Der unterschätzte Schlüssel zu mehr Energieflexibilität

Um Deutschlands Elektromobilitätsziele zu erreichen, sind Investitionen in den weiteren Ausbau der Ladenetze unumgänglich. Daneben spielen neue Technologien und einheitliche Standards – vom Ladestecker bis hin zur Benutzeroberfläche – eine immer wichtigere Rolle. Nur mit ihnen lässt sich eine Infrastruktur schaffen, die angesichts der steigenden Anforderungen an das Stromnetz ausreichend Flexibilität und Resilienz bietet. 

Obwohl die Verkaufszahlen für Elektrofahrzeuge zuletzt schwankten, fördert die Bundesregierung weiterhin aktiv den Ausbau der E-Mobilität und öffentlicher Ladepunkte. Erst kürzlich hat der Bund in einem neuen Förderprogramm 500 Millionen Euro bereitgestellt, um die Ladeinfrastruktur an Mehrparteienhäusern zu verbessern. 

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Alfred Vollmer

Was für den flächendeckenden Ausbau einer stabilen und zukunftsfähigen Ladeinfrastruktur jedoch wesentlich ist, sind Ladetechnologien, die das Stromnetz entlasten und flexiblere Ladelösungen ermöglichen. Etwa durch intelligente Steuerung oder teilweise netzunabhängige Systeme, die es EV-Ladegeräten erlauben, auch ohne umfangreiche Netzanbindung oder sogar vollständig vom Netz abgekoppelt zu arbeiten. 

Neue Lösungen für zukünftige Herausforderungen 

Initiativen, die solche Off-Grid-Lösungen, Smart Charging und weitere Innovationen fördern, könnten den Bedarf an kostspieligen Netzausbauprojekten verringern. Weltweit gibt es bereits entsprechende Pilotprogramme für wegweisende Ladelösungen. Gerade Start-Ups haben spannende Ideen entwickelt, um die Herausforderungen beim Laden von Elektrofahrzeugen zu bewältigen. Dazu gehören Anwendungen zum automatisierten Lademanagement und zum dynamischen Laden. 

Ein Beispiel in den USA ist EVoke Systems, Betreiber eines softwarebasierten EV-Ladenetzes, das mithilfe von offenen Standards wie OpenADR 3 und IEEE 2030.13 für netzintegrierte Flexibilität sorgt. Die Plattform passt Ladevorgänge dynamisch an die aktuelle Netzsituation und die verfügbare Kapazität im Stromnetz an. Dadurch werden Elektrofahrzeuge nur innerhalb festgelegter Parameter geladen und fungieren als berechenbare, regelbare Flexibilitätsressource im Netz. 

In Zusammenarbeit mit Argonne National Laboratory hat EVoke am Barclays Capital Campus in New Jersey Lademanagement-Lösungen bereitgestellt. Dort ist es gelungen, Spitzenlasten um 200 kW beziehungsweise 40 Prozent zu senken – einschließlich gezielter und steuerbarer Lastreduktionen von bis zu 200 kW innerhalb von weniger als zwei Sekunden. Das Projekt veranschaulicht, wie intelligente Software EV-Ladevorgänge optimieren kann und welche betrieblichen Einsparungen sich durch eine optimierte Stromnutzung und reduzierte Nachfragespitzen erzielen lassen.

Verhaltensänderungen sind nötig

Angesichts der zunehmenden Elektrifizierung und des steigenden Drucks auf die Stromversorgung werden intelligente Ladevorgänge immer wichtiger. Zu Recht erwarten die Fahrzeughalter möglichst einfache und zugängliche Ladelösungen mit einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis. Standorteigentümer wollen dies ermöglichen, müssen dabei aber einen Gewinn erzielen. Und um effiziente Lösungen zu realisieren, sind auch die Energieversorger und Netzbetreiber gefragt. Denn das Stromnetz braucht nicht nur die nötige Stabilität, sondern auch genug Flexibilität, um auf Schwankungen bei Angebot und Nachfrage zu reagieren sowie Lastspitzen auszugleichen. 

Eine zentrale Strategie der Stromversorger ist, lohnende Anreize für Fahrzeughalter zu schaffen, damit diese ihre Autos außerhalb der Hochlastzeiten laden. Dafür bieten sich dynamische Preissignale, zeitvariable Tarife und andere Lastausgleichsmethoden an. Solche Anreize sind durchaus wegweisend, aber nur, wenn die Preise in Schwachlastzeiten deutlich günstiger sind als zu Stoßzeiten. Nur dann werden den Nutzern solche Entscheidungen leichtfallen. 

Eine wichtige Voraussetzung für dynamische Stromtarife ist die Echtzeit-Kommunikation im Stromnetz: Die Lastregelung erfordert einen standardisierten Informationsaustausch in Bezug auf Preissignale, Stromverbrauch und Kapazität. Versorgungsbetriebe und Verteilnetzbetreiber müssen dazu schnell und sicher über offene Protokolle kommunizieren können, um die nötige Energieflexibilität bereitzustellen. Darüber hinaus sind natürlich Standards für die Ladesysteme selbst notwendig – etwa für den Steckertyp, den Datenaustausch und die Netzintegration – , um deren Interoperabilität und Kompatibilität zu sichern und gut zugängliche, benutzerfreundliche und skalierbare Lösungen bereitzustellen.

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Das Elektroauto als Notfallbatterie

Kommunikationsstandards wie OpenADR unterstützen daneben bereits Vehicle-to-Grid-Anwendungen (V2G). Mit ihnen werden aus Elektrofahrzeugen eigenständige Energieressourcen, die Strom speichern und bei Bedarf ins Netz zurückspeisen können. 

Interessant ist das nicht nur, weil die leistungsstarken Fahrzeugbatterien zusätzliche Flexibilität und Stabilität im Stromnetz bieten und die Integration erneuerbarer Energiequellen erleichtern. Bei einem Stromausfall kann das Elektroauto dank des bidirektionalen Ladens auch zum Notstromaggregat für den Haushalt werden. Für Fahrzeughalter wie Hersteller potenziell ein weiterer Anreiz, in entsprechende Lösungen zu investieren. 

Analysten prognostizieren bereits ein rasantes Wachstum im V2G-Markt. Aktuell gibt es eine Reihe von Initiativen, die zum Teil von Automobilunternehmen angestoßen wurden. Mit Utrecht Energized entstand Europas erster Car-Sharing-Dienst. Und in der Johan Cruijff ArenA in Amsterdam läuft derzeit ein V2G-Pilotprogramm, bei dem bidirektionales Laden mit einem 3-MW-Batteriespeichersystem (2,8 MWh) aus recycelten Batterien eines Nissan Leaf integriert wurde. Dadurch können Besucher in Spitzenzeiten Strom aus ihren Elektrofahrzeugen in das Stromnetz des Stadions einspeisen. 

Solche und ähnliche Projekte zeigen, wie das EV‑Laden auch bei steigender Nachfrage bezahlbar, netzverträglich und skalierbar sein kann. Für zweckdienliche Ladesysteme braucht es die Integration neuer Technologien, aber auch innovative Wege zur Bereitstellung. Die Branche, von Automobilherstellern bis hin zu Energieversorgern und Netzbetreibern, muss jetzt eng zusammenarbeiten, um diese Entwicklung weiter voranzutreiben. (na)