Netze und Ladestationen: Welche Infrastruktur benötigen Elektrofahrzeuge?

Transkript

1 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiewirtschaft Netze und Ladestationen: Welche Infrastruktur benötigen Elektrofahrzeuge? Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz TM G4V Grid for Vehicles

2 Übersicht 1. Mobilität 2. Netz- und Ladeinfrastruktur 3. Abrechnungsinfrastruktur 4. Zusammenfassung 2

3 Mobilitätsbedarf Bedürfnis >200 km/h Reichweite > 500 km jederzeit mobil in ganz Europa... Bedarf??? 3

4 Mobilitätsbedarf Bedürfnis >200 km/h Reichweite > 500 km jederzeit mobil in ganz Europa... Bedarf Anteil parkender Fahrzeuge >95% Tagesverkehrsaufkommen von PKW 4

5 Mobilitätsbedarf Bedürfnis >200 km/h Reichweite > 500 km jederzeit mobil in ganz Europa... Bedarf Anteil parkender Fahrzeuge >95% 90 % aller Tagesfahrstrecken < 100 km davon durchschn. Tagesstrecke ca. 30 km durchschnittlicher Tagesenergiebedarf: ca. 6 kwh (Verbrauch: 20 kwh / 100 km) Summenhäufigkeit aller Pkw-Tagesfahrleistungen 5

6 Mobilitätsbedarf Bedürfnis >200 km/h Reichweite > 500 km jederzeit mobil in ganz Europa... Bedarf Anteil parkender Fahrzeuge >95% 90 % aller Tagesfahrstrecken < 100 km davon durchschn. Tagesstrecke ca. 30 km durchschnittlicher Tagesenergiebedarf: ca. 6 kwh (Verbrauch: 20 kwh / 100 km) ca. 65 % der Fahrzeuge fahren pro Tag mind. einen Weg Anteil fahrender Pkw an den jeweiligen Wochentagen 6

7 Übersicht 1. Mobilität 2. Netz- und Ladeinfrastruktur 3. Abrechnungsinfrastruktur 4. Zusammenfassung 7

8 Netz- und Ladeszenario Konstantladeleistung von 3,7 kw (16 A, einphasig) (normale Steckdose) Ladung der Fahrzeuge bei Standzeiten von über 3 h -> 1 Million Fahrzeuge in D: Maximale Ladeleistung am Tag ca. 370 MW Jahresenergieverbrauch ca. 1,4 bis 2,2 TWh (<0,5 % des Jahresstromverbrauchs) aber: 20 GWh Speicherkapazität mit Gesamtleistung von 3,2 GW (Steckdose) bis >20GW (spezielle Ladedose/Ladestation) 8

9 Netzinfrastruktur Laden ist für 1 Million Fahrzeuge kein Problem! geringe Energiemengen geringe Gleichzeitigkeit der Ladeleistung Fahrzeuge gleichmäßig im Netz verteilt Nutzung des Speicherpotentials ist Herausforderung Netzdienstleistungen aus einer Million verteilter Speicher aktivieren Leistung abrufen ohne Netze zu überlasten Wertschöpfungs- und Geschäftsprozesse identifizieren Massiven Rollout vorbereiten: TM G4V Grid for Vehicles 9

10 Ladeinfrastruktur konventionelle Steckdosen reichen für Mobilitätsbedarf meist aus! aber: zusätzliche öffentliche Ladestationen erhöhen gefühlte Sicherheit Ladestationen für Fahrzeugbesitzer ohne festen hausnahen Stellplatz Dimensionierung der Ladeleistung: 1 phasig, 16 A -> 100 km in ca. 6 h 3 phasig, 32 A -> 100 km in ca. 1 h 10

11 Lade- und Anschlußkonzepte Vielfältige Varianten: Unterscheidung nach Ladebereichen (privat, öffentlich) Ladeleistungen / Ladeverfahren (Ladekurven) Gleichstrom- / Wechselstrom- oder Drehstromanschluss Ladegerät stationär und/oder mobil Standardisierter Ladestecker freies oder geführtes Laden (netzseitiges Lademanagement) IT-Anforderungen für Lademanagment und Abrechnung... 11

12 Übersicht 1. Mobilität 2. Netz- und Ladeinfrastruktur 3. Abrechnungsinfrastruktur 4. Zusammenfassung 12

13 Abrechnungskonzepte Ziel: Fahrzeugindividuelle Abrechnung an allen Ladepunkten im privaten und öffentlichen Raum erster Ansatz: Steckdose Zuhause + öffentliche Ladestation aber: mehr Stationen als Fahrzeuge Stationen möglichst günstig individuelle Abrechnung auch als Gast Zähler in das Fahrzeug 13

14 Abrechnungskonzepte Variante A: Variante B: 14

15 Übersicht 1. Mobilität 2. Netz- und Ladeinfrastruktur 3. Abrechnungsinfrastruktur 4. Zusammenfassung 15

16 Zusammenfassung TM G4V Grid for Vehicles Netzintegration des Ladevorgangs bei 1 Mio. Fahrzeugen unkritisch aber Potential der Speichernutzung ist Herausforderung Geschäftsprozesse und IT-Infrastruktur für flexibles Laden (Entladen) sind zu entwickeln Fahrzeugbezogenen Abrechnung bedeutet: Abrechnungssystem muss nahtlos in Smart Metering Konzepte integriert werden Zähler gehört in das Auto Kommunikation muss standardisiert werden 16