Elektromobilität als sinnvoller elektrischer Zwischenspeicher? Perspektiven. FH Stralsund, den 03. November

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1 Elektromobilität als sinnvoller elektrischer Zwischenspeicher? Perspektiven. FH Stralsund, den 03. November Symposium REGWA Guillem Tänzer, Dr. Bodo Groß IZES ggmbh (Institut für ZukunftsEnergieSysteme)

2 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Aktuelle Problemstellung Definition Elektromobilität Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum? Potentiale Ausblick 2

3 Aktuelle Problemstellung Allgemeine Ziele der Bundesregierung: Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität 2020: 1 Mio. E-Fzg. 2030: 5 Mio. E-Fzg. Energiekonzept der Bundesregierung Anteil EE am Bruttoendenergieverbrauch 2020: 18 % 2030: 30 % 2040: 45 % 2050: 60 % Anteil EE am Bruttostromverbrauch: 2020: 35 % 2030: 50 % 2040: 65 % 2050: 80 % Primärenergieeinsparung*: 2020: 20 % ; 2050: 50 % (!) Quelle: AG Energiebilanzen e.v. *zu

4 Aktuelle Problemstellung Die Mobilität (insbesondere mit dem/das Automobil) der letzten 100 Jahre wird sich (muss sich) mittel-langfristig verändern! Anthropogener Treibhauseffekt? Peak-Oil? 2 C Ziel? Lokale Emissionen? Attraktive Mobilitätskonzepte Verstärkter Ausbau Erneuerbarer Energien zur Bereitstellung umweltfreundlichen Stroms Zukunft für eine Elektromobilitäts- und Wasserstoffwirtschaft Quelle: World Beyond Petrol? 4

5 Aktuelle Problemstellung Das Auto der Zukunft hat mittel- bis langfristig (ohne Güterverkehr) einen elektrischen Antrieb mit einem Akkumulator, insbesondere im urbanen Raum einen Anschluss an das Energienetz ( Plug-In ): 1. Schritt: Ladung des Akkumulators Übergangstechnologie Hybridfahrzeuge 2. Schritt: Ladung und Entladung des Akkumulators zur Regelung des Energienetzes ein Aggregat zur Reichweitenoptimierung (abhängig von der Weiterentwicklung des Akkumulators), insbesondere im ländlichen Raum - Hubkolbenmotor - Kreiskolbenmotor - Turbine - Brennstoffzelle Mögliche Treibstoffe: 1. Benzin, Diesel 2. LPG, Erdgas, Biogas, Ethanol, Methanol, Biodiesel 3. Wasserstoff / neue Treibstoffe? 5

6 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Aktuelle Problemstellung Definition Elektromobilität Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum? Potentiale Ausblick 6

7 Definition Elektromobilität Was versteht man unter dem Begriff Elektromobilität? Instationäre Systeme (Beförderungs- oder Transportsysteme) mit elektrischer Antriebstechnik und der kontinuierlichen- oder diskontinuierlichen Verknüpfung mit dem Energiesystem. Oder einfach ausgedrückt: Elektrofahrzeuge die den Strom direkt über das Stromnetz beziehen bzw. in Akkumulatoren Zwischenspeichern. Beispiele: Bahn, Straßenbahn, Oberleitungsbus, Elektrofahrzeug, Elektroroller, Segway, Pedelec Ausnahmen: Hybridautos/BZ-Fahrzeuge ohne Bezug zum Stromsystem 7

8 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Aktuelle Problemstellung Definition Elektromobilität Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum? Potentiale Ausblick 8

9 Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum? Perspektive in 2050 hoher Anteil an EE bei der Stromerzeugung Konsequenzen: Netzausbau Aufbau Speicherkapazitäten (Kurz-, Mittel- und Langzeitspeicher) Quelle: Smart Grids Transformation unserer elektrischen Energieversorgung FVEE-Jahrestagung 2011, Berlin, 12./13. Oktober

10 Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum? Herausforderungen der zukünftigen Energieversorgungsstruktur Quelle: Smart Grids Transformation unserer elektrischen Energieversorgung FVEE-Jahrestagung 2011, Berlin, 12./13. Oktober

