Vergleichende Untersuchung der Umweltwirkungen von IKT für das intelligente Laden von Elektrofahrzeugen in Deutschland
Comparative environmental impact assessment of ICT for smart charging of electric vehicles in Germany
Veröffentlicht im Journal Procedia CIRP und Beitrag bei der 29th CIRP Conference on Life Cycle Engineering
Hintergrund und Zielsetzung
Bisherige Analysen im Forschungsprojekt „Bidirektionales Lademanagement – BDL“ zeigen ein erhebliches Reduktionspotenzial der betrieblichen Emissionen von Elektrofahrzeugen (EV) durch CO2-optimiertes Laden (Ergebnisse s. hier). Zur Umsetzung dieser Ladestrategien ist eine intelligente Infrastruktur Voraussetzung, welche mit einem gewissen ökologischen Fußabdruck einhergeht. Der im Zuge der Konferenz „Life Cycle Engineering“ veröffentlichte Beitrag verfolgt die Zielsetzung, die Umwelteffekte benötigter Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) und weiterer Komponenten für die unidirektionale (V1G) sowie bidirektionale Ladeinfrastruktur (V2G) auf Haushaltsebene zu quantifizieren.
Lebenszyklusbetrachtung der jeweiligen Infrastruktur als Methode
Als Methode kommt eine vergleichende Ökobilanz (engl. „Life Cycle Assessment“, LCA) zum Einsatz, um die Umweltwirkungen der Infrastruktur für gesteuertes und ungesteuertes Laden in Relation zu setzen. Als Use-Case wird CO2-optimiertes Laden eines privaten EVs über ein Jahr betrachtet, mit der Annahme des Fahrprofils eines durchschnittlichen deutschen Haushalts. Im Rahmen der Ökobilanz wird die Produktionsphase, der Transport, die Betriebsphase sowie das End-of-Life der jeweiligen Infrastruktur betrachtet. Die Systemgrenzen beinhalten dabei die IKT-Infrastruktur, u.a. intelligente Messsysteme (iMSys), sowie eine Wechselstrom- (AC) bzw. Gleichstrom- (DC) Wallbox für uni- bzw. bidirektionales Laden. Durch Anpassung des hinterlegten Emissionsfaktors des Ladestroms sowie Berücksichtigung zukünftiger Entwicklungen bei der Herstellung wird das Treibhauspotenzial für das Ausgangsjahr 2020 als auch für zukünftige Jahre bis 2050 bestimmt.
Ergebnisse zeigen: höherer Fußabdruck für V2G-Infrastruktur, jedoch Dekarbonisierungspotenzial durch zunehmend „grünen“ Betrieb
Das Ergebnis der Ökobilanz zeigt ein Treibhauspotenzial von 145,4 kg CO2-Äquivalenten pro Fahrzeug und Jahr für die V2G-Infrastruktur im Jahr 2020. Der Fußabdruck für V2G fällt damit 84 % höher aus als für V1G (79 kg CO2-Äq./a). Die Auswirkungen der Infrastruktur für ungesteuertes Laden sind mit 45,2 – 57,5 kg CO2-Äquivalenten pro Jahr deutlich geringer. Aufgrund des Stromverbrauchs in der Betriebsphase haben die AC- und DC-Wallbox mit einem Anteil von 77 % (V2G) bzw. 57 % (V1G) den größten Beitrag an den gesamten Auswirkungen. Unter der Annahme einer fortschreitenden Dekarbonisierung des Energiesystems und der damit verbundenen Reduktion des Emissionsfaktors von Strom kann die Gesamtbelastung durch die private Ladeinfrastruktur bis 2040 um bis zu 56 % (V2G) und 67 % (V1G) gegenüber 2020 reduziert werden. Neben einer hohen Energieeffizienz der Komponenten sollten die Hersteller auf ein nachhaltiges Design der Komponenten inklusive einer hohen Lebensdauer achten.
Die Veröffentlichung ist hier zugänglich (open access).
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