18.07.2024

Discussion Paper: Konsistente Parameterbereiche zur Modellierung intelligenter Elektrofahrzeuge im Energiesystem

Das Paper mit dem Titel „Konsistente Parameterbereiche zur Modellierung intelligenter Elektrofahrzeuge im Energiesystem“ beleuchtet wesentliche technische und ökonomische Parameter, die für die Modellierung von Elektrofahrzeugen (BEVs) in zukünftigen Energiesystemen relevant sind.

Die deutsche Bundesregierung hat sich im Koalitionsvertrag [1] das Ziel gesetzt, bis 2030 15 Millionen vollelektrische PKWs auf die Straßen zu bringen und eine öffentliche Ladeinfrastruktur mit einer Million Ladepunkten zu etablieren. Um diese Ziele zu erreichen, ist es notwendig, den wachsenden Strombedarf und die Integration der Fahrzeuge in das Energiesystem sorgfältig zu planen und zu modellieren. Neue intelligente Ladetechnologien und die steigende Batteriekapazität bieten Potenzial für eine Netzstabilisierung und unter geeigneten Bedingungen könnten BEV-Nutzer:innen ihre Batteriespeicher flexibel nutzen und Erlöse generieren. Allerdings könnten auch Verbrauchsspitzen durch gleichzeitiges Laden auftreten. [2] Das vorliegende Paper bietet einen Überblick, welche technischen und ökonomischen Parameter hierfür eine Rolle spielen.

Technische Parameter

Ein zentraler Aspekt der Modellierung von BEVs ist die Batteriekapazität, die sowohl die Reichweite als auch die Verfügbarkeit von Flexibilität im Stromnetz beeinflusst. Das Paper analysiert die Batteriekapazitäten verschiedener Fahrzeugklassen und deren Entwicklung bis zum Jahr 2045. Für Kleinwagen werden derzeit Kapazitäten von 20 bis 70 kWh angenommen, während Oberklassefahrzeuge bereits bis zu 140 kWh erreichen. Zukünftige Entwicklungen und neue Batterietechnologien könnten diese Kapazitäten weiter erhöhen.

Die Reichweite eines Elektrofahrzeugs hängt maßgeblich von der Batteriekapazität und der Effizienz im Fahrbetrieb, also dem spezifischen Energieverbrauch je Kilometer, ab. Das Paper stellt verschiedene Annahmen zur Reichweite vor und zeigt auf, wie sich die Reichweite von Elektrofahrzeugen in Zukunft verändern könnte. Neben der reinen Kapazität spielen auch Ladeleistungen und Wirkungsgrade eine wichtige Rolle, um die Integration von Elektrofahrzeugen ins Energiesystem zu modellieren.

Ökonomische Parameter

Neben den technischen Parametern werden auch die ökonomischen Aspekte beleuchtet. Hierzu zählen die Investitionskosten für die Anschaffung der Fahrzeuge und Ladeinfrastrukturen sowie die laufenden Betriebskosten. Das Paper zeigt, wie sich diese Kosten in den kommenden Jahrzehnten entwickeln könnten und welche wirtschaftlichen Auswirkungen dies auf die Verbreitung von Elektrofahrzeugen haben wird.

Zusammenfassung und Ausblick

Das Discussion Paper bietet einen umfassenden Überblick über die aktuellen und zukünftigen Parameter, die für die Modellierung von Elektrofahrzeugen im Energiesystem relevant sind. Es legt dabei einen besonderen Fokus auf die Konsistenz und Vergleichbarkeit der Daten, um fundierte Simulationen und Prognosen zu ermöglichen. Die Erkenntnisse aus diesem Paper sollen dazu beitragen, die Integration von BEVs in das Energiesystem zu optimieren und die Flexibilitätspotenziale dieser Fahrzeuge besser zu nutzen.

Mit dem Projekt „unIT-e²“ setzen wir einen wichtigen Schritt in Richtung einer nachhaltigen und vernetzten Mobilität. Die Ergebnisse dieses Papers bilden eine Grundlage für weitere Forschungen und Entwicklungen im Bereich der Elektromobilität und ihrer Einbindung in das Energiesystem.

Abbildung 1: Vergleich verschiedener Kathodenmaterialien in Traktionsbatterien. (vgl.[3])

Literatur

[1] Koalitionsvertrag zwischen SPD, FDP und Grünen- 20. Legislaturperiode – Mehr Fortschritt wagen – Bündnis für Freiheit, Gerechtigkeit und Nachhaltigkeit. Berlin: Koalitionsvertrag zwischen SPD, FDP und Grünen, 2021.

[2] Müller, Mathias et al: Netzintegration bidirektionaler Elektrofahrzeuge. In: Tagung Zukünftige Stromnetze. München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V., 2023.

[3] Korthauer, Reiner: Handbuch Lithium-Ionen-Batterien – Teil 1: Technische Möglichkeiten heutiger Batterien. Heidelberg: Springer Verlag, 2013