Um Stromausfälle zu vermeiden: E-Autos sollen mit Stromnetz kommunizieren

Wissenschaftler der EU erforschen, wie Elektroautos und intelligente Stromnetze in ganz Europa besser miteinander kommunizieren können. Damit sollen Stromausfälle verhindert werden, die durch das gleichzeitige Laden von Millionen von Fahrzeugen verursacht werden könnten.

Während das europäische Stromnetz derzeit stabil ist und Schwankungen von etwa 20 Prozent in beide Richtungen problemlos verkraften kann, stellt das prognostizierte Wachstum der Elektromobilität eine potenzielle Herausforderung dar.

Sobald Elektroautos auf Europas Straßen dominieren, wird die Möglichkeit von Nachfragespitzen beim Aufladen zu einer ernsthaften Bedrohung, erklärte ein Forscher für Elektromobilität, der für die Gemeinsame Forschungsstelle der EU (JRC), den Forschungs- und Entwicklungszweig der Europäischen Kommission, arbeitet.

„Wir könnten in eine Situation geraten, in der Millionen von Menschen genau um sechs Uhr abends sagen: ‚Ich bin zu Hause, lass uns aufladen.‘ Und dann gibt es diese kurzfristigen, absolut dramatischen Spitzen in der Stromnachfrage“, sagte der Forscher gegenüber EURACTIV.

Aufgrund des sensiblen Charakters ihrer Arbeit sind die JRC-Forscher verpflichtet, anonym mit der Presse zu sprechen.

Zwar sind derzeit rund 3,1 Millionen Elektroautos auf den Straßen der Union unterwegs – ein kleiner Teil des fast 250 Millionen Fahrzeuge umfassenden Fuhrparks – doch das Problem dürfte sich bemerkbar machen, sobald die Elektroautos in der Mehrheit sind.

„Dann muss auch die Ladeinfrastruktur mitreden. Sie ist absolut entscheidend“, warnte der Elektromobilitätsforscher, der für die wissenschaftliche Grundlage der EU-Politik zuständig ist.

Um das stabile Funktionieren des Stromnetzes nach der Revolution der Elektrofahrzeuge zu gewährleisten, wollen die Wissenschaftler, dass die Fahrzeuge mit Technologien ausgestattet werden, die es ihnen ermöglichen, mit dem Stromnetz zu kommunizieren.

Die Forscher wollen, dass das Netz den Fahrzeugen signalisiert, wenn der Strombedarf die Kapazität übersteigt. „Es muss in der Lage sein zu sagen: Es wird zu viel!“, so der Wissenschaftler.

Das Ziel ist ein schneller, nahtloser Informationsfluss zwischen den Ladesäulen und den Fahrzeugen, mit Echtzeit-Updates über den Status der Stromreserven des Netzes.

„Während des gesamten Ladevorgangs sprechen sie ständig miteinander: ‚Wie ist der Status Ihrer Batterie?‘ ‚Welche Spannung wollen Sie jetzt haben?‘ ‚Welche Stromstärke wollen Sie jetzt haben?'“, erklärt der Forscher.

„Das ist entscheidend. Denn wenn wir damit keine Lösung finden, funktioniert das ganze Ökosystem nicht“, warnte er.

Langsameres Laden

Wenn ein sprunghafter Anstieg der Stromnachfrage das Netz belastet, besteht die Lösung laut Forschung des JRC darin, die Ladegeschwindigkeit vorübergehend zu verlangsamen.

Dadurch würde der Stromverbrauch des Fahrzeugs sinken, bis sich das Netz stabilisiert hat. Zum Beispiel könnte der Ladevorgang vorübergehend von 22 Kilowatt auf 12 Kilowatt oder von 12 Kilowatt auf 3 Kilowatt reduziert werden.

Das JRC geht davon aus, dass sich dadurch die Gesamtzeit für das Aufladen des Fahrzeugs um weniger als 15 Minuten verlängern würde. „Wenn Sie für 10 Minuten drei statt 12 Kilowatt bekommen, werden Sie das kaum bemerken. Aber das Netz hat es gerettet“, sagte der Wissenschaftler.

Auf die Frage nach den Kosten für die 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 die Installation einer neuen Technologie in den Fahrzeugen.

Die Kosten für diese neue Technologie hängen von der Menge der produzierten Chips ab, erklärte er.

„Wenn der Chip im Moment 100 Euro oder so kostet, aber Sie Millionen davon produzieren, wird der Preis komplett fallen – er wird 90 Cent betragen“, sagte er. „Es geht nur um Skaleneffekte.“

Stabilisierung des Stromnetzes

Der JRC-Forscher stellt sich auch eine Zukunft vor, in der Elektrofahrzeuge, die in der Lage sind, Energie zu absorbieren und ins Netz einzuspeisen, als Bollwerk gegen Einbrüche bei den erneuerbaren Energien dienen.

Ein Großteil der erneuerbaren Energieerzeugung ist periodisch und hängt etwa von der Sonne oder dem Wind ab, welche nicht immer vorhanden sind.

Um das Netz zu stabilisieren, wird diese erneuerbare Energie derzeit durch Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen ergänzt, die 24 Stunden am Tag laufen kann.

Wenn fossile Brennstoffe aus Klimaschutzgründen aus dem Stromnetz genommen werden, braucht Europa eine andere Möglichkeit, um sicherzustellen, dass der Strom immer verfügbar ist.

„Die ersten 50 Prozent [des Umstiegs auf erneuerbare Energien] in unserem Strommarkt waren einfach, weil das Stromnetz immer durch den Rest stabilisiert wird“, sagte der Forscher.

„Jetzt wollen wir noch mehr dekarbonisieren… Und das können wir erreichen, indem wir Hunderte, Tausende, Millionen von Elektroautos haben, die flexibel reagieren und zum Ausgleich beitragen.“

Die Umstellung auf Batterien würde im Wesentlichen bedeuten, dass CO2-intensive Kraftwerke stillgelegt werden könnten und Elektroautos in ganz Europa eingesetzt würden, um das Stromnetz „auszugleichen.“

Eine Situation zu erreichen, in der ein Auto nicht nur Strom aufnehmen, sondern ihn auch wieder in das Netz einspeisen kann, wäre die „ultimative Kirsche auf dem Kuchen.“

„Wir müssen dafür sorgen, dass das Auto wirklich viele, viele Kilowatt über dieselben Steckdosen zurückspeist“, so der Forscher.

[Bearbeitet von Zoran Radosavljevic und Frédéric Simon]