E-Mobility: Ein Win-Win-Win- Effekt für Nutzer, Netzbetrieb und Klima

Jänig 2010
E-Mobility: Ein Win-Win-Win-
Effekt für Nutzer, Netzbetrieb
und Klima
Prof. Dr. Christian Jänig
Stadtwerke Unna GmbH
Vortrag im Rahmen des Fachkongresses „EMobikon“ am 13. April 2010, Stuttgart

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Jänig 2010
Ausgangssituation
• Wer den Klimawandel ignoriert, wird in diesem Jahrhundert
vom Klima eliminiert.
• Die vom Menschen erzeugte Klimaveränderung ist weder
Ideologie noch Utopie, sondern unumstößliche Realität.
• In den letzten 100 Jahren gab es einen zusätzlichen
Temperaturanstieg von 0,8° C. Bis 2020 wird sich dies auf
2,4° C erhöhen. Bleiben wir untätig, wird dieser Anstieg
bis 2050 ca. 6° C und bis 2100 ca. 9° C betragen – mit
verheerenden ökonomischen, ökologischen und gesellschaftspolitischen
Auswirkungen.

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Jänig 2010
> im besten Fall impliziert dies Temperaturen, die es
seit mindestens 100.000 Jahren nicht mehr gegeben
hat
> im schlechtesten Fall ergeben sich Temperaturen, die
es seit Jahrmillionen nicht mehr gegeben hat, d. h.
die Temperaturen in der derzeitigen Eiszeit erreichen
die Höhe der letzten Warmzeit (Kreidezeit vor ca. 60
Mio. Jahren)
> an diesen Tatsachen ändert auch weder das unrühmliche
Ergebnis des Klimagipfels in Kopenhagen noch
die derzeitige Diskussion um unwesentliche Aussagen
des letzten IPCC-Berichtes (Abschmelzen der
Himalaya-Gletscher) etwas
> des Weiteren sind die Auswirkungen verschiedener
„Tipping points“ noch unklar – wahrscheinlich werden
diese gravierender als die derzeit optimistischen
Prognosen werden

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• Folgerungen
• Gerade Energieunternehmen sind beim Klimaschutz
gefordert.

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Bisherige Strategien:
• Energieeinsparung und Effizienzerhöhung bei
den Kunden
• Energieeinsparung und Effizienzerhöhung
im eigenen Unternehmen
• Dezentralisierung des Energiesystems:
Weg von ineffizienten Großkraftwerken hin zu
effizienten und verbrauchsnahen, regenerativ
und somit umweltschonenden Anlagen vor Ort
• Primärregelung dezentraler Erzeugungsanlagen
durch „Virtuelle Kraftwerke“ auf der Basis
nachfragefokussierter Energiesysteme

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Klimaschutz und Verkehr
Energiebedingte CO 2 -Emissionen in Deutschland im Jahr 2007:
Verkehr im Vergleich zu anderen Quellgruppen
• Quellgruppe Anteil in % Veränderung zu 1990 in %
• Verkehr 20,1 - 6,6
davon Straßenverkehr 19,1 - 4,2
• Energiewirtschaft 51,0 - 7,1
• Haushalte 11,4 -33,6
• Verarbeitendes
Gewerbe 11,8 -42,3
• Gewerbe, Handel,
Dienstleistungen 4,7 -43,9
Quelle: Umweltbundesamt, Emissionsberichterstattung der Bundesrepublik Deutschland 2009, CRF-Tabellen 1990-2007,
Berichtstabellen nach dem Common Reporting Format für die Emissionsberichterstattung unter der
Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen, April 2009 (Stand:12.11.2008);
http://www.umweltbundesamt.de/emissionen/publikationen.htm

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Antrieb für die E-Mobility
• Klimaschutz
• Nutzung von EEG-Strommengen
• Speicher
• Smart Grids

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Vorteile für das Netz
•Verbindung mit der dezentralen Erzeugung
•Speicher für die EEG-Mengen

