E-Mobility: Ein Win-Win-Win- Effekt für Nutzer, Netzbetrieb und Klima
E-Mobility: Ein Win-Win-Win- Effekt für Nutzer, Netzbetrieb und Klima
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Jänig 2010<br />
E-<strong>Mobility</strong>: <strong>Ein</strong> <strong>Win</strong>-<strong>Win</strong>-<strong>Win</strong>-<br />
<strong>Effekt</strong> <strong>für</strong> <strong>Nutzer</strong>, <strong>Netzbetrieb</strong><br />
<strong>und</strong> <strong>Klima</strong><br />
Prof. Dr. Christian Jänig<br />
Stadtwerke Unna GmbH<br />
Vortrag im Rahmen des Fachkongresses „EMobikon“ am 13. April 2010, Stuttgart
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Jänig 2010<br />
Ausgangssituation<br />
• Wer den <strong>Klima</strong>wandel ignoriert, wird in diesem Jahrh<strong>und</strong>ert<br />
vom <strong>Klima</strong> eliminiert.<br />
• Die vom Menschen erzeugte <strong>Klima</strong>veränderung ist weder<br />
Ideologie noch Utopie, sondern unumstößliche Realität.<br />
• In den letzten 100 Jahren gab es einen zusätzlichen<br />
Temperaturanstieg von 0,8° C. Bis 2020 wird sich dies auf<br />
2,4° C erhöhen. Bleiben wir untätig, wird dieser Anstieg<br />
bis 2050 ca. 6° C <strong>und</strong> bis 2100 ca. 9° C betragen – mit<br />
verheerenden ökonomischen, ökologischen <strong>und</strong> gesellschaftspolitischen<br />
Auswirkungen.
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> im besten Fall impliziert dies Temperaturen, die es<br />
seit mindestens 100.000 Jahren nicht mehr gegeben<br />
hat<br />
> im schlechtesten Fall ergeben sich Temperaturen, die<br />
es seit Jahrmillionen nicht mehr gegeben hat, d. h.<br />
die Temperaturen in der derzeitigen Eiszeit erreichen<br />
die Höhe der letzten Warmzeit (Kreidezeit vor ca. 60<br />
Mio. Jahren)<br />
> an diesen Tatsachen ändert auch weder das unrühmliche<br />
Ergebnis des <strong>Klima</strong>gipfels in Kopenhagen noch<br />
die derzeitige Diskussion um unwesentliche Aussagen<br />
des letzten IPCC-Berichtes (Abschmelzen der<br />
Himalaya-Gletscher) etwas<br />
> des Weiteren sind die Auswirkungen verschiedener<br />
„Tipping points“ noch unklar – wahrscheinlich werden<br />
diese gravierender als die derzeit optimistischen<br />
Prognosen werden
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• Folgerungen<br />
• Gerade Energieunternehmen sind beim <strong>Klima</strong>schutz<br />
gefordert.
