EU-Wissenschaftler erforschen, wie Elektroautos und intelligente Netze in ganz Europa besser kommunizieren können, um Stromausfälle zu verhindern, die durch das gleichzeitige Laden von Millionen von Fahrzeugen verursacht werden.
Während Europas Stromnetz derzeit stabil ist und Schwankungen von etwa 20 % in beide Richtungen problemlos verkraften kann, stellt das prognostizierte Wachstum der Elektromobilität eine potenzielle Herausforderung dar.
Sobald Elektroautos auf Europas Straßen dominieren, werde die Möglichkeit von Spitzen bei der Ladenachfrage zu einer ernsteren Bedrohung, erklärte ein Elektromobilitätsforscher, der für die Gemeinsame Forschungsstelle (JRC) der EU arbeitet, die Forschungs- und Entwicklungsabteilung der Europäischen Kommission.
„Wir könnten eine Situation haben, in der Millionen von Menschen genau um 18 Uhr sagen: ‚Ich bin zu Hause, lasst uns aufladen‘.“ Und dann gibt es diese plötzlichen, absolut dramatischen Strombedarfsspitzen“, sagte der Forscher gegenüber EURACTIV.
Aufgrund der sensiblen Natur ihrer Arbeit müssen GFS-Forscher anonym mit der Presse sprechen.
Während derzeit rund 3,1 Millionen Elektroautos auf den Straßen im gesamten Block unterwegs sind, ein kleiner Bruchteil der fast 250 Millionen Fahrzeugflotte, wird das Problem voraussichtlich spürbar, sobald Elektrofahrzeuge die Mehrheit bilden.
„Dann muss auch die Ladeinfrastruktur reden. Das ist absolut entscheidend“, warnte der Elektromobilitätsforscher, der die wissenschaftliche Grundlage für die EU-Politik liefern soll.
Um den stabilen Betrieb des Stromnetzes nach der Revolution der Elektrofahrzeuge sicherzustellen, wollen Wissenschaftler, dass die Fahrzeuge mit Technologien ausgestattet werden, die es ihnen ermöglichen, mit dem Stromnetz zu kommunizieren.
Forscher möchten, dass das Netz den Fahrzeugen signalisiert, wenn der Strombedarf die Kapazität übersteigt. „Es muss sagen können: Es wird zu viel!“ sagte der Wissenschaftler.
Ziel ist ein schneller und nahtloser Informationsfluss zwischen Ladesäulen und Fahrzeugen mit Echtzeit-Updates zum Status der Stromreserven im Netz.
„Während des gesamten Ladevorgangs reden sie ständig miteinander: ‚Wie ist Ihr Akkustatus jetzt?‘ „Welche Spannung möchten Sie jetzt haben?“ „Welche Stromstärke möchten Sie jetzt haben?“, erklärte der GFS-Forscher.
„Das ist entscheidend. Denn wenn wir hier keine Lösung finden, funktioniert das gesamte Ökosystem nicht“, warnte er.
Langsameres Laden
Sollte ein Anstieg der Stromnachfrage das Netz belasten, besteht laut JRC-Forschung die Lösung darin, die Ladegeschwindigkeit vorübergehend zu verlangsamen.
Dadurch würde der Stromverbrauch des Fahrzeugs sinken, bis sich das Netz stabilisiert hat. Beispielsweise würde sich die Ladeleistung vorübergehend von 22 Kilowatt auf 12 Kilowatt oder von 12 Kilowatt auf 3 Kilowatt reduzieren.
Die JRC prognostiziert, dass sich dadurch die Gesamtzeit, die zum Aufladen des Fahrzeugs erforderlich ist, um weniger als 15 Minuten verlängern würde. „Wenn Sie für 10 Minuten drei statt zwölf Kilowatt haben, werden Sie es kaum bemerken. Aber es hat das Netz gerettet“, sagte der Wissenschaftler.
Auf die Frage nach den Kosten einer Umstellung auf eine flexiblere Kommunikation zwischen Autos und dem Stromnetz antwortete der Forscher, dass das europäische Stromnetz bereits sehr flexibel sei. Die zusätzlichen Kosten entstehen durch den Einbau neuer Technologie in Fahrzeuge.
Die Kosten dieser neuen Technologie hängen von der Menge der produzierten Chips ab, erklärte er.
„Wenn der Chip im Moment ist [costs] 100 Euro oder so, aber wenn man dann Millionen davon produziert, wird der Preis völlig sinken – sie werden 90 Cent betragen“, sagte er. „Es geht um Skaleneffekte.“
Stabilisierung des Stromnetzes
Der GFS-Forscher stellt sich auch eine Zukunft vor, in der Elektrofahrzeuge, die Energie aufnehmen und in das Netz einspeisen können, als Bollwerk gegen Einbrüche bei erneuerbaren Energien fungieren.
Ein Großteil der erneuerbaren Energieerzeugung erfolgt periodisch und ist von Elementen wie Sonnenschein und Wind abhängig, die nicht jederzeit garantiert werden können.
Um das Netz zu stabilisieren, wird diese erneuerbare Energie durch eine Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen ergänzt, die rund um die Uhr laufen kann.
Da fossile Brennstoffe aus Klimagründen aus dem Stromnetz genommen werden, benötigt Europa ein anderes Mittel, um sicherzustellen, dass immer Strom verfügbar ist.
„Die ersten 50 % von [shifting to renewables] „In unserem Strommarkt war es einfach, weil das Stromnetz immer durch den Rest stabilisiert wird“, sagte der Forscher.
„Jetzt wollen wir noch mehr dekarbonisieren … Und das kann erreicht werden, indem wir Hunderte, Tausende, Millionen Elektroautos haben, flexibel reagieren und zum Ausgleich beitragen.“
Diese Umstellung auf Batterien würde im Wesentlichen dazu führen, dass kohlenstoffintensive Kraftwerke stillgelegt werden könnten, so die Prognose Elektrofahrzeuge werden in ganz Europa eingesetzt, um das Stromnetz auszugleichen.
Eine Situation zu erreichen, in der ein Auto nicht nur Strom empfangen, sondern ihn auch tatsächlich wieder ins Netz einspeisen kann, wäre das „Tüpfelchen auf dem Kuchen“.
„Das Auto dazu zu bringen, wirklich viele, viele Kilowatt über die gleichen Stecker zurückzuspeisen – das müssen wir erreichen“, sagte der Forscher.
[Edited by Zoran Radosavljevic and Frédéric Simon]