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Auswirkungen und Chancen
für den Netzbetrieb (1)
• EEG-Einspeisemengen können kurzfristig in den
Autobatterien zwischengespeichert und zur
Bezugslastoptimierung genutzt werden (Absenkung der
Netznutzungsspitze und Glättung der Bezugslast)

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Auswirkungen und Chancen
für den Netzbetrieb (2)
• durch zentral optimierte Ladezeiten der Autobatterien kann
bei zu geringen EEG-Einspeisemengen, oder an Tagen mit
geringerem Bezug die Netzlast geglättet werden.
� verbesserte Auslastung der Kraftwerke

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Auswirkungen und Chancen
für den Netzbetrieb (3)
• Die Anschlussleistung liegt bei ca. 3 kW je Fahrzeug.
• Daraus ergibt sich bei 500 Fahrzeugen ein
Optimierungspotential von 1,5 MW.
• Voraussetzungen zur Nutzung des Optimierungspotentials:
• Einsatz von Smart-Meter
• Hohe Prognosegüte bei Einspeisungen und Lasten
• Einsatz einer Optimierungssoftware (z. B. Virtuelles
Kraftwerk)
• Kaskadierung der Abnahmestellen bei hoher Anzahl
der Ladestationen und deren Nutzer

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Auswirkungen und Chancen
für den Netzbetrieb (4)
• Optimierungsmöglichkeiten setzen Akzeptanz der E-
Mobility-Nutzer für die Eingriffsmöglichkeit in den
Ladevorgang voraus
• Akzeptanz erreichbar durch Wahlmöglichkeit der Nutzer,
ob Optimierung durch Netzbetreiber zugelassen wird
oder nicht. Wahlmöglichkeit bei jedem Ladevorgang.
• Wahlmöglichkeit muss keine „Ja/Nein“-Schaltung sein.
Z. B. Festlegung eines Mindestladezustandes, um so die
nächste geplante Strecke zurücklegen zu können.
• Abhängig von der Eingriffsmöglichkeit können Spezial-
Tarife angeboten werden
� Einsatz von Smart-Meter

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Vorteile für die Fahrzeugnutzer
• E-Mobile für kurze Wege
Hersteller Typ Leistung [kW]
Testverbrauch
[kWh/100km]
Reichweite im Test
[km]
Smart Fortwo electric drive 30 26,5 92,5
Mitsubishi i-MiEV 47 21,2 76,4
(Quelle: Autobild Nr. 8, 26.02.2010)
• Kostensparend im Betrieb
• Aber: Noch nicht marktfähige Investitionskosten bei Autos,
bisher aber schon bei Elektrofahrrädern
• Jetzt schon mit Blick auf Netze und Klimaschutz die
Planung von Ladestationen

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� mit der Kommune abzuschließender Dienstleistungsvertrag
„Vertrag für die Errichtung und den Betrieb von
Elektromobilitätsanlagen“
� integriertes örtliches Konzept für Elektromobilitätsstationen
- Verbesserung der örtlichen Luftqualität
- Reduzierung der CO 2 -Emissionen
- Reduzierung der Geräuschintensität
� Beauftragung des Betreibers durch Kommune
� Lageplan der Stationen im Gebiet der Kommune ist
Vertragsbestandteil

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� Schaffung der straßenverkehrsrechtlichen Voraussetzungen
durch Kommune
� Sondernutzungserlaubnis der Kommune für Betreiber
� Wegenutzungsrecht mit Folgekostenregelung
� Verpflichtung zur Errichtung und Betrieb der Stationen
� Eigentumsgrenze ist Schnittstelle zum Netzbetreiber
� Dokumentationsverpflichtung des Betreibers (Lage, techn.
Daten etc.)

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� Verpflichtung für Betreiber, allen interessierten Endkunden
gegen Nutzungsentgelt den Zugang zu den Stationen
diskriminierungsfrei zu ermöglichen
� Anschlusszwang der auf Privatgrundstücken installierten
Anlagen an das örtliche Verteilnetz
� Laufzeit: 20 Jahre

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Fakt ist, dass ….

