Elektromobile Herausforderung fürs Stromnetz

Elektromobile Herausforderung fürs Stromnetz

Mobilitätsexperten sind sich einig: Die Zukunft des Individualverkehrs ist elektrisch. Wenn plötzlich die ganze Schweiz gleichzeitig das E-Auto lädt, kommt das Stromnetz an seine Grenzen. Abhilfe schafften könnte beispielsweise das Lademanagement.

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Ein fiktives Zukunftsbeispiel aus dem Kanton Zürich: Wenn die pendelnden Zürcherinnen und Zürcher dereinst nach Feierabend mit ihren Elektroautos in die heimischen Tiefgaragen kurven, werden sie ihre Boliden ans Stromnetz anschliessen. Nehmen wir an, sie verwenden Ladestationen für beschleunigtes Laden (11 Kilowatt Leistung) und diese sind so eingestellt, dass sie laden, sobald der Niedertarif beginnt. In diesem Fall würde im Kanton Zürich von einer Sekunde auf die andere etwa 1,6 Gigawatt zusätzliche Leistung aus dem Stromnetz bezogen. Das ist mehr, als das Kernkraftwerk Leibstadt unter Volllast leistet. Das Beispiel ist natürlich nicht realistisch, denn es geht davon aus, dass sämtliche Autos im Kanton Zürich elektrisch betrieben würden und alle zur selben Zeit laden. Aber es zeigt, dass sich die Betreiber der Stromnetze durchaus Gedanken zur Elektromobilität machen sollten.

Heute ist Elektromobilität für die Netzbetreiber noch keine Herausforderung. «Da die Durchdringung gering ist, stellen wir im Netz keine Veränderung fest, die wir auf Elektromobilität zurückführen könnten», sagt Marina González Vayá. Die EKZ-Elektroingenieurin hat auf dem Gebiet der Elektromobilität promoviert. «Was wir aber durchaus merken, ist, dass das Interesse an der E-Mobilität steigt.» Es gebe immer mehr Anfragen zum Thema, sagt González, und immer mehr Kunden würden Interesse an einer eigenen Ladestation zeigen.

Vorreiter Norwegen

Die Elektromobilität wächst in der Schweiz durchschnittlich. 2,7 Prozent der neu zugelassenen Personenfahrzeuge waren 2017 elektrisch betrieben. Der Bund möchte diesen Anteil bis 2022 auf 15 Prozent erhöhen. In Norwegen waren letztes Jahr – aufgrund starker staatlicher Förderung – schon über 20 Prozent der Neuzulassungen vollelektrisch. Studien gehen davon aus, dass gewisse Stromnetze erstmals an Grenzen stossen, wenn jedes zehnte Auto elektrisch fährt und vermehrt 11-Kilowatt-Ladestationen genützt würden. «Wenn zu viele Elektroautos gleichzeitig laden, kommt es im Stromnetz zu einem Engpass», sagt Ingenieurin González. «Durch die zu hohe Last würde die Netzinfrastruktur schneller altern und wäre anfälliger für Defekte.»

Marina González Vayá: «Es ist gar nicht nötig, alle Fahrzeuge gleichzeitig zu laden.»
Marina González Vayá: «Es ist gar nicht nötig, alle Fahrzeuge gleichzeitig zu laden.» (Foto: Günter Bolzern)

Wie also dieser Herausforderung begegnen? Eine naheliegende Lösung ist der Netzausbau. Dafür würden bestehende Stromleitungen und Transformatoren durch leistungsfähigere Komponenten ersetzt. Ein verstärktes Netz könnte die zusätzlich benötigte Leistung für die Ladestationen bereitstellen. Das ist allerdings eine aufwändige Lösung. Denn der Ausbau des Stromnetzes kostet nicht nur viel Geld, er ist auch mit intensiver Bautätigkeit verbunden, die von der Bevölkerung als störend wahrgenommen wird.

Lademanagement statt Netzausbau

Es geht aber auch anders. Denn es sei gar nicht nötig, alle Elektrofahrzeuge gleichzeitig aufzuladen, sagt Ingenieurin Marina González Vayá. Ein sinnvoller Ansatz ist aus ihrer Sicht ein verstärkter Einsatz des so genannten Lademanagements. «Die meisten Fahrzeuge stehen mehr als 90 Prozent der Zeit still.» Darüber hinaus sei ihr täglicher Energiebedarf relativ gering. Der Durchschnittsschweizer legt täglich etwa 24 Kilometer auf der Strasse zurück. Das entspricht rund 5 Kilowattstunden Strom und damit nicht einmal 2 Stunden Ladezeit an einer gewöhnlichen Haushaltssteckdose. «Man könnte das Laden vieler Fahrzeuge ohne Komforteinbussen verschieben. Für die meisten Leute ist es nicht erheblich, ob ihr Auto von 20 bis 22 Uhr oder erst von 1 bis 3 Uhr geladen wird. Hauptsache es steht am Morgen geladen wieder bereit.»

In kleinerem Rahmen sind solche Lademanagement-Lösungen schon heute im Einsatz. «In Parkgaragen von modernen Mehrfamilienhäusern sind die Ladestationen immer häufiger mit einer intelligenten Steuerung verknüpft», erklärt González. Das System entscheidet dann selbst, wann welches Auto mit welcher Leistung geladen wird. «So wird sichergestellt, dass der Netzanschluss nie überstrapaziert wird und gleichzeitig alle Fahrzeuge am nächsten Morgen geladen zur Verfügung stehen.»

Auch in grösserem Rahmen arbeiten die Netzbetreiber bereits an Möglichkeiten des Lademanagements. Wer heute beispielsweise im Netz von EKZ eine Ladestation für Elektrofahrzeuge baut, muss diese nicht nur melden, er muss zusätzlich eine Möglichkeit zur Steuerung einbauen. «So stellen wir sicher, dass wir die Ladestationen im Notfall, wenn zu viel Leistung bezogen würde, abschalten könnten.» Eine wichtige Voraussetzung für ein künftiges Lademanagement ist damit schon heute gegeben.