Netzintegration Basis der Elektromobilität? Warum Mobilitätswende und wie integrieren? München 30. April 2015 Prof. Dr.-Ing. Mauch 1
Gliederung 1. Warum Mobilitätswende? 2. Energiebedarf von Elektrofahrzeugen 3. Lokale Integration ins Stromnetz 4. PV-Eigenverbrauch 5. CO2 Emissionen 6. Zusammenfassung & Ausblick 2
1. Warum Mobilitätswende mit Energiewende? Zentralisierung der Emissionen Dezentralisierung der Effizienz Minimierung des Ressourcenbedarfs 3
1. Effizienz der Antriebsarten - Bezogen auf Endenergie: 100% 90% 80% 70% Endenergie 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Konventionelles Fahrzeug Hybridfahrzeug Verluste Antrieb Elektrofahrzeug Elektrofahrzeuge sind effizienter 4
1. Kumulierter Energieaufwand - Ergebnisse Aufwand + 136 % manueller Benziner Elektroauto Elektroauto RE KEA [GJ] KEA [GJ] KEA [GJ] Material 61 144 95 energet. Aufwendungen 29 25 25 Herstellung 90 169 120 Fahrbetrieb 443 288 282 Instandhaltung 24-27 % 19 21 Nutzung 467 307 303 Entsorgung -38-97 -67 Gesamt 519 379 355 --> KEA von Elektroautos deutlich geringer als von konventionellen Autos! 5
2. Energiebedarf von Elektrofahrzeugen Ziel: 1 Mio Elektrofahrzeuge bis 2020 PKW in Deutschland zum 01.01.2015 PKW-Bestand: 44.403.124 100 % Hybrid: 107.754 0,24 % Elektrofahrzeuge: 18.948 0,04 % KBA-Pressemitteilung Nr. 08/2015 - Fahrzeugzulassungen im März 2015 1.278 Elektrofahrzeuge wurden neu zugelassen ein Plus von +55,3 Prozent. 25000 20000 15000 10000 5000 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Bestand Elektrofahrzeuge in Deutschland zum 1.Januar des jeweiligen Jahres 0 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Jahr Neuzulassungen pro Monat 6 Quelle: KBA http://www.kba.de/de/statistik/fahrzeuge/bestand/umwelt/2014_b_umwelt_dusl_absolut.html
2. Netzintegration: Energiebedarf Energiebedarf der Elektrofahrzeugflotte Quelle: Flottenmodellierung im Rahmen von MOS 2030 Merit-Order der Energiespeicher 2030 Jahr 2015 2020 2030 Fahrzeugbestand EV + PHEV (Mittleres Szenario) [Mio. Fzg.] Jahresstrombedarf EV [GWh] Jahresstrombedarf Deutschland [GWh] Anteil [%] 0,08 0,65 3,3 89 743 3.555 539.075 537.033 535.400 0,016% 0,14% 0,66% Energetisch betrachtet ist die Integration von Elektrofahrzeugen einfach 7
3. Warum Netzintegration? Veränderungen im Stromsektor Ausbau von dezentralen Erzeugungsanlagen Wachstum im Bereich Elektromobilität Stationäre Stromspeicher in Privathäusern Verbraucher Prosumer 8 Die Netzintegration von PV-Systemen, Elektrofahrzeugen und stationären Stromspeicher werden einen maßgeblichen Einfluss auf die Niederspannungs-Ebene ausüben
3. Wie könnte eine Zukunft mit mehr Solarenergie aussehen? Globalstrahlung (inkl. Verschattung) Historischer Ausbau der PV Stromnetze Dachflächen auf Gebäuden (inkl. Orientierung) Flächennutzungsplan 9
3. Netzintegration, wann können Elektrofahrzeuge laden? Wahrscheinlichkeit, dass ein Fahrzeug eines Pendlers Zuhause oder in der Arbeit ist. dass ein Fahrzeug eines Pendlers Zuhause ist. Sehr geringe Korrelation zwischen Standzeit und benötigter Ladeenergie Vorhersagbarkeit der Standzeiten hängt von der Nutzergruppe ab 10
3. Netzintegration, lokale Lastsituation (Wohngebiet) Elektrofahrzeuge mit hoher Ladeleistung erhöhen die tagtägliche Lastspitze im Netzgebiet stärker als Elektrofahrzeuge mit geringer Ladeleistung Bei geringer Ladeleistung ist die elektromobile Grundlast höher als bei hoher Ladeleistung Typtag: Jahresdauerlinie: +52 % durch hohe Ladeleistung 11 (Szenario: ohne HSS, BEVs ohne Ladesteuerung)
12 3. Netzintegration, lokale Lastsituation (Wohngebiet)
3. Optimierte Nutzung - Ladung mit Energiemanager Planung von Speichereinsatz und Ladezeitpunkten Ankunft des Fahrzeugs Optimaler Beginn des Ladevorgang 13
4. Netzintegration, PV-Eigenverbrauch Eigenverbrauch: Brutto: 45 % Netto: 42 % Eigenverbrauch: 24 % PV-Anteil im Elektroauto: 18 % PV-Anteil im Elektroauto: 41 % 14
15 5. Last eines Haushaltes mit einem Elektrofahrzeug nach Erzeugungsart
6. Zusammenfassung Die drei Hauptmotivationen: Zentralisierung der Emissionen Dezentralisierung der Effizienz Minimierung des Resourcenbedarfs Energieverbrauch von Elektrofahrzeugen im nationalen Kontext überschaubar < 1 % (bei 3,3 Mio. EFZ) in Wohngebieten von Relevanz ~ 11 % (bei 7,5 % EFZ Durchdringung im PKW Bestand) Gesteuertes Laden von Elektrofahrzeugen bietet viele Vorteile: PV-Eigenverbrauch erhöhen Laden zu Zeiten niedriger CO 2 Emissionen Reduktion der Gleichzeitigkeit Netzbelastung reduzieren 16
7. Ausblick Projekt eplanb Entwicklung eines Lademangementsystems für P+R Parkplätze 17
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Mauch +49 (89) 158121-11 WMauch@ffe.de Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. Am Blütenanger 71 80995 München www.ffe.de 18