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Szenario für Klimaschutz (1)
• Nach optimistischen Schätzungen werden im Jahr 2020 ca.
2 Mio. Elektro-Autos in Deutschland in Betrieb sein.
• Der Bundesverband Erneuerbare Energien e.V. geht von
278 TWh erzeugte Strommenge aus erneuerbaren
Energien aus.
• Bei einem durchschnittlichem Verbrauch eines Elektro-
Autos von 24 kWh/100 km im Stadtverkehr (Quelle:
Autobild 26.02.2010) kann somit jedes E-Kfz ca. 579.000
km im Jahr mit CO 2 -freiem Strom zurücklegen.

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Szenario für Klimaschutz (2)
1. Mögliche Einsparungen durch den Einsatz
von Mobility-Autos mit EEG-Strom:
Pro Mobil konventionell: 9 kg CO 2 / 100 km
d. h. pro Nahverkehrs-E-Mobil mit
10.000 km/jährlich
= 0,9 Tonnen CO 2 pro Jahr eingespart
Bei 500 E-Mobilen:
= 450 Tonnen CO 2 pro Jahr eingespart
Hierbei sind die Vorteile durch Netz- und Speicher-
Optimierung noch nicht berücksichtigt.

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Szenario für Klimaschutz (3)
2. Mögliche Einsparungen durch den Einsatz
von Mobility-Autos mit EEG-Strom im Netz:
• Reduzierung der Netznutzungsspitzen (Glättung des
Bezuges) somit gleichmäßigere Fahrweise der Kraftwerke,
dadurch Verbesserung des Wirkungsgrades
• Netzausbaumaßnahmen können zeitlich verschoben evtl.
sogar verhindert werden, dadurch verhinderter CO 2 -
Ausstoß bei Produktion von Netzelementen und den
eigentlichen Baumaßnahmen (Einsatz von Fahrzeugen mit
konventionellen Antrieb)

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Zusammenfassung
� Elektromobilität ist ökologisch nur dann gerechtfertigt,
wenn die elektrische Energie regenerativ erzeugt wird –
ansonsten
� wird Öl nur durch Kohle- oder Kernenergie ersetzt
� die Laufzeit der zentralen Großkraftwerke verlängert
� der Paradigmenwechsel von zentralen zu dezentralen
(regenerativen) Energiesystemen konterkariert
� da ca. 87 % der globalen Lithiumvorkommen vertraglich
nur durch China exploriert werden dürfen, entsteht eine
monopolartige Abhängigkeit bei den Batterien/Akkus

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� Anschaffungskosten, Reichweite sowie Fahrzeuggröße
determinieren den Einsatz als „Zweit- oder Drittauto“ und
somit ein Potenzial von rd. 1 – 2 Mio. Fahrzeugen
� bei ausschließlichem Einsatz regenerativ erzeugter
Energie kann die Abhängigkeit von Energieimporten (Öl,
Kohle etc.) wesentlich reduziert werden
� der Abschluss eines Dienstleistungsvertrages mit der
Gebietskörperschaft ist erforderlich, um das Risiko von
Fehlinvestitionen zu reduzieren
� flächendeckender Aufbau der Ladeinfrastruktur sowohl im
öffentlichen als auch privaten Raum

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� Einbindung der Elektromobilität in das Smart-Grid sowie
Lastmanagement durch sog. „Virtuelle Kraftwerke“
� Kostenwälzung der Neuanschlussinvestitionen über das
Netzunutzungsentgelt des jeweiligen Verteilnetzbetreibers
� Investitionskosten für öffentliche Ladestationen sind vom
Mobilitätsprovider zu finanzieren
� Investitionskosten für private Anlagen (sog. Kundenanlagen)
sowie die Kosten für Netzanschluss- und -verstärkung
(z. B. BKZ) sind vom privaten Eigentümer zu
tragen
� Entwicklung von Roamingmodellen analog zur TK-
Branche, um den Autostromkunden providerunabhängig
die diskriminierungsfreie Nutzung der Ladestationen zu
ermöglichen (§§ 19, 20 GWB)

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit