Elektromobilität, Verkehr, Lastmanagement, Flexibilitätsoptionen, Mobilität, Treibhausgase, Strommarkt September Zielsetzung und Fragestellung

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1 Assessing the status of electrification of the road transport passenger vehicles and potential future implications for the environment and European energy system Herausgeber/Institute: Öko-Institut, TML Autoren: Peter Kasten et al. Datum: Themenbereiche: Schlagwörter: Elektromobilität, Verkehr, Lastmanagement, Flexibilitätsoptionen, Mobilität, Treibhausgase, Strommarkt September 2016 Auftraggeber/Förderer: Seitenzahl: EEA 74 Zielsetzung und Fragestellung Die Studie analysiert die Auswirkungen einer wachsenden Elektrofahrzeugflotte auf das Stromversorgungssystem in der Europäischen Union (EU- 28). Dabei geht es um die Wechselwirkungen zwischen Strom und Verkehrssektor, die Stromnachfrage von Elektrofahrzeugen, den Kraftwerksbetrieb und die Netzinfrastruktur. Anhand zweier Szenarien mit einer

2 unterschiedlichen Durchdringung der Pkw-Flotte durch Elektrofahrzeuge werden der CO2-Ausstoß und der Ausstoß an Luftschadstoffen im Verkehrs- und im Stromsektor betrachtet. Eine Literaturanalyse gibt einen Überblick über verschiedene Strategien zum intelligenten Laden ( smart charging ). Zentrale Ergebnisse Elektromobilität kann Klima und Umwelt schonen Bei einer starken Durchdringung mit Elektrofahrzeugen ( EV-high-scenario ), das heißt einem Anteil von 80 Prozent Elektroautos im Jahr 2050, könne der Ausstoß an Kohlendioxid und den meisten Luftschadstoffen (Stickoxide, Feinstaub) erheblich zurückgehen. Eine Verlagerung von Emissionen vom Verkehrs- in den Stromsektor ist dabei bereits berücksichtigt. Anders sehe es bei den Schwefeldioxidemissionen aus. Wenn zusätzlich benötigte Strommengen zum Teil aus Kohlekraftwerken bereitgestellt würden, wie das im Referenzszenario 2013 der EU-Kommission der Fall sei, könne sich der SO2-Ausstoß verfünffachen. Die Effekte auf den Schadstoffausstoß würden im Szenario mit einer mittleren Durchdringung der Elektromobilität (50 Prozent, EV-mid-scenario ) entsprechend geringer ausfallen. Elektromobilität erfordert zusätzliche Strommengen Durch die höhere Effizienz von Elektro- gegenüber Verbrennungsmotoren sinkt der Endenergiebedarf im Verkehr im EV-mid-Szenario bis 2050 um 23 %, im EV-

3 high-szenario um 28 % (jeweils im Vergleich zum Referenzszenario 2013). Der Stromverbrauch durch Elektroautos steigt im Szenario EV-high bis 2050 auf rund 450 Terawattstunden im Jahr (im Szenario EV-mid auf 280 TWh/a). Im Durchschnitt der EU-28 wäre das ein Anteil von 6 % (EV-mid) bis 9,5 % (EV-high) am gesamten Stromverbrauch. 6 % entsprechen würde. Je nachdem, welcher Strommix an Erneuerbaren Energien und konventionellen Kraftwerken unterstellt wird, würde im EV-mid-Szenario zusätzlich 95 Gigawatt (GW) installierte elektrische Leistung benötigt, um den Strombedarf der E-Fahrzeuge zu decken, im EV-high- Szenario sogar 150 GW. Ein Verzicht auf den Neubau von Kohle- und Atomkraftwerken würde zum Beispiel 170 GW zusätzliche Leistung aus Erneuerbaren Energien bedeuten, davon 87 GW Windenergie, 45 GW Photovoltaik, 24 GW Wasserkraft und 13 GW Biomasse. Intelligente Ladestrategien ( Smart Charging ) erforderlich Eine hohe Anzahl an Elektrofahrzeugen könne potenziell zu einer großen Belastung für die lokalen Stromnetze führen und problematisch für den Netzbetrieb sein. Fallbeispiele zeigten, dass abhängig von den örtlichen Bedingungen ab einem Anteil von 10 % Elektrofahrzeugen am Fahrzeugbestand ernste Netzprobleme auftreten können. Eine intelligente Ladeinfrastuktur könne zur Netzstabilität beitragen. Ein netzdienliches Laden der E- Fahrzeuge sei aber nur eine von drei Strategien, die sich sowohl gegenseitig ergänzen, aber auch widersprechen könnten. Daneben könnten klimaschutzorientierte Ladestregien (mit Fokus auf die maximale Nutzung der Erneuerbarer Energien) sowie eine kostenorientierte Ladestrategie (mit Fokus auf Phasen niedriger Strompreise) angewandt werden. Das Potenzial der E-Fahrzeugflotte als systemdienliche

4 Stromspeicher sei allerdings begrenzt, da die gesamte Speicherkapazität gering sei und die Batterien im Wettbewerb zu kosteneffizienteren Speicheroptionen stünden. Sinnvoller sei es, wenn E-Fahrzeuge Systemdienstleistungen zur Netzstabilisierung anbieten würden. Um das individuelle Verbraucherverhalten mit den Systembedürfnissen in Einklang zu bringen, brauche es Akzeptanz auf Verbraucherseite und entsprechende finanzielle Anreize. Zentrale Annahmen und Thesen Alle drei Szenarien gehen von einem deutlichen Anstieg des PKW-Verkehrsaufkommens in der Europäischen Union (EU-28) aus. Außerdem wird kein Unterschied zwischen der durchschnittlichen Fahrleistung von elektrischen und herkömmlichen Fahrzeugen gemacht. Der einzige Parameter, der in den Szenarien variiert wird, ist der Anteil der Elektrofahrzeuge an der Fahrzeugflotte. Die Ausweitung der E-Mobilität werde sich durch den erhöhten Stromverbrauch auf den Betrieb von Kraftwerken und der Stromnetze auswirken. Je nach Strommix und Netzinfrastruktur seien die Herausforderungen bei der Integration der E-Fahrzeuge in das Energiesystem unterschiedlich. Länder mit hohen Anteilen der Windenergie bräuchten eine andere Ladestrategie als Länder mit hohen Photovoltaikanteilen. In Ländern mit einem hohen Anteil fossiler Kraftwerke bestehe die Gefahr, dass der Strombedarf von E- Fahrzeugen zu einem erheblich höheren CO2-Ausstoß führen könne. Insbesondere Länder mit einer schwach ausgebauten Netzinfrastruktur seien auf intelligente Ladestrategien und Netzverstärkungsmaßnahmen angewiesen, um eine hohe Marktdurchdringung mit Elektrofahrzeugen bewältigen zu können.

5 Methodik Für die Studie werden zwei Szenarien entwickelt: Das erste geht von einem mittleren Marktanteil von Elektrofahrzeugen von 50 % im Jahr 2050 aus. Das zweite geht von einem hohen Anteil von 80 % aus. Verglichen werden die beiden Szenarien mit dem Referenzszenario 2013 der EU-Kommission, indem lediglich die aktuell geltenden Maßnahmen und Ziele umgesetzt werden. Dieses Szenario rechnet unter anderem nur mit einer Marktdurchdringung von 8 % Elektrofahrzeugen bis Der Energieverbrauch und die Schadstoffemissionen werden mithilfe des MOVEET- Modells (Mobility, Vehicle fleet, Energy use und Emissions forecast Tool) berechnet. Das Modell wird auf die Personenkraftfahrzeuge in der EU-28 angewandt.