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Bisherige Strategien:<br />
• Energieeinsparung <strong>und</strong> Effizienzerhöhung bei<br />
den K<strong>und</strong>en<br />
• Energieeinsparung <strong>und</strong> Effizienzerhöhung<br />
im eigenen Unternehmen<br />
• Dezentralisierung des Energiesystems:<br />
Weg von ineffizienten Großkraftwerken hin zu<br />
effizienten <strong>und</strong> verbrauchsnahen, regenerativ<br />
<strong>und</strong> somit umweltschonenden Anlagen vor Ort<br />
• Primärregelung dezentraler Erzeugungsanlagen<br />
durch „Virtuelle Kraftwerke“ auf der Basis<br />
nachfragefokussierter Energiesysteme
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<strong>Klima</strong>schutz <strong>und</strong> Verkehr<br />
Energiebedingte CO 2 -Emissionen in Deutschland im Jahr 2007:<br />
Verkehr im Vergleich zu anderen Quellgruppen<br />
• Quellgruppe Anteil in % Veränderung zu 1990 in %<br />
• Verkehr 20,1 - 6,6<br />
davon Straßenverkehr 19,1 - 4,2<br />
• Energiewirtschaft 51,0 - 7,1<br />
• Haushalte 11,4 -33,6<br />
• Verarbeitendes<br />
Gewerbe 11,8 -42,3<br />
• Gewerbe, Handel,<br />
Dienstleistungen 4,7 -43,9<br />
Quelle: Umweltb<strong>und</strong>esamt, Emissionsberichterstattung der B<strong>und</strong>esrepublik Deutschland 2009, CRF-Tabellen 1990-2007,<br />
Berichtstabellen nach dem Common Reporting Format <strong>für</strong> die Emissionsberichterstattung unter der<br />
<strong>Klima</strong>rahmenkonvention der Vereinten Nationen, April 2009 (Stand:12.11.2008);<br />
http://www.umweltb<strong>und</strong>esamt.de/emissionen/publikationen.htm
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Antrieb <strong>für</strong> die E-<strong>Mobility</strong><br />
• <strong>Klima</strong>schutz<br />
• Nutzung von EEG-Strommengen<br />
• Speicher<br />
• Smart Grids
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Vorteile <strong>für</strong> das Netz<br />
•Verbindung mit der dezentralen Erzeugung<br />
•Speicher <strong>für</strong> die EEG-Mengen
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Auswirkungen <strong>und</strong> Chancen<br />
<strong>für</strong> den <strong>Netzbetrieb</strong> (1)<br />
• EEG-<strong>Ein</strong>speisemengen können kurzfristig in den<br />
Autobatterien zwischengespeichert <strong>und</strong> zur<br />
Bezugslastoptimierung genutzt werden (Absenkung der<br />
Netznutzungsspitze <strong>und</strong> Glättung der Bezugslast)
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Auswirkungen <strong>und</strong> Chancen<br />
<strong>für</strong> den <strong>Netzbetrieb</strong> (2)<br />
• durch zentral optimierte Ladezeiten der Autobatterien kann<br />
bei zu geringen EEG-<strong>Ein</strong>speisemengen, oder an Tagen mit<br />
geringerem Bezug die Netzlast geglättet werden.<br />
� verbesserte Auslastung der Kraftwerke
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Auswirkungen <strong>und</strong> Chancen<br />
<strong>für</strong> den <strong>Netzbetrieb</strong> (3)<br />
• Die Anschlussleistung liegt bei ca. 3 kW je Fahrzeug.<br />
• Daraus ergibt sich bei 500 Fahrzeugen ein<br />
Optimierungspotential von 1,5 MW.<br />
• Voraussetzungen zur Nutzung des Optimierungspotentials:<br />
• <strong>Ein</strong>satz von Smart-Meter<br />
• Hohe Prognosegüte bei <strong>Ein</strong>speisungen <strong>und</strong> Lasten<br />
• <strong>Ein</strong>satz einer Optimierungssoftware (z. B. Virtuelles<br />
Kraftwerk)<br />
• Kaskadierung der Abnahmestellen bei hoher Anzahl<br />
der Ladestationen <strong>und</strong> deren <strong>Nutzer</strong>
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Auswirkungen <strong>und</strong> Chancen<br />
<strong>für</strong> den <strong>Netzbetrieb</strong> (4)<br />
• Optimierungsmöglichkeiten setzen Akzeptanz der E-<br />
<strong>Mobility</strong>-<strong>Nutzer</strong> <strong>für</strong> die <strong>Ein</strong>griffsmöglichkeit in den<br />
