Der Ausbau von Stromladesäulen für Elektrofahrzeuge kommt nach jahrelangem Stocken langsam in Fahrt. 3.335 Ladepunkten von über 300 Betreibern gibt es in Deutschland – und zumindest die erste Zahl soll sich binnen drei Jahren verzwanzigfachen.
Dafür müsse das Stromnetz spürbar ausgebaut werden, sagt die Bundesnetzagentur. Das gelte sowohl für die regionalen Verteilnetze als auch für die großen Stromautobahnen. Doch dem widerspricht Tobias Falke: Der wissenschaftliche Mitarbeiter vom Institut für Hochspannungstechnik an der RWTH-Aachen sagt: „Es gibt intelligentere Ansätze als einen Netzausbau.“
Beim großen Übertragungsnetz werde sich Elektromobilität ohnehin „erst ab mehreren Millionen Fahrzeugen auswirken.“ Anders könnte es in Städten und Kommunen mit den Verteilnetzen aussehen. „Eine Aussage für ganz Deutschland zu treffen, ist schwierig“, sagt Falke. Denn die Verteilnetze sind kaum digitalisiert. Verlässliche Daten gibt es kaum.
Das führt dazu, dass man kaum vorhersehen kann, ab welcher Zahl von Ladesäulen es zu Netzengpässen kommen könnte. „Die Netze sind extrem inhomogen“, sagt Falke – deshalb müsse man immer den Einzelfall überprüfen.
Pauschale Aussagen zum überforderten Netz nicht möglich
In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Forschungsvorhaben SLAM (Schnellladenetz für Achsen und Metropolen) beschäftigte sich der Forscher mit den Auswirkungen der Ladeinfrastruktur. Schwerpunktmäßig mit Stuttgart und Düsseldorf, da es die beiden Städte überhaupt erst Daten zu ihren Verteilnetzen zur Verfügung stellen können – viele andere Gemeinden besitzen diese Informationen gar nicht.
Pauschale Aussagen, wie viele Ladesäulen das Niederspannungsnetz in den beiden Städten bewältigen kann, gibt es dennoch nicht. Das Fazit des Wissenschaftlers: „Es kommt darauf an.“ Alles hängt von vier Dingen ab: Wie viele Autos gleichzeitig laden, wie viel Leistung sie benötigen, wie gut ausgebaut das Netz grundsätzlich ist und wie dicht die Ladesäulen zusammen stehen, da Ladesäulen sich gegenseitig beeinflussen. Stehen sie in einem zu engen Umkreis, kann es leichter zur Überlastung von Trafos oder Problemen mit der Spannung kommen, als wenn sie über eine größere Fläche verteilt sind.
Relativ unproblematisch sieht Falke den Ausbau von öffentlichen Säulen, die nur elf oder 22 Kilowatt (kW) laden – „sie stellen in den untersuchten Netzen kein großes Problem dar, weil sie sehr langsam laden.“ Mehrere Ladensäulen mit einer Schnellladung von 50 kW sind ebenfalls kein Problem. Falke. „Die untersuchten Netze haben meist noch Puffer.“ Kommt aber Porsche mit seiner angekündigten 350 kW-Ladesäule auf den Markt, kommt das Verteilnetz schnell an seine Grenzen.
Der Autobauer will daher vorsorgen. Wo kein Anschluss an das Netz möglich ist, will Porsche mit einem Stromspeicher als Puffer die Leistungsspitzen abfedern. Falke sieht genau darin eine Alternative zum Ausbau der Infrastruktur – das sei einer der eingangs zitierten „intelligenteren Ansätzen.“
Smarte Ladesäulen und Trafos entlasten das Stromnetz
Alternative könnte ein regelbarer Ortsnetztransformator sein, der zwar teurer als ein herkömmlicher Trafo ist, aber – vereinfacht gesagt – Spannungsschwankungen besser auffangen kann. In Kombination mit einem Pufferspeicher dürfte das einer Berechnung der RWTH-Aachen zufolge günstiger als ein Netzausbau sein – wenn die regulatorischen Hürden fallen. „Die Anreizregulierung honoriert historisch bedingt Intelligenz im Netz nicht“, kritisiert Falke.
Lastmanagement ist aus Sicht des Wissenschaftlers ebenfalls eine Alternative zum Netzausbau: Durch eine Verschiebung des Ladevorganges könnten das Stromnetz möglichst gleichmäßig belastet und auch die erneuerbaren Energien genutzt werden. „Man kann dadurch schon eine Menge erreichen“, sagt Falke, aber bisher lassen es Betreiber nicht zu, dass eine externe Stelle ihre Ladesäule steuert oder sogar abstellt. „Es könnte beim Aufbau eine Bedingung der Kommune sein oder der Ladesäulenbetreiber erhält dafür einen finanziellen Anreiz“, so Falke.
Das ist aber Zukunftsmusik und kommt aus seiner Sicht erst in Betracht, wenn der Ausbau der Ladeinfrastruktur massiv voranschreitet. Und das kann dauern: Wie die Wirtschaftswoche aus einer aktuellen Studie zitiert, geht das Forschungszentrum der Energiewirtschaft davon aus, dass es „bis 2030 keinen feststellbaren Einfluss der E-Mobilität auf Versorgungssicherheit und Netzstabilität“ geben wird. Und wenn doch, dann haben die Aachener Forscher um Falke die Lösung bereits in der Schublade.