11 Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum? Vision Steuerung von Lasten um Verbrauch und Erzeugung zu harmonisieren. Beispiele: Industrieprozesse, Kühlhäuser, Schwimmbäder, Wärmepumpen, Kühl- u. Gefrierschränke, Wasch- u. Spülmaschinen, Elektrofahrzeuge Steuerung hart geschaltet oder mittels Tarifsignal Voraussetzung: Infrastruktur (variable Tarife, Smart Meters, Kommunikation) Quelle: Smart Grids Transformation unserer elektrischen Energieversorgung FVEE-Jahrestagung 2011, Berlin, 12./13. Oktober

12 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Aktuelle Problemstellung Definition Elektromobilität Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum? Potentiale Ausblick 12

13 Potentiale Elektrofahrzeuge zur Netzstabilisierung, Potentiale Annahmen: * 20 kwh/e-fzg. ** Anschlussleistung mit 3,68 kw (230 V; 16 A) *** Anschlussleistung mit 11,04 kw (230 V ; 16 A ; Dreiphasig) Voraussetzungen: Alle E-Fzg. sind mit dem Energiesystem verbunden (sofern nicht genutzt) Alle E-Fzg. verfügen über eine bidirektionale Lade- und Entlademöglichkeiten Der Kunde erlaubt die komplette Nutzung des Akkumulators zur Netzstabilisierung 13

14 Potentiale Elektrofahrzeuge zur Netzstabilisierung, Potentiale Berechnungsvariante für 2020, Annahmen: 1 Mio. E-Fzg. mit Akkumulatoren à 20 kwh 90 % der E-Fzg. verfügbar (mit dem Netz verbunden) 10 % (maximale) Entlademöglichkeit des Akkumulators 90 % Wirkungsgrad Akkumulator (idealisiert) Dies bedeutet für die Entladung: 1,8 GWh Regelenergie 3,3 GW für ca. 0,5 h (bei 230 V ; 16 A Anschlussleistung) 9,9 GW für ca. 10 Min. (bei 230 V ; 16 A ; Dreiphasig) Dies bedeutet für die Beladung: Geschäftsmodell!? Zusätzlich 1,6 TWh Strom/Jahr (bei km Jahreslaufleistung/E-Fzg.) Ggf. Lastspitzen Abends (Extremfall: 3,68 GW Zusatzleistung für ca. 5 h, einphasig) 14

15 Potentiale Beispiel für das Laden/Entladen von E-Fzg. Quelle: Smart Grids Transformation unserer elektrischen Energieversorgung FVEE-Jahrestagung 2011, Berlin, 12./13. Oktober

16 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Aktuelle Problemstellung Definition Elektromobilität Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum? Potentiale Ausblick 16

17 Ausblick Das Elektrofahrzeuge wird mittel- bis langfristig das Verbrennungsfahrzeug im (individualen) Personenverkehr ersetzen! Der massive Ausbau Erneuerbarer Energien (u.a. fluktuierend) verändert das Stromsystem, ToDo s: Dezentralisierte Strukturen mit forcierten Netzausbau Speicherausbau (Kurz-, Mittel,-, und Saisonalspeicher) Elektrofahrzeuge können einen (kleinen) Beitrag zur Netzentlastung leisten, ToDo s Bidirektionale Ladetechnik Infrastruktur Kundenakzeptanz 17

18 Guillem Tänzer Tel.: Dr. Bodo Groß Tel.: Quelle: VDE Studie Elektrofahrzeuge Beitrag zum Forum Life Needs Power 22. April 2010, Hannover Messe Industrie Prof. Axel Mertens, Leibniz Universität Hannover bzw. Quelle: Scribner smagazin, Scribner s Magazin, 1910 Sinngemäß: Konstruktionsverbesserungen haben den Radius (Reichweite) des Elektrofahrzeug so verbessert, dass die Abhängigkeit zu Ladestationen limitiert wurde. Das Elektrofahrzeug wird daher den meisten Anforderungen eines Autofahrers gerecht werden. Es ist das ideal Auto für urbaneund vorstädtische Bezirke. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 18

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