brand eins-Container: Energie # 05

Freude am Laden

Wie können Elektroautos bei der Stromversorgung helfen? Antworten hat ein schwäbisches Unternehmen.




• „Für den Umstieg auf Elektromobilität brauchen wir pro Jahr 130 Terawattstunden mehr Strom als bislang“, schätzt Martin Doppelbauer. Der Professor für Hybride und Elektrische Fahrzeuge am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) lässt die Zahl einen Moment im Raum stehen. Ist das viel? Ja, sehr viel, nämlich rund ein Viertel des gesamten heutigen Stromverbrauchs in Deutschland. Und Lkw sind dabei nicht einmal eingerechnet. Wenn es gelingt, sie im großen Stil zu elektrifizieren, kommen womöglich nochmals rund 100 Terawattstunden hinzu. Dann brauchen wir rund 40 Prozent mehr Strom als heute.


 

Die KfW ist die digitale Transformations- und Förderbank. Sie unterstützt nachhaltige Energieprojekte, um die Sicherheit der Energieversorgung und klimafreundliche Energien voranzubringen.

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Die deutsche Stromwirtschaft reagiert auf solche Zahlenspiele ambivalent. Auf der einen Seite freut sie sich auf mehr Geschäft, wenn rund 60 Millionen Fahrzeuge kein Benzin oder keinen Diesel mehr tanken. Auf der anderen warnt sie vor Stromknappheit, besonders wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht. Und vor einer Überlastung des Stromnetzes, wenn abends alle ihre Elektroautos laden, um morgens wieder starten zu können. Dann droht das Horrorszenario einer Gesellschaft, die ganz auf Strom setzt: der Blackout.

In Großbritannien – ein Vorreiter der Elektromobilität – werden schon jetzt nur noch private Ladestationen installiert, die blockiert werden können, wenn der Strom knapp ist. Fahrern und Fahrerinnen kann es passieren, dass sie dringend loswollen, aber der Auto-Akku leer ist.

„Wenn wir von heute auf morgen alle Verbrenner- durch Elektrofahrzeuge ersetzten, dann hätten wir in der Tat ein großes Netzproblem“, sagt Doppelbauer. Dass dies so plötzlich geschieht, ist jedoch unrealistisch: Voraussichtlich werden in Deutschland erst in 20 bis 25 Jahren 90 Prozent der Autos elektrisch angetrieben sein. Das ergibt sich aus der Zahl der heute zugelassenen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und deren Lebenszyklen. Doppelbauer sieht in der langen Phase der Umstellung eine Chance: „Wir haben 25 Jahre Zeit, die zusätzlichen Stromkapazitäten zu schaffen.“ Dies sei leicht machbar. „Es ist aber nicht einmal notwendig, wenn wir endlich anfangen, intelligent zu laden.“

Die stromhungrigen Elektrofahrzeuge können dank ihrer teuren und leistungsstarken Batterien zu einem wichtigen Baustein einer klimaneutralen Energiewende werden, für mehr Netzstabilität sorgen und zudem die Energiekosten insgesamt senken. Dafür müssen die rollenden Speicher an den Ladepunkten nur in ein Energienetz eingebunden werden, das den Namen „smart“ tatsächlich verdient.


Alexander Bourgett mit einer smarten Wallbox


90 % der Autos in Deutschland könnten in 20 bis 25 Jahren elektrisch angetrieben sein.

Laden, wenn es billig ist

Entwickler wie Alexander Bourgett und Jochen Paukert arbeiten mit dem jungen Unternehmen E-Systems MTG in Wendlingen bei Stuttgart daran. Genauer gesagt: Sie haben schon Lösungen, die bereits auf dem Markt sind, aber noch nicht ausreichend genutzt werden.

Bourgett und Paukert sind seit fast zwei Jahrzehnten ein Entwicklerteam für namhafte Autohersteller. Zunächst entwickelten sie für Porsche, Tesla und Bentley unter anderem Navigations- und Infotainment-Systeme. Diese wurden 2014 vom Audio-Hersteller Harman übernommen. Jetzt beschäftigen sich Bourgett und Paukert damit, wie man Elektroautos am besten lädt. Mit den bislang entwickelten Produkten machte ihre Firma im vergangenen Jahr 40 Millionen Euro Umsatz. Das Teil, das flexibles Laden möglich machen und die Stromnetze entlasten soll, sieht eher unscheinbar aus: ein Kabel mit einem Plastikkasten.

Entwickelt wurde es für Elektro-Sportwagen wie den Porsche Taycan oder den Audi E-Tron GT. Dieses Kabel kann sich per W-Lan mit einem Stromnetz verbinden und dem Fahrzeug signalisieren, wann es zu welchem Preis wie viel Strom laden oder aus der eigenen Fotovoltaik-Anlage abzapfen soll. So verhindert die Automatik, dass das Fahrzeug unnötig auf teuren Strom vom Energie-Anbieter zugreift. Das Kabel verarbeitet zum Beispiel auch das Signal, dass ein Auto, falls es bis morgen Abend keinen Solarstrom geben sollte, nicht vollladen muss, da der Fahrer gar keine lange Fahrt plant.

Obwohl das Kabel in den E-Sportwagen bereits zur Verfügung steht, nutzen die Fahrer es selten. „Viele wissen leider gar nicht, was intelligentes Laden ist“, sagt Paukert. Die Hersteller klärten nicht ausreichend über die Fähigkeiten des Kabels im Kofferraum auf – für Paukert frustrierend, weil er für Autobesitzer, Stromnetze und Volkswirtschaft Vorteile sieht. Und selbst wenn sich viel mehr Fahrerinnen und Fahrer mit dem Ladekabel vertraut machten, bestünde noch das Problem, dass dieses aufgrund fehlender Infrastruktur seine Möglichkeiten bislang noch nicht voll ausspielen kann.

Wie das Kabel funktioniert, erklärt Bourgett am Beispiel einer Familie, die sowohl ein Haus mit einer Fotovoltaik-Anlage auf dem Dach als auch ein E-Auto besitzt. Wenn die Anlage bereits abgeschrieben ist, kann die Familie ihr Auto bei Sonnenschein gratis laden. Bei einem neuen Solardach liegt der Preis für den dort erzeugten Strom auch bei Einbeziehung der Investitionskosten deutlich unter dem des Netzstroms.

In der Garage befindet sich eine Wallbox, die ähnlich wie das Kabel mit einer Software verbunden ist. Sie hat die Anweisung, nur im Notfall auf teuren Netzstrom zurückzugreifen. Ein solcher Notfall tritt ein, wenn der Fahrer eingegeben hat, dass das Auto zu einem bestimmten Zeitpunkt beispielsweise 80 Prozent Ladestand benötigt, aber die Wettervorhersage der Station meldet: Über Solarstrom kann der Akku nicht ausreichend geladen werden.


Alexander Bourgett (links), Abteilungsleiter Software bei E-Systems MTG, und der Geschäftsführer Jochen Paukert

Links: Paukert auf dem Parkplatz, wo die eigenen Geschäftswagen über die selbst entwickelte Ladestation mit Strom versorgt werden können


„Viele wissen leider gar nicht, was intelligentes Laden ist.“
Jochen Paukert

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Die KfW unterstützt die Bundesregierung bei den Zukunftsaufgaben Klimaschutz, Innovation und Digitalisierung für ein wettbewerbsfähiges Deutschland – als Impulsgeber und als Umsetzer der geplanten Förderprogramme. Die Sicherheit der Energieversorgung und der verstärkte Einsatz klimafreundlicher Energien gehören zu den zentralen Zukunftsaufgaben. Die KfW unterstützt Projekte zur Energieerzeugung und zum Energietransport auf vielfältige Weise.

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In dieser Halle werden neue Produkte getestet


„Problematisch ist es nur, wenn die Batterien voll geladen oder voll entladen werden. Wenn sich die Ladezyklen zwischen 40 und 60 Prozent der Kapazität bewegen, tut das den Batterien sogar eher gut.“
Maximilian Fichtner

Der Auto-Akku speist den Herd

Nun stehen Autos bekanntlich die überwiegende Zeit ihres Lebens, viele direkt neben dem Einfamilienhaus. Dann könne der mit Ökostrom geladene Auto-Akku im Haus Computer und Staubsauger, Herd und Kühlschrank speisen, sagt Bourgett. Er nennt das „Vehicle-to-Home“.

