Auswirkungen zukünftiger Elektromobilität auf die österreichische Elektrizitätswirtschaft

In der vorliegenden Studie werden die möglichen Auswirkungen zukünftiger Elektromobilität auf die österreichische Elektrizitätswirtschaft untersucht. Das erste Kapitel beinhaltet den Stand der Technik und mögliche Entwicklungen der Energiespeichertechnologien für Elektromobilität. Dabei zeigt sich, dass die derzeit verfügbaren Batterien wirtschaftlich und technisch betrachtet das Haupthemmnis für eine hohe Marktdurchdringung elektrisch betriebener Fahrzeuge darstellen. Die laufenden Forschungen und Entwicklungen lassen aber insbeson- dere bei auf Lithium basierenden Akkumulatoren Potenziale erkennen, um in Zukunft höhere Reichweiten bei niedrigeren Investitionskosten zu erreichen.

Die Fragestellungen bzgl. Errichtung der Ladeinfrastruktur werden hinsichtlich der Herausforderungen für die Verteilernetzbetreiber aufgezeigt. Dabei werden die für zukünftige unternehmerische Entscheidungen relevanten Faktoren behandelt. Dazu gehören der Aufstellungsort und die geografische Verteilung der Ladeinfrastruktur, die Ladekonzepte und Anschlussleistung, Normung und Standardisierung bzgl. Ladekabel, Stecker und Kommunikationsmöglichkeiten, Anforderungen an die Sicherheit der Ladestationen und eventuelle Netzrückwirkungen durch die Gleichrichter der Ladeeinheiten der Batterien. Die Errichtung der Ladeinfrastruktur ist insbesondere in der Anfangsphase der Elektromobilität ein kritischer Faktor, wenn es darum geht, den Vorteil der geringen Energiekosten von elektrisch angetrie- benen Fahrzeugen nicht durch kostenintensive Ladeinfrastruktur zu schmälern. Selbiges gilt für Abrechnungssysteme an öffentlichen Ladestationen. In der Studie werden unterschied- liche Abrechnungssysteme miteinander verglichen. Dabei werden die Logistik und die resul- tierenden Kostenstrukturen auf ihre Anwendbarkeit hinsichtlich Elektromobilität untersucht.

Zur Abschätzung der Auswirkungen auf das Elektrizitätssystem wurde ein Simulationsmodell entwickelt, welches es erlaubt, unter Berücksichtigung verschiedener Marktdurchdringungsraten von Elektro- und Plug-In-Hybrid-Fahrzeugen den zusätzlichen Strombedarf in stündlicher Auflösung zu ermitteln. Der Zusatzbedarf elektrischer Energie durch Elektromobilität bleibt bei den angenommenen Szenarien im unteren einstelligen Prozentbereich. Es zeigt sich jedoch die Notwendigkeit lastbeeinflussender Maßnahmen, um eine Erhöhung der Lastspitzen zu vermeiden. Weiters wird eine Abschätzung der CO2-Emissionseinsparungen für unterschiedliche Stromaufbringungsmöglichkeiten und unter Berücksichtigung der Einsparungen im Bereich der konventionellen Antriebe vorgenommen. Im Szenario mit „realistischem Zuwachs“ mit rund 110.000 Elektro- und Plug-In-Hybrid-Fahrzeugen im Jahr 2020 ergibt sich ein Jahresstrombedarf in der Größenordnung von 0,2 % (entspricht 121 GWh) vom prognostizierten Stromverbrauch. Im Falle der Aufbringung des Ladestrombedarfs aus erneuerbaren Energiequellen bedeutet dies ein Einsparungspotenzial von rund 200.000 t Kohlendioxid im Jahr 2020. Für das Maximalszenario 20 % Elektro- und Plug-In-Hybrid- Fahrzeuge im Jahr 2020 (entspricht 900.000 Fahrzeugen) zeigt sich ein jährlicher Strom- verbrauch von rund 1,5 % (entspricht 1.072 GWh) und ein Emissionseinsparungspotenzial von bis zu 1,5 Mio. t CO2. Die Fortführung dieses Szenarios ergibt für das Jahr 2030 einen Fahrzeugbestand von 2,1 Millionen Elektro- und Plug-In-Hybrid-Fahrzeugen, deren Strom- verbrauch rund 3% des Gesamtstromverbrauchs (entspricht 2.471GWh) beträgt. Das Emissionseinsparungspotenzial bei Aufbringung aus Ökostrom wurde für 2030 mit rund 3,6 Mio. Tonnen CO2 abgeschätzt.

Bei der Realisierung von Modellregionen könnten in Zukunft lokal hohe Dichten elektrisch betriebener Fahrzeuge erreicht werden. In der Studie wird für derartige Fälle eine Extremfall- simulation durchgeführt, bei der davon ausgegangen wurde, dass alle Haushalte einer Wohnsiedlung ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug besitzen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine ungesteuerte Ladung zu einer Überschreitung der Anschlussleistung führen kann. Durch laststeuernde Maßnahmen kann eine Überschreitung der maximal zulässigen Leistung verhindert werden.

Die in der Studie untersuchten Möglichkeiten zur Laststeuerung zeigen, dass die Tonfrequenzrundsteuerung für die Anfangsphase der Elektromobilität eine zweckmäßige und günstige Variante zur Laststeuerung darstellt. Für Elektromobilität im großen Stil sind jedoch Konzepte mit umfassenden Steuerungs- und Kommunikationsmöglichkeiten notwendig. Daher ist ein Kapitel dem Überblick über die heute zu diesen Zwecken einsetzbaren Systeme gewidmet. Auch Möglichkeiten der Laststeuerung durch preisliche Anreize werden diskutiert.

Das Konzept „vehicle-to-grid“ wird einer kritischen Betrachtung unterzogen. Eine Analyse der Investitionskosten und der in der praktischen Anwendung des „vehicle-to-grid“ auftretenden Problemstellungen kommt zu dem Ergebnis, dass bei der derzeitigen technologischen und wirtschaftlichen Reife der Batterien für Elektrofahrzeuge der Ausbau von Pumpspeicher- kraftwerken dem „vehicle-to-grid“-Konzept eindeutig vorzuziehen ist.

Abschließend werden die in Österreich und Europa laufenden Pilotprojekte und Initiativen beschrieben, wodurch die Aktualität dieser Thematik untermauert wird.