Kein Stromausfall durch E-Autos

Klimaschutz erfordert den Umstieg auf emissionsfreie Technologien. Im Verkehrssektor könnten E-Autos eine wesentliche Rolle spielen, um CO₂-Emissionen zu senken. Der zuständige Minister Andreas Scheuer schlägt jetzt vor, Ladestationen für Batteriemobile in der eigenen Garage massiv zu fördern. E-Autos stoßen im Vergleich zu Verbrennen weniger Schadstoffe aus, sind klimafreundlicher und leiser. Günstiger Strom aus Erneuerbaren könnte zudem Mobilität für viele Menschen zu erschwinglichen Preisen möglich zu machen.

In Deutschland werden neue Technologien allerdings oft unter Angstszenarien diskutiert. Bei der E-Mobilität kommt kaum ein Text ohne Warnung vor möglichen Stromausfällen aus. Darunter möchte kein Nutzer leiden, und keiner möchte dafür verantwortlich sein. Doch die Sorge hat einen realen technischen Hintergrund: E-Autos ziehen viel mehr Strom aus dem Netz als etwa ein Toaster, eine Geschirrspülmaschine oder ein Laptop. Das Stromnetz ist nur dann stabil, wenn dieselbe Menge Strom sowohl eingespeist als auch entnommen wird. Deshalb stellen viele zeitgleiche Ladevorgänge die Netzstabilität vor neue Herausforderungen.

Bisher weiß aber kaum jemand, wie die Menschen sich verhalten, wenn einmal gleich mehrere Nachbarn Elektroautos fahren. Die Wechselwirkung von persönlichem Verhalten und technischen Rahmenbedingungen ist vermutlich ähnlich wichtig wie die Auswahl von Ladekabeln und -boxen. In einem Vorort von Stuttgart testet die EnBW-Tochter und Netzbetreiber Netze BW, wie es das Stromnetz beeinflusst, wenn die Menschen e-mobil werden. Mitte letzten Jahres wurden mehrere Haushalte in einer Straße mit E-Autos und Ladeinfrastruktur ausgestattet.

Daniela Becker: Was ist das Ziel des Projektes E-Mobility-Allee?

Eric Junge: Die Herausforderung für uns als Netzbetreiber besteht darin herauszufinden, wann die Kunden wie viel Leistung für die Beladung ihres Fahrzeugs benötigen. Es gibt ja sehr viel Diskussion über das Szenario, dass wenn abends alle gleichzeitig nach Hause und ihr E-Auto in die Ladestation fahren, das Stromnetz Probleme bekommt. Für uns Netzbetreiber ist die große Frage, ob das ein realistisches Szenario ist und ob wir vorbereitet sind, so einen Fall abzudecken. Genau hier setzt unser Feldtest an. Unser Ansatz ist es, nicht theoretisch zu überlegen, sondern vor Ort in der Praxis zu beobachten und Situationen durchzuspielen und daraus zu lernen, bevor es flächendeckend real wird.

Für viele der Tester war es der allererste Kontakt zu E-Autos. Wie waren denn die Rückmeldungen?

Die Kunden waren sehr angetan von den Fahrzeugen und von der Ladeinfrastruktur. Das liegt natürlich auch daran, dass sie die Fahrzeuge frei nutzen dürfen. Die Rückmeldungen sowohl von den Pendlern als auch den Familien lauten, dass die Fahrzeuge alltagstauglich sind. Jeden Tag damit 50 bis 100 km zu fahren, ist kein Problem. Wir haben auch Postkarten von Leuten bekommen, die damit in Urlaub gefahren sind. Außerdem haben wir festgestellt, dass sich das Kundenverhalten über die Testmonate verändert hat. Anfangs waren viele noch ein bisschen vorsichtig und haben ihr Auto immer sofort wieder aufgeladen. Inzwischen vertrauen sie der Technologie und sind beim Laden merklich entspannter.

Nach welchen Kriterien haben Sie den Ort des Feldtests ausgesucht?

