Netzintegration von Fahrzeugen mit elektrifizierten ... - JUWEL

5.1 Grundlegende Aspekte zur Elektromobilität
Geht man von diesen Kriterien aus und bewertet die Zyklenfestigkeit und Energie- bzw. Leistungsdichte
als wichtigste Bedingungen, ergibt sich, dass Lithium- und Nickel-Metallhydrid-
Batterien am besten geeignet sind, um in Fahrzeugen eingesetzt und gleichzeitig zur Netzintegration
genutzt zu werden. Auch Natrium-Schwefel- und ZEBRA-Batterien erweisen sich –
im Gegensatz zu Blei- und Nickel-Kadmium-Batterien – als geeignet. Die Zink-Luft-Batterie
eignet sich für den Einsatz im Fahrzeug, jedoch nicht für die Netzintegration. Als Primärbatterie
könnte sie nur ins Netz entladen werden. Dies ist unrentabel, vergleichbar mit der
Stromerzeugung für das Netz durch den Range Extender im Fahrzeug. Die zugrunde liegende
Bewertung konzentriert sich auf den Schwerpunkt Netzintegration und berücksichtigt nicht
die Verfügbarkeit, kalendarischer Lebensdauer und Eignung als Antriebsbatterie.
Andere Speichersysteme wie Brennstoffzellen, Doppelschichtkondensatoren und Schwungräder
sind für Betrachtungen im Rahmen des Projekts NET-ELAN nicht relevant, weisen
aber teilweise interessante Schnittstellen und sekundäre Anwendungsmöglichkeiten auf.
In den E-Fahrzeugen und Prototypen von heute sowie vermutlich auch im Zeitraum bis 2030
werden überwiegend Lithium-Ionen-Systeme verwendet werden. Gründe hierfür sind die im
Vergleich zu anderen Zellchemien höheren Energiedichten, Leistungsdichten und Lebensdauern
[Anderman, 2009; Burke, 2007; Markel & Simpson, 2006; Scrosati & Garche, 2010].
Daher werden im Rahmen des Projekts NET-ELAN für die Modellierung und die Systemauslegung
nur Lithium-Ionen-Batterien betrachtet.
5.1.3 Ladetechnik
Laut MiD-Studie [infas & DLR, 2010] verfügen über 70% der Fahrzeugnutzer über einen
eigenen Stellplatz. Ein Großteil der Fahrzeuge kann nachts ans Stromnetz angeschlossen
werden. Die Anforderungen an die Ladeinfrastruktur sind eindeutig: Sie muss sicher, leicht
installierbar und mit einer bequemen Authentifizierungs- und Abrechnungsmethodik versehen
sein. An der Umsetzung eines einheitlichen Steckerstandards wird gearbeitet. Aus Platzund
Komfortgründen wären Möglichkeiten des kabellosen Ladens angebracht. Das Aufladen
der Traktionsbatterie mittels elektromagnetischer Induktion wurde aber bislang nur probeweise
umgesetzt. Die Vorteile des Verfahrens: es ist verschleißfrei, funktioniert unabhängig
von der Witterung, ist komfortabel, nicht vandalismusanfällig und kann theoretisch auch zur
Übertragung von Steuerungssignalen verwendet werden. Demgegenüber steht eine Vielzahl
an Nachteilen des Prinzips selbst, vor allem aber seiner praktischen Umsetzung. Da für das
Laden während der Fahrt Leiterschleifen in die Straße verlegt werden müssten, ist das System
bislang nur eine Option für geschlossene Betriebe (z.B. Flughäfen). Größere Straßenbereiche
mit Leiterschleifen zu versehen, widerspricht derzeit jeder Kosten-Nutzen-Analyse.
Hinzu kommen ungeklärte Fragen hinsichtlich der Rechtslage, Zuständigkeit, Zuverlässigkeit
und Sicherheit. Die Fahrzeuge müssen mit speziellen Abnehmern im Unterbodenbereich
ausgestattet sein, eine einheitliche Lade- und Speichertechnik in allen Elektrofahrzeugen
müsste realisiert sein. Eine wichtige Rolle spielt die Identifizierung des ladewilligen Fahrzeugs.
Sie wirft die Frage auf, wie gesteuert wird, dass nur dann eine Spannung induziert
wird, wenn dies vom vorbeifahrenden Fahrzeugnutzer gewünscht wird, und wie das Fahrzeug
selbst erkannt werden kann (dieser Prozess ist auch für die Abrechnung der Kosten
von Bedeutung). Eine realistischere Variante als Induktionsschleifen in der Fahrbahn ist das
induktive Laden in einer Parkbucht, bei dem die Authentifizierung leicht möglich ist. Nissan
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