Potenzialanalyse für die Einbindung einer Flotte von Elektrofahrzeugen in das Elektrizitätsnetz. Dipl.-Ing. Tomás Mezger

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1 Potenzialanalyse für die Einbindung einer Flotte von Elektrofahrzeugen in das Elektrizitätsnetz 1 Dipl.-Ing. Tomás Mezger

2 Hauptvorteile von Elektroautos Geringe Emissionen Weniger Lärm Nachhaltige Energiepolitik 2

3 (Aktuelle) Nachteile von Elektroautos Lebensdauer Energiedichte Kosten 3 Fotos: Knipsermann, nbs

4 4 Quelle: Lorenz Köll

5 Agenda Alterung von Batterien Sicht der Betreiber Sicht der Energieversorgung (EVU) Zukunft des Ladens für Elektroautos 5

6 Alterung von Batterien Alterung wird von vielen Effekten beeinflusst Modellierung sehr aufwendig Vereinfachte Vorgehensweise SOH T Kalendarische Alterung SOH Z Alterung durch Zyklisieren Viele unterschiedliche Alterungseffekte Aufteilung der Effekte in zwei Bereiche Berücksichtigung aller Effekte in zwei Alterungsmechanismen 6

7 Alterung von Batterien Alterung wird von vielen Effekten beeinflusst Modellierung sehr aufwendig Vereinfachte Vorgehensweise SOH T Kalendarische Alterung SOH Z Alterung durch Zyklisieren Viele unterschiedliche Alterungseffekte Aufteilung der Effekte in zwei Bereiche Berücksichtigung aller Effekte in zwei Alterungsmechanismen 7

8 Alterung von Batterien Messkonzept Zellen SOH T SOH Z Batterie Zellen 8 Batterien Zellen

9 Wohin führt das Wissen über die Alterung von Batterien?

10 Lademodelle beeinflussen die Alterung Optimiertes laden Erhöhung Lebensdauer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit 10

11 Ladezustand (SOC) Beispiel: Laden und Alterung Nutzungsphase Ladephase 100% 1 80% 60% 40% 2 20% Lademodell 1 Lademodell 2 0% 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00 Uhrzeit 11

12 Foto: alfredaa Alterung = Schlüssel für die Entwicklung von Ladekonzepten

13 Energiewirschaftliche Sicht Energie Wirtschaft 13 Foto: Reinhard Sandbothe

14 Marktdurchdringung von Elektroautos in Deutschland ca. 7 Mio. ca. 1 Mio. 14

15 Leistung in MW EEX - Preise in / MWh Elektrizitätswirtschaftliche Einbindung von Elektroautos Bei ungeregelter Ladung werden sich Ladespitzen ergeben, die mit der EEX-Spitze korrelieren optimistisch in MW pessimistisch in MW EEX - Preise in Es ergibt sich die Notwendigkeit, das Laden gezielt zu steuern Dadurch ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten für verschiedene Geschäftsmodelle Mo Di Mi Do Fr Sa So

16 Leistung in MW EEX - Preise in / MWh Elektrizitätswirtschaftliche Einbindung von Elektroautos Bei ungeregelter Ladung werden sich Ladespitzen Die Energiemenge stellt für die aktuelle ergeben, Versorgungsstruktur die mit der kein Problem dar! EEX-Spitze korrelieren Es ergibt sich die Notwendigkeit, das Laden gezielt zu steuern Dadurch ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten für verschiedene Geschäftsmodelle optimistisch in MW pessimistisch in MW EEX - Preise in Die Spitzen korrelieren mit den Hochpreisphasen. Das ist in der Zukunft zu vermeiden! Mo Di Mi Do Fr Sa So

17 Marktdurchdringung von Elektroautos in Deutschland ca. 7 Mio. ca. 1 Mio. Testphase Markt 17

18 Lademodelle Name EV Systemnutzen Sofortladen - EV = Verbraucher - Keine Regelung bzw. Kommunikation - Nachtladen - EV = Verbraucher - Keine Regelung bzw. Kommunikation Day-Ahead Peak Shaving Intra-Day Regelleistung - EV = Verbraucher - Bid.-Kommunikation, geringe Anforderungen - Fahrplananmeldung - EV = Speicher - Bid.-Kommunikation, 24/7 online - Kurzfristige Entscheidungen Einfluss auf den angemeldeten Fahrplan Rückkopplung - EV = Speicher, Verbraucher, Erzeuger - Bid.-Kommunikation, 24/7 online + 18

19 Simulation Methodik Analyse Eingangsdaten Parameter Fahrzeugmodell Energiewirtschaftliches Modell Ergebnisse Geeignete Lademodelle Geeignete Verträge Detailliertes Batteriemodell Ergebnisse Ladezustand Alterung Wirtschaftliche Faktoren 19

20 Laden von 7 Mio. EV im Jahr 2030 Sofortladen EV werden 5 Minuten nach Ankunft geladen Laden bis zu einem Ladezustand von 100 % 20

21 Leistung in GW Laden von 7 Mio. EV im Jahr 2030 Sofortladen Residuallast 2030 Sofortladen Stunden FfE KW21_BY_2E_

22 Laden von 7 Mio. EV im Jahr 2030 Nachtladen Ladung nur zwischen 21 und 6 Uhr möglich Laden bis zu einem Ladezustand von 100 % 22

23 Leistung in GW Laden von 7 Mio. EV im Jahr 2030 Nachtladen Residuallast 2030 Nachtladen Stunden FfE KW21_BY_2E_

24 Leistung in GW Laden von 7 Mio. EV im Jahr 2030 vs. Gegenüberstellung von Nacht- und Sofortladen 80 Sofortladen Nachtladen Stunden FfE KW21_BY_2E_

25 Sinnvolle Lademodelle Mobilitätsanforderungen Anbindung Erneuerbare Energien Lange Lebensdauer der Batterie Minimale Rückwirkungen 25 Foto: Steinrund

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ^ Dipl.-Ing. Tomas Mezger +49 (89) tmezger@ffe.de Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger München 26

27 27 Backup

28 Fahrzeugen und Zuordnung Mitsubishi i-miev Th!nk City Nissan Leaf Smart ed Renault Fluence Pendler 2 Pendler 3 Pendler 1 Nutzergruppen Privat Pendler 4 Geschäftlich 28 GM Volt Tesla Model S Mercedes Vito E-Cell