Ladevorgang voraus<br />
• Akzeptanz erreichbar durch Wahlmöglichkeit der <strong>Nutzer</strong>,<br />
ob Optimierung durch Netzbetreiber zugelassen wird<br />
oder nicht. Wahlmöglichkeit bei jedem Ladevorgang.<br />
• Wahlmöglichkeit muss keine „Ja/Nein“-Schaltung sein.<br />
Z. B. Festlegung eines Mindestladezustandes, um so die<br />
nächste geplante Strecke zurücklegen zu können.<br />
• Abhängig von der <strong>Ein</strong>griffsmöglichkeit können Spezial-<br />
Tarife angeboten werden<br />
� <strong>Ein</strong>satz von Smart-Meter
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Vorteile <strong>für</strong> die Fahrzeugnutzer<br />
• E-Mobile <strong>für</strong> kurze Wege<br />
Hersteller Typ Leistung [kW]<br />
Testverbrauch<br />
[kWh/100km]<br />
Reichweite im Test<br />
[km]<br />
Smart Fortwo electric drive 30 26,5 92,5<br />
Mitsubishi i-MiEV 47 21,2 76,4<br />
(Quelle: Autobild Nr. 8, 26.02.2010)<br />
• Kostensparend im Betrieb<br />
• Aber: Noch nicht marktfähige Investitionskosten bei Autos,<br />
bisher aber schon bei Elektrofahrrädern<br />
• Jetzt schon mit Blick auf Netze <strong>und</strong> <strong>Klima</strong>schutz die<br />
Planung von Ladestationen
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� mit der Kommune abzuschließender Dienstleistungsvertrag<br />
„Vertrag <strong>für</strong> die Errichtung <strong>und</strong> den Betrieb von<br />
Elektromobilitätsanlagen“<br />
� integriertes örtliches Konzept <strong>für</strong> Elektromobilitätsstationen<br />
- Verbesserung der örtlichen Luftqualität<br />
- Reduzierung der CO 2 -Emissionen<br />
- Reduzierung der Geräuschintensität<br />
� Beauftragung des Betreibers durch Kommune<br />
� Lageplan der Stationen im Gebiet der Kommune ist<br />
Vertragsbestandteil
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� Schaffung der straßenverkehrsrechtlichen Voraussetzungen<br />
durch Kommune<br />
� Sondernutzungserlaubnis der Kommune <strong>für</strong> Betreiber<br />
� Wegenutzungsrecht mit Folgekostenregelung<br />
� Verpflichtung zur Errichtung <strong>und</strong> Betrieb der Stationen<br />
� Eigentumsgrenze ist Schnittstelle zum Netzbetreiber<br />
� Dokumentationsverpflichtung des Betreibers (Lage, techn.<br />
Daten etc.)
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� Verpflichtung <strong>für</strong> Betreiber, allen interessierten Endk<strong>und</strong>en<br />
gegen Nutzungsentgelt den Zugang zu den Stationen<br />
diskriminierungsfrei zu ermöglichen<br />
� Anschlusszwang der auf Privatgr<strong>und</strong>stücken installierten<br />
Anlagen an das örtliche Verteilnetz<br />
� Laufzeit: 20 Jahre
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Fakt ist, dass ….
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Szenario <strong>für</strong> <strong>Klima</strong>schutz (1)<br />
• Nach optimistischen Schätzungen werden im Jahr 2020 ca.<br />
2 Mio. Elektro-Autos in Deutschland in Betrieb sein.<br />
• Der B<strong>und</strong>esverband Erneuerbare Energien e.V. geht von<br />
278 TWh erzeugte Strommenge aus erneuerbaren<br />
Energien aus.<br />
• Bei einem durchschnittlichem Verbrauch eines Elektro-<br />
Autos von 24 kWh/100 km im Stadtverkehr (Quelle:<br />
Autobild 26.02.2010) kann somit jedes E-Kfz ca. 579.000<br />
km im Jahr mit CO 2 -freiem Strom zurücklegen.
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Szenario <strong>für</strong> <strong>Klima</strong>schutz (2)<br />
1. Mögliche <strong>Ein</strong>sparungen durch den <strong>Ein</strong>satz<br />
von <strong>Mobility</strong>-Autos mit EEG-Strom:<br />
Pro Mobil konventionell: 9 kg CO 2 / 100 km<br />
d. h. pro Nahverkehrs-E-Mobil mit<br />
10.000 km/jährlich<br />
= 0,9 Tonnen CO 2 pro Jahr eingespart<br />
Bei 500 E-Mobilen:<br />
= 450 Tonnen CO 2 pro Jahr eingespart<br />
Hierbei sind die Vorteile durch Netz- <strong>und</strong> Speicher-<br />
Optimierung noch nicht berücksichtigt.
