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Studie zur E-Mobilität 2020 - 2030: Deutschland bereit für den Umstieg

04.10.2012
Der von der Bundesregierung angestrebte Markteintritt von Elektroautos ist ohne größere Anpassungen des öffentlichen Stromnetzes in Deutschland möglich.

Zu diesem Schluss kommen Jülicher Forscher und ihre Partner in dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Projekt NET-ELAN, dessen Ergebnisse nun veröffentlicht wurden. Der Einsatz von Elektrofahrzeugen könnte den CO2-Ausstoß des gesamten Verkehrs bis 2030 um bis zu sieben Prozent senken. Als Zwischenspeicher für Windenergie sind die Fahrzeugbatterien aber nur bedingt geeignet.

Eine Million Elektroautos sollten im Jahr 2020 auf Deutschlands Straßen unterwegs sein. Bis 2030 könnte die Zahl der Fahrzeuge weiter auf sechs Millionen steigen, so sehen es die Pläne der Bundesregierung vor. Die zusammen mit Experten aus der Ford Forschungszentrum Aachen GmbH, der Vattenfall Europe Innovation GmbH, der Technischen Universität Berlin und dem Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg erstellte Studie zeigt, dass sich diese Anzahl an elektrisch betriebenen Fahrzeugen künftig auch ohne den Bau weiterer Kraftwerke in das öffentliche Stromnetz einbinden ließe.

Bezogen auf den Gesamtverkehr in 2030 ließe sich durch Elektroautos der Einsatz von Mineralölprodukten um fünf Prozent senken. Da die Elektroautos teilweise mit Strom aus Windenergie gespeist werden könnten, entspricht das einer Einsparung zwischen fünf und elf Millionen Tonnen CO2 (abhängig vom wetterbedingten Ertrag der Windenergie).

"Elektrofahrzeuge erscheinen geeignet, den Bedarf der meisten privaten Nutzer abzudecken. Mit rein batteriegetriebenen Elektroautos lassen sich über 90 Prozent der täglichen Strecken zurücklegen", berichtet Projektkoordinator Jochen Linßen vom Forschungszentrum Jülich. Die Wissenschaftler haben für NET-ELAN unter anderem individuelle Fahrprofile von Probanden erfasst. Auch Plug-In-Hybridfahrzeuge mit einer Kombination aus Verbrennungs- und Elektromotor, die in der Regel über eine kürzere elektrische Reichweite verfügen als rein batteriegetriebene Autos, können die täglichen Strecken überwiegend rein elektrisch fahren.

"Problematisch für die Reichweite sind allerdings die sogenannten Nebenverbraucher, vor allen Dingen die Heizung. Während Autos mit Verbrennungsmotor mit der Verlustwärme des Motors beheizt werden können, entsteht bei Elektroautos nur wenig Verlustwärme. Die Energie zum Heizen muss – bei den bisherigen Fahrzeugkonzepten – der Batterie entnommen werden, dies steht in Konkurrenz zur Reichweite", erklärt Jochen Linßen, tätig im Bereich Systemforschung und Technologische Entwicklung des Instituts für Energie- und Klimaforschung. Um die zugrunde gelegte Reichweite auch an einem extremen Wintertag zu erreichen, müsste der Energiegehalt der Batterie von 15 kWh auf 40 kWh erhöht werden – was sich aus heutiger Sicht nicht wirtschaftlich umsetzen lässt.

Vorteilhaft wäre es, den Autoren der Studie zufolge, die Elektroautos nachts aufzuladen. Dann sind die Netze nur schwach ausgelastet und die Überschüsse aus der Windenergie besonders hoch. Bei ausreichendem Ausbau des Höchstspannungsnetzes könnten in 2030 bis zu 60 Prozent des Ladestroms aus sonst nicht genutzter Windenergie bezogen werden – nach den derzeitigen Netzausbauplänen wären es aber nur bis zu 30 Prozent. Würden die Fahrzeuge dagegen ungesteuert tagsüber aufgeladen, käme das Stromnetz, vor allem das Niederspannungsnetz, an seine Grenzen – sogar schon dann, wenn weniger Elektroautos angeschlossen werden als für die Jahre 2020 und 2030 angestrebt. Es gibt aber ohnehin nur wenige Fahrer, die davon profitieren würden, wenn sie tagsüber zusätzlich aufladen. Für die meisten würde das nächtliche Laden völlig ausreichen. Zudem ist dies auch vorteilhaft für die Lebensdauer der Batterie, da sich ein möglichst spätes Nachladen günstig auf die Batterielebensdauer auswirkt.

Es wäre auch technisch möglich, in Zeiten hohen Stromverbrauchs Strom aus der Fahrzeugbatterie ins Netz zurückzuspeisen. Fraglich ist jedoch, ob sich eine solche Fremdnutzung der Batterie für den Fahrzeughalter lohnen würde. Die stärkere Beanspruchung der Batterie durch die im Projekt untersuchten Netzdienstleistungen kann ihre Lebensdauer um mehr als 20 Prozent verkürzen, so ein weiteres Ergebnis der Studie.

Originalveröffentlichung:
Linssen, J. et al. (2012) Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten Antriebssystemen in bestehende und zukünftige Energieversorgungsstrukturen. Advances in Systems Analyses 1. Jülich: Forschungszentrum Jülich GmbH, Verlag. (Energie und Umwelt, 150). — ISBN 978-3-89336-811-2
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-ste/DE/Aktuelles/Meldungen/Dokumente/Alles_aktuelles.html

Projektpartner:
Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung - Systemforschung und Technologische Entwicklung (IEK-STE) (Koordination)
Ford Forschungszentrum Aachen GmbH (FFA)
Technische Universität Berlin - Institut für Land- und Seeverkehr (ILS) - Fachgebiet Kraftfahrzeuge (KFZ)
Technische Universität Berlin - Fakultät Elektrotechnik und Informatik - Fachgebiet Energieversorgungsnetze und Integration erneuerbarer Energien (SENSE)
Vattenfall Europe Innovation GmbH
Zentrum für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)

Weitere Informationen:
Institut für Energie- und Klimaforschung,
Systemforschung und Technologische Entwicklung (IEK-STE)
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-ste/DE/Home/home_node.html
Ansprechpartner:
Jochen Linßen, Institut für Energie- und Klimaforschung, Systemforschung und Technologische Entwicklung (IEK-STE)
Tel. 02461 61-3581
j.linssen@fz-juelich.de

Pressekontakt:
Tobias Schlößer
Tel. 02461 61-4771
t.schloesser@fz-juelich.de

Tobias Schlößer | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

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