Wie Smart Grids die Energieversorgung optimieren

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Elektromobilität: Neue Ladeinfrastrukturen gefragt

Auch das Transportwesen ist von einer zunehmenden Digitalisierung und Elektrifizierung geprägt. Das wirkt sich nicht nur auf den Individualverkehr aus, sondern auch auf den öffentlichen Personen- und Güterverkehr, sowohl auf der Straße als auch auf der Schiene. Fahrzeuge werden mit Hightech-Sensoren sowie Modulen zur Datenverarbeitung und zur Kommunikation ausgerüstet, die einerseits eine bessere Flottensteuerung ermöglichen, andererseits die Wartung optimieren helfen. Somit werden auch sie Teil des IoT.

Hinzu kommt, dass neben der zunehmenden Verfügbarkeit digitaler Technologien ein Wandel im Werteverständnis vieler Menschen stattfindet. In vielen Städten sind Car-Sharing-Anbieter nicht zuletzt deswegen erfolgreich, weil immer mehr jungen Leuten mittlerweile Konsumgüter wie teuere Smartphones wichtiger sind als ein eigenes Auto. In den Wagen-Pools der Car-Sharing-Firmen werden in Zukunft immer häufiger Elektroautos zu finden sein, die permanent mit der Zentrale vernetzt sind.

Immer schärfere Einfahrbeschränkungen für Fahrzeuge in Stadtbereiche sowie die vom Bundesrat geforderte Abkehr von Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen bis 2050, beginnend mit einem Verkaufsstopp für Benzin- und Dieselkraftfahrzeuge ab 2030, werden den Markt für Elektrofahrzeuge weiter beflügeln. Auswirkungen sind bereits jetzt sichtbar: So hat beispielsweise die Deutsche Post begonnen, ihre Fahrzeugflotte umzurüsten.

Dazu hat das Unternehmen im Dezember 2014 den Aachener Elektroautomobilhersteller Street Scooter gekauft. Im April 2016 startete die Serienfertigung des StreetScooter Work, eines für den Zustellbetrieb des Paketdienstes DHL optimierten Lieferwagens. Ab 2017 sollen jährlich rund 10.000 Fahrzeuge vom Band rollen, möglicherweise auch für weitere Kunden. Langfristig will die Post ihre gesamte Fahrzeugflotte auf E-Betrieb umstellen – immerhin rund 70.000 Fahrzeuge.

Ohne Frage sind Elektroantriebe viel besser für den ständigen Stop-and-Go-Betrieb geeignet als Benziner oder Diesel. Und da die Lieferwagen während der Nacht Strom tanken können, besteht kein Zeitdruck für das Befüllen der Akkus. Gut so, denn das Schnellladen der Energiespeicher mit Gleichstrom ist eine besondere Herausforderung. Bislang dauert das Laden eines Elektrofahrzeugs am 400-V-Dreiphasenwechselstromanschluss oder gar an einer 230-V-Steckdose typischerweise oft mehrere Stunden.

Für Langstrecken sind Elektroantriebe daher bislang keine Alternative zu Verbrennungsmotoren. Autofahrer sind gewohnt, dass das Tanken nur wenige Minuten dauert. Selbst 20 Minuten sind für das Füllen der Energiespeicher zum Beispiel an einer Autobahnraststätte zu viel. Spätestens wenn Porsche seinen ersten reinen E-Renner auf die Straße bringt – was für 2020 geplant ist – müssen leistungsfähigere, vernetzte Ladeinfrastrukturen verfügbar sein.

Der mit einer 800-V- statt der bislang üblichen 400-V-Batterie ausgestattete Wagen lädt bei 920 V mit 350 A – also mit rund 320 kW! Später sollen neuartige Stecker bis zu 630 A ermöglichen. Denkbar sind auch induktive Ladetechniken. Als Teil des IoTs könnte das Fahrzeug sich rechtzeitig bei der nächstgelegenen Ladestation anmelden, wenn die Energiereserven zur Neige gehen.

Betreiber von Ladestationen, etwa Raststätten, sollten sich daher bereits heute Gedanken darüber machen, wie sie den enormen Bedarf an elektrischer Energie in Zukunft decken wollen. Das vorhandene Stromversorgungsnetz ist dafür nicht ausgelegt. Denkbar ist eine Kombination aus herkömmlichem Stromanschluss und regenerativen Energiequellen wie WKA und PV-Anlagen, die mit einem großen Pufferspeicher zusammenarbeiten und die großen Energiemengen lokal bereitstellen. Durch eine digitale Vernetzung der Komponenten als Teil eines Smart Grids ließe sich der Betrieb optimieren.

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