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Szenario <strong>für</strong> <strong>Klima</strong>schutz (3)<br />
2. Mögliche <strong>Ein</strong>sparungen durch den <strong>Ein</strong>satz<br />
von <strong>Mobility</strong>-Autos mit EEG-Strom im Netz:<br />
• Reduzierung der Netznutzungsspitzen (Glättung des<br />
Bezuges) somit gleichmäßigere Fahrweise der Kraftwerke,<br />
dadurch Verbesserung des Wirkungsgrades<br />
• Netzausbaumaßnahmen können zeitlich verschoben evtl.<br />
sogar verhindert werden, dadurch verhinderter CO 2 -<br />
Ausstoß bei Produktion von Netzelementen <strong>und</strong> den<br />
eigentlichen Baumaßnahmen (<strong>Ein</strong>satz von Fahrzeugen mit<br />
konventionellen Antrieb)
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Jänig 2010<br />
Zusammenfassung<br />
� Elektromobilität ist ökologisch nur dann gerechtfertigt,<br />
wenn die elektrische Energie regenerativ erzeugt wird –<br />
ansonsten<br />
� wird Öl nur durch Kohle- oder Kernenergie ersetzt<br />
� die Laufzeit der zentralen Großkraftwerke verlängert<br />
� der Paradigmenwechsel von zentralen zu dezentralen<br />
(regenerativen) Energiesystemen konterkariert<br />
� da ca. 87 % der globalen Lithiumvorkommen vertraglich<br />
nur durch China exploriert werden dürfen, entsteht eine<br />
monopolartige Abhängigkeit bei den Batterien/Akkus
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Jänig 2010<br />
� Anschaffungskosten, Reichweite sowie Fahrzeuggröße<br />
determinieren den <strong>Ein</strong>satz als „Zweit- oder Drittauto“ <strong>und</strong><br />
somit ein Potenzial von rd. 1 – 2 Mio. Fahrzeugen<br />
� bei ausschließlichem <strong>Ein</strong>satz regenerativ erzeugter<br />
Energie kann die Abhängigkeit von Energieimporten (Öl,<br />
Kohle etc.) wesentlich reduziert werden<br />
� der Abschluss eines Dienstleistungsvertrages mit der<br />
Gebietskörperschaft ist erforderlich, um das Risiko von<br />
Fehlinvestitionen zu reduzieren<br />
� flächendeckender Aufbau der Ladeinfrastruktur sowohl im<br />
öffentlichen als auch privaten Raum
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� <strong>Ein</strong>bindung der Elektromobilität in das Smart-Grid sowie<br />
Lastmanagement durch sog. „Virtuelle Kraftwerke“<br />
� Kostenwälzung der Neuanschlussinvestitionen über das<br />
Netzunutzungsentgelt des jeweiligen Verteilnetzbetreibers<br />
� Investitionskosten <strong>für</strong> öffentliche Ladestationen sind vom<br />
Mobilitätsprovider zu finanzieren<br />
� Investitionskosten <strong>für</strong> private Anlagen (sog. K<strong>und</strong>enanlagen)<br />
sowie die Kosten <strong>für</strong> Netzanschluss- <strong>und</strong> -verstärkung<br />
(z. B. BKZ) sind vom privaten Eigentümer zu<br />
tragen<br />
� Entwicklung von Roamingmodellen analog zur TK-<br />
Branche, um den Autostromk<strong>und</strong>en providerunabhängig<br />
die diskriminierungsfreie Nutzung der Ladestationen zu<br />
ermöglichen (§§ 19, 20 GWB)
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Vielen Dank <strong>für</strong> Ihre Aufmerksamkeit