Wir haben uns mit der Belchenstraße in Ostfildern bei Stuttgart ein typisches Wohngebiet ausgesucht: Mit Eigenheimen, wie sie häufig in Ballungsräumen vorkommen und wo unserer Ansicht nach zuerst viele Elektroautos unterwegs sein werden. Die Bewohnerstruktur ist durchmischt und besteht aus Familien mit Kindern, jungen Paare und Rentnern. Wir wollen das Ladeverhalten der Menschen kennenlernen.

Und was wird genau getestet?

Wir testen verschiedene Ladestrategien. Zum einen arbeiten wir mit Lade-Fahrplänen. Das heißt, die Teilnehmer können über eine App angeben, bis wann die Akkus voll sein sollen. Aus diesen Informationen erstellt eine Software für alle Autos einen Ladefahrplan, der das Netz möglichst wenig belastet. Außerdem haben wir haben eine Zustandsüberwachung in die Ladesäulen eingebaut, bei der die Geräte die aktuelle Belastung im Stromnetz messen. Das heißt, sie erkennen Engpässe oder Lastspitzen und wir können dadurch sofort gezielt darauf reagieren. Entweder indem wir die Ladeleistung kurzfristig reduzieren, oder Energie zuführen über zwei Batteriespeicher, die von uns neu installiert wurde – einen kleinen in einer Garage und einen großen in der Straße.

Das heißt, sie mussten anders als bei einem normalen Auto darauf verzichten, spontan nachts um zwei Uhr noch irgendwo hinzufahren?

Soweit es uns bekannt ist, musste kein Teilnehmer aufgrund des Lastmanagements auf eine Fahrt verzichten. Für dringende Fälle gab es außerdem immer die Möglichkeit, die aktuellen Ladebegrenzungen über die App aufzuheben.

Gehen also bald die Lichter aus, wenn Millionen an Elektroautos abends um 18 Uhr geladen werden?

Eine unserer wesentlichen Erkenntnisse ist bislang, dass dieses Szenario „Alle laden auf einmal auf und alle Fahrzeuge ziehen volle Leistung“ gar nicht vorkommt. Das Maximum bestand darin, dass fünf von zehn Fahrzeugen gleichzeitig am Netz hingen. In 70 Prozent der Zeit lädt gar kein Fahrzeug, weil alle entweder unterwegs oder bereits vollgeladen sind.

Warum ist das so?

Wir haben zwei verschiedene Gründe dafür beobachtet: Zum einen gibt unterschiedliche Nutzungen der Fahrzeuge. Manche Teilnehmer sind Pendler, manche nutzen das Auto nur als Zweitfahrzeuge, um die Kinder nachmittags irgendwo hinzufahren. Da verschieben sich alleine durch die unterschiedlichen Nutzungen der Fahrzeuge die Ladezeiten. Und zum anderen gibt es eben unterschiedliche Menschen. Der eine steckt den Stecker reflexartig rein, sobald irgendwie ein paar Prozent weniger im Akku sind, der andere fährt den Akku so lange bis nur noch eine einstellige Prozentzahl dasteht.

Wie hat das Stromnetz reagiert?

Die Netzstabilität war sehr gut. Wir hatten wirklich keinerlei Probleme. Auch nicht im Winter, wo in vielen der Häuser mit Strom geheizt wird und damit eine zusätzliche Last entsteht. Man muss aber natürlich auch sagen, dass wir für den Feldtest ein Netz gewählt haben, das gut ausgebaut ist.

Heißt das im Umkehrschluss, wir benötigen gar keinen Netzausbau, um E-Mobilität zu bewältigen?

Elektromobilität erhöht die Belastung des Stromnetzes. Aber es lässt sich einfach keine pauschale Aussage treffen. Jedes Netz ist anders: städtische Netze sind anders ausgelastet als ländliche. Es gibt sicher Gegenden, wo wir noch sehr viele Fahrzeuge aufnehmen können, weil das Netz stark ist. In anderen Fällen müssen wir ausbauen. Es hängt sehr stark vom Einzelfall ab. Für uns ist die Herausforderung zu erkennen, wo die kritische Ballung der Fall sein wird.

Wie gehen Sie das an?

