Potenzialanalyse für die Einbindung einer Flotte von Elektrofahrzeugen in das Elektrizitätsnetz 1 Dipl.-Ing. Tomás Mezger
Hauptvorteile von Elektroautos Geringe Emissionen Weniger Lärm Nachhaltige Energiepolitik 2
(Aktuelle) Nachteile von Elektroautos Lebensdauer Energiedichte Kosten 3 Fotos: Knipsermann, nbs
4 Quelle: Lorenz Köll
Agenda Alterung von Batterien Sicht der Betreiber Sicht der Energieversorgung (EVU) Zukunft des Ladens für Elektroautos 5
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
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
Alterung von Batterien Messkonzept Zellen SOH T SOH Z Batterie Zellen 8 Batterien Zellen
Wohin führt das Wissen über die Alterung von Batterien?
Lademodelle beeinflussen die Alterung Optimiertes laden Erhöhung Lebensdauer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit 10
Ladezustand (SOC) Beispiel: Laden und Alterung Nutzungsphase Ladephase 100% t@soc 1 80% 60% 40% t@soc 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
Foto: alfredaa Alterung = Schlüssel für die Entwicklung von Ladekonzepten
Energiewirschaftliche Sicht Energie Wirtschaft 13 Foto: Reinhard Sandbothe
Marktdurchdringung von Elektroautos in Deutschland ca. 7 Mio. ca. 1 Mio. 14
Leistung in MW EEX - Preise in / MWh Elektrizitätswirtschaftliche Einbindung von Elektroautos Bei ungeregelter Ladung werden sich Ladespitzen ergeben, die mit der EEX-Spitze korrelieren 7.000 6.000 5.000 4.000 optimistisch in MW pessimistisch in MW EEX - Preise in 80 70 60 50 Es ergibt sich die Notwendigkeit, das Laden gezielt zu steuern 3.000 2.000 40 30 20 Dadurch ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten für verschiedene Geschäftsmodelle 1.000 0 Mo Di Mi Do Fr Sa So 10 0 15
Leistung in MW EEX - Preise in / MWh Elektrizitätswirtschaftliche Einbindung von Elektroautos Bei ungeregelter Ladung werden sich 6.000 Ladespitzen Die Energiemenge stellt für die aktuelle ergeben, Versorgungsstruktur die mit der kein Problem dar! 5.000 EEX-Spitze korrelieren Es ergibt sich die Notwendigkeit, das Laden gezielt zu steuern Dadurch ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten für verschiedene Geschäftsmodelle 7.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 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 80 70 60 50 40 30 20 10 0 16
Marktdurchdringung von Elektroautos in Deutschland ca. 7 Mio. ca. 1 Mio. Testphase Markt 17
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
Simulation Methodik Analyse Eingangsdaten Parameter Fahrzeugmodell Energiewirtschaftliches Modell Ergebnisse Geeignete Lademodelle Geeignete Verträge Detailliertes Batteriemodell Ergebnisse Ladezustand Alterung Wirtschaftliche Faktoren 19
Laden von 7 Mio. EV im Jahr 2030 Sofortladen EV werden 5 Minuten nach Ankunft geladen Laden bis zu einem Ladezustand von 100 % 20
Leistung in GW Laden von 7 Mio. EV im Jahr 2030 Sofortladen 80 60 40 Residuallast 2030 Sofortladen 2030 20 0-20 0 2.000 4.000 6.000 8.000 Stunden FfE KW21_BY_2E_00115 21
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
Leistung in GW Laden von 7 Mio. EV im Jahr 2030 Nachtladen 80 60 40 Residuallast 2030 Nachtladen 2030 20 0-20 0 2.000 4.000 6.000 8.000 Stunden FfE KW21_BY_2E_00116 23
Leistung in GW Laden von 7 Mio. EV im Jahr 2030 vs. Gegenüberstellung von Nacht- und Sofortladen 80 Sofortladen 2030 60 Nachtladen 2030 40 20 0-20 0 2.000 4.000 6.000 8.000 Stunden FfE KW21_BY_2E_00117 24
Sinnvolle Lademodelle Mobilitätsanforderungen Anbindung Erneuerbare Energien Lange Lebensdauer der Batterie Minimale Rückwirkungen 25 Foto: Steinrund
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ^ Dipl.-Ing. Tomas Mezger +49 (89) 158121-20 tmezger@ffe.de Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger 71 80995 München www.ffe.de 26
27 Backup
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