Eine große Auto-Batterie fasst bis zu 90 Kilowattstunden. Das reicht bei einer vierköpfigen Familie mindestens für ein paar Tage, selbst wenn die Sonne zwischenzeitlich gar nicht scheint. Soll das Auto fahren, springt kurzfristig das Netz wieder ein.

Bourgett hofft, dass die Tarife für Ökostrom bald sehr flexibel werden und die Wallbox präzise reagieren kann: Idealerweise fällt der Stromtarif deutlich, wenn etwa nachts der Wind kräftig weht, aber nur wenig Strom abgerufen wird. Dann gibt die Ladestation das Kommando: Lade so viel, dass es für drei Tage Haushaltsstrom oder 400 Kilometer Fahrstrom reicht.

In der Wallbox des Unternehmens E-Systems ist auch schon die nächste Entwicklungsstufe angelegt, die sogenannte Vehicle-to-Grid-Speisung. Dabei sollen die Fahrzeuge in die Energieversorgung eines Landes eingebunden werden. In den Niederlanden und in Spanien laufen bereits größere Versuche.

Dem Auto-Akku schaden die zusätzlichen Ladezyklen nicht. Das sagt Maximilian Fichtner, der am KIT lehrt und zudem am Helmholtz-Institut in Ulm an elektrochemischen Energiespeichersystemen forscht: „Problematisch ist es nur, wenn die Batterien voll geladen oder voll entladen werden. Wenn sich die Ladezyklen zwischen 40 und 60 Prozent der Kapazität bewegen, tut das den Batterien sogar eher gut.“

Die Voraussetzungen für flexibles Laden im großen Stil sind eigentlich gegeben: Oft wird mehr Wind- und Solarstrom erzeugt als verbraucht. Wallboxen sind ausreichend entwickelt, und jedes Handynetz kann in Sachen intelligenter Steuerung viel mehr als das, was für eine flexible Ladeinfrastruktur nötig wäre.

Warum werden die Möglichkeiten also noch nicht genutzt? Ihre Antworten beginnen Doppelbauer, Bourgett und Fichtner mit exakt den gleichen Worten: „An der Technik liegt es jedenfalls nicht.“ Vielmehr können die verschiedenen Akteure sich noch nicht auf Standards für die Infrastruktur einigen. Wenn Normungsgremien in Europa schon für die Einigung auf Ladestecker viele Jahre brauchen, kann man kaum erwarten, dass es bei den technischen Details für flexibles Laden schnell zu Einigungen kommt.

Viele Stromanbieter haben zudem kein Interesse an flexiblen Tarifen. Denn das bedeutet Aufwand, unter anderem für geeignete Stromzähler, und einen tendenziell härteren Preiskampf. Außerdem, sagen Doppelbauer und Fichtner, sei die Skepsis vieler Menschen nicht zu unterschätzen. Die Vorstellung, ihr Auto nicht jederzeit laden zu können, lasse sie neue Lademodelle ablehnen.

Zusätzlich wäre da noch eine lange Liste von regulatorischen Details zu klären, zum Beispiel in der Immobilienwirtschaft: Wer muss wann wo für wie viele E-Autos Ladekapazitäten mit welchen technischen Spezifikationen auf welchen Stellplätzen bereitstellen? In einer Hauseigentümergemeinschaft muss sich nur einer querstellen, und schon ist die dortige Energiewende ausgebremst.

Und dann wäre da auch noch das Finanzamt: Jochen Paukert und Alexander Bourgett wollen ihren Mitarbeitern künftig anbieten, ihre E-Autos kostenlos von der Solaranlage auf dem Firmendach laden zu lassen. Bei der Planung stießen die Automobilzulieferer auf keine technischen Probleme, aber auf ein juristisches. Wenn ein Nutzer beim Arbeitgeber Strom lädt und diesen später per Vehicle-to-Grid verkauft, weiß keiner, wie dies steuerlich zu bewerten ist. Dies zu klären kann noch etwas dauern. Sicher ist allerdings schon jetzt: Sowohl für die Umwelt als auch für die Sicherheit der Stromnetze ist jedes beim Arbeitgeber durch Sonnenstrom geladene Fahrzeug ein Gewinn. ---

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