Wir erstellen Prognosen, wo mit welcher Wahrscheinlichkeit in unserem Netzgebiet Ladeinfrastruktur in den kommenden Jahren gebaut wird. Darauf aufbauend schätzen wir ab wie viel Leistung wirklich benötigt wird. Dadurch können wir die Netzauslastung ausrechnen und bestimmen, wo das Netz an die Grenzen kommt. Diese Prognose müssen wir natürlich regelmäßig aktualisieren. Ganz wichtig ist für uns die Meldepflicht, damit wir rechtzeitig davon erfahren wo Ladeinfrastruktur aufgebaut wird. Die Vorgabe lautet, dass die Meldung immer an den örtlichen Netzbetreiber gehen muss. Bei uns gilt, dass man ab einer Anschlussleistung von 4,6 kVA (20 A) melden muss.

Mal ganz direkt gefragt: Sind sie genervt von dem immer wieder kehrenden Szenario des Stromausfalls durch E-Mobilität?

Das ist halt das elementare Geschäft der Netzbetreiber, sich Gedanken zu machen, wo muss ich in welcher Form ausbauen. Da werden ja auch nicht von heute auf morgen unzählige E-Autos gefahren. Das ist nichts, was Netzbetreiber in die Krise führt – wenn sie rechtzeitig anfangen sich vorzubereiten.

Es wird viel über das Potenzial des autonomen Fahrens gesprochen. Was bedeutet das für Netzbetreiber?

Heute besitzen die Kunden ein Fahrzeug, fahren das selber und stecken es bei sich zuhause an. Damit kann man relativ leicht rechnen. Autonomes Fahren hat das Potenzial, das Fahrverhalten komplett zu verändern. Die Frage ist, ob die Kunden perspektivisch überhaupt noch Autos besitzen oder ob sie vielleicht standardmäßig über einen Dienstleister ein Auto bestellen, das sie abholt, aber ganz woanders lädt. Das ist natürlich für uns eine relevante Frage. Allerdings haben wir leider keine bessere Glaskugel als die anderen, um in die Zukunft zu blicken. Wir planen für das, was als Szenario aus unserer Sicht als nächstes eintritt. Das sind verstärkt E-Autos in Wohngebieten mit vielen Einfamilienhäusern, in der Nähe von Ballungsräumen, in denen das E-Auto oft als Zweitwagen genutzt wird. Bei der Fahrzeugmenge orientieren wir uns an den Plänen der Bundesregierung, also eine Millionen bis 2022.

Bislang gab es sehr wenig vergleichbare Praxistests wie den in der Belchenstraße. Wie ist das Feedback von Kollegen?

Uns schlägt von allen Seiten – andere Netzbetreiber, Politik, Elektrobranche, Autohersteller – ein unglaublich großes Interesse entgegen. Wir sind ehrlich gesagt selber überrascht, wie enorm viel Bedarf an Austausch besteht.

Es gäbe ja auch andere Ansätze, um Stromnetze zu entlasten. In den USA wird bereits stark über flexible Stromtarife gearbeitet. Wenn das Netz stark belastet ist, wird der Strom entsprechend teuer. Das ist ein Mechanismus, der auch von vielen Umweltschützern befürwortet wird, weil damit der Aufwand für die Produktion und Verteilung von Strom für den Verbraucher sichtbarer wird. Überlegen Sie solche Varianten auch?

Unser Anspruch als Netzbetreiber ist, dass jeder Kunde laden kann wo und wann er möchte. Zusätzlich bieten wir bereits heute Kunden die Möglichkeit an, ihre Ladestation im Engpassfall durch die Netze BW begrenzen zu lassen. Dafür bekommt der Kunde einen 200€-Bonus sowie dauerhaft reduzierte Netznutzungsentgelte. Die Teilnahme ist für die Kunden freiwillig. Ob die Stromvertriebe speziell auf E-Mobilität abgestimmte Produkte anbieten, liegt nicht in unserer Hand als Netzbetreiber.

Was planen sie als nächstes?

Nachdem wir mit der E-Mobility-Allee die Netzintegration von Elektromobilität im vorstädtischen Raum mit Einfamilienhäusern untersucht haben, wollen wir nun den ländlichen Raum und Mehrfamilienhäuser in den Fokus nehmen. Hierzu sind bereits neue Versuchsfelder in Vorbereitung.