbeiten.

Aktuell bestimmt noch der Autobesitzer selbst Zeitpunkt, Dauer und benötigte Energie des Ladevorgangs und damit auch den Stromtarif sowie die Kosten. Möglichst zeitnah soll deshalb ein netzgesteuerter Ladevorgang realisiert werden. Je nach Zustand des Versorgungsnetzes wird dann die Ladeleistung begrenzt oder der Ladezeitpunkt verschoben. Dafür ist ein permanenter Datenaustausch zwischen den Kunden eines Netzgebiets und des Netzbetreiber nötig. Denkbar wären dann auch Synergieeffekte für die Einbindung von Wärmepumpen oder Nachtspeicheröfen.

Im nächsten Schritt wären dann auch erzeugungsgesteuerte Ladevorgänge möglich, die Schwankungen bei erneuerbaren Energien sowie dezentrale Erzeugungsanlagen mit einrechnen. Weicht der Energiefluss von den Prognosen ab, kann der Ladevorgang unterbrochen und sogar Strom aus der Autobatterie zurück ins Netzwerk fließen.

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