Die Elektromobilität befindet sich im Moment in einer Umbruch- und Aufbruchphase – die sich abzeichnenden Entwicklungen bis 2025 werden die Elektromobilität erwachsen werden lassen und sind richtungsweisend für die nächsten 20 Jahre. Diese Trends werden die Anforderungen an die Ladeinfrastruktur wesentlich beeinflussen. Die nachfolgenden Prognosen beziehen sich auf die Modelle für den Massenmarkt, welche auch einen entsprechenden Einfluss haben werden.
Batteriekapazität und Reichweite
Die Reichweiten der Elektrofahrzeuge haben sich in den letzten Jahren stark verbessert. Die typische Reichweite eines Mittelklassewagens in 10 Jahren ist kaum vorauszusagen, die Entwicklungen von 2020 bis 2025 sind aber noch überschaubar. Man davon ausgehen dass in diesem Zeitraum die Standardgrösse der Batteriekapazität von 60kWh gegen 80kWh steigt, entsprechend mit einer Reichweite von 300km bis über 500km.
Stecker und Lade-Standards
3 verschiedene Standards sind in Europa momentan noch vorhanden. Die Ausstattung des europäischen Tesla Model 3 mit CCS-Ladeanschluss hat eine starke Signalwirkung – damit setzen nur noch Nissan und Mitsubishi (noch) nicht CCS ein. Vermutlich wird sich CCS in Europa ziemlich schnell endgültig als Lade- und Stecker-Standard durchsetzen. Dies wird einen zusätzlichen Investitionsimpuls für Ladeinfrastruktur setzen, die allen zugänglich ist.
Gleichstrom-Schnellladung
Die Schnellladung mit Gleichstrom ist eine Alternative zum laden mit Wechselstrom, wo die Leistung durch den im Auto eingebauten Wechselstrom-Gleichrichter beschränkt ist und somit der Ladevorgang 5-10 mal länger dauert. Tesla bietet dies schon länger an und die etablierten Auto-Hersteller ziehen nun nach.
Ein Beispiel hierfür ist der Renault ZOE, der nur mit Wechselstrom geladen werden kann. Bis 2015 war die Ladeleistung mit 43kW eine der höchsten auf dem Markt, womit dieser Kleinwagen der heimliche Meister der Heimladung war (wobei vermutlich nur eine Minderheit die entsprechenden Installationen vorgenommen hat und dies auch nutzen konnte). 2016 wurde die Leistung des eingebauten Wechselstrom-Gleichrichters auf 22kW reduziert. Ab 2019 unterstützt der ZOE den Schnellladestandard CCS.
Das Versprechen der Hersteller bei der neuen Generation der Elektromobile (mit einer breiten Welle ab 2020) orientiert sich am aktuellen Standard von Tesla: mit einer Leistung von über 100kW werden 250-300km in einer halben Stunde geladen (typische Batterie von 20% auf 80% Ladung). Die entsprechenden Schnellladestationen werden vorzugsweise entlang der wichtigen Autobahnachsen positioniert (vgl. ionity.eu).
öffentliche Ladestationen wie WLAN
Die Ladeinfrastruktur in Einkaufszentren, Wintersportgebieten oder Hotels ist eine neue Möglichkeit des Kundenservice und der Verkaufsförderung, die ähnlich wie das öffentliche WLAN zum Standard wird. Wechselstrom-Ladestationen mit einer relativ geringen Leistung sind günstig zu installieren und bieten in Hotels, Parkhäusern etc. bei längeren Parkzeiten eine genügende Leistung. Einkaufszentren wiederum bieten teilweise sogar Gleichstrom-Schnellladung mit 50kW gratis an.
Entlang der Autobahnachsen kann man davon ausgehen, dass nicht nur Raststätten Schnellladung anbieten, um den Kunden während der Wartezeit Möglichkeiten zum Essen und Einkaufen zu bieten. Gut erreichbare Einkaufszentren versuchen die gleiche Karte auszuspielen (zum Beispiel beim Einkauf oder Essen 1 Stunde gratis laden mit 50kW inklusive, womit mehr Kunden angeworben werden können, die auch Zeit haben für Einkauf und Verpflegung).
Ladung zuhause
Die meisten PKW stehen mindestens 8-12h während der Nacht, womit hier die Ladung einfach und verlässlich ist. Auch in Zukunft werden die Elektrofahrzeuge vermutlich zu über 90% im Wohn-Quartier geladen (wobei die Ladung beim Arbeitgeber immer mehr ein Thema werden wird).
Grössere Batterien und die Möglichkeit der Gleichstrom-Schnellladