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Wie viele Elektrofahrzeuge hält das Stromnetz aus?

Bislang werden rund 0,5 % aller zugelassenen PKW elektrisch betrieben. Studien gehen jedoch davon aus, dass bis zum Jahr 2050 auf Deutschlands Straßen 40 Millionen Elektrofahrzeuge unterwegs sein könnten. Was passiert mit den Stromnetzen, wenn ein Großteil der Bevölkerung in Zukunft mit Elektrofahrzeugen fährt? Dieser Frage gehen Forscher*innen am Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgungstechnik der Bergischen Universität Wuppertal unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Markus Zdrallek nach.

Ein Elektroauto an der Ladesäule auf dem Campus Freudenberg.

„Um die künftige Integration der Elektrofahrzeuge zu bewältigen, fragen sich Verteilungsnetzbetreiber bereits heute, welche Punkte im Netz besonders kritisch sind und mit welchen Technologien diesen Herausforderungen begegnet werden kann. Dies ist auch notwendig, da Betriebsmittel in elektrischen Netzen, beispielsweise Leitungen und Transformatoren, häufig Nutzungsdauern von 40 Jahren und mehr aufweisen“, erklärt Prof. Zdrallek.

Für eine realitätsgerechte Analyse der örtlichen Stromnetze ist es wesentlich, zukünftige Standorte und Ladeleistungen von Elektrofahrzeugnutzer*innen möglichst genau zu bestimmen. „Zur Standortanalyse greifen wir zum Beispiel auf Daten zur Bevölkerungsstruktur und Gebäudedaten zurück. Ebenso werden Daten zu öffentlichen Parkplätzen, Parkhäusern, Tiefgaragen und privaten Stell- und Garagenflächen für die Analyse herangezogen“, erklärt Prof. Zdrallek.

Auch das zeitliche Ladeverhalten von Elektrofahrzeugnutzer*innen wird in die Planung der Stromnetze einbezogen. Hier haben Forscher*innen des Lehrstuhls in mehreren Projekten ein Modell entwickelt, mit dem das Ladeverhalten simuliert werden kann. Das simulierte Verhalten der Fahrzeugnutzer*innen basiert auf den Studien „Mobilität in Deutschland 2008“ und „Mobilität in Deutschland 2018“, in denen jeweils mehr als 100.000 Haushalte zu ihrem Mobilitätsverhalten befragt wurden. Auf dieser Grundlage lassen sich Wegziele, aber auch zurückgelegte Strecken ermitteln.

Außerdem wird berücksichtigt, wie viele Fahrzeuge in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Ladeleistung gleichzeitig im Netz laden. „Dies ist wichtig für die Dimensionierung von Transformatoren und Leitungen, da mit steigender Anzahl von Elektrofahrzeugen im Netz die Wahrscheinlichkeit sinkt, dass alle Fahrzeuge gleichzeitig mit voller Leistung geladen werden“, so Prof. Zdrallek weiter.

In einem breit angelegten Forschungsvorhaben entwickelt ein Forscher*innenteam aktuell Planungs- und Betriebsgrundsätze für städtische Verteilungsnetze, die zusätzlich zu konventionellem Ausbau der Netze auch innovative Technologien wie intelligente Ladesteuerungen für Elektrofahrzeuge berücksichtigen. Unterstützung erhalten die Wissenschaftler*innen von verschiedenen Betreibern großstädtischer Netze: Die DREWAG NETZ GmbH (Dresden), die enercity Netzgesellschaft mbH (Hannover), die Erlanger Stadtwerke AG, die Rheinische NETZGesellschaft mbH (Köln), die Stromnetz Berlin GmbH und die Stuttgart Netze Betrieb GmbH begleiten das Forschungsprojekt fachlich und bringen wichtige Erfahrungen und Impulse aus der Praxis ein. An dem Forschungsvorhaben direkt beteiligt ist auch die Siemens AG, deren Mitarbeiter*innen Erfahrungen im Bereich der Netzplanung von Hochspannungsnetzen einbringen.

Mehr Informationen zu den Forschungsprojekten des Lehrstuhls unter
https://www.evt.uni-wuppertal.de/

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Markus Zdrallek
Lehrstuhl für Elektrische Energieversorgungstechnik
Telefon 0202/439-1976
E-Mail zdrallek{at}uni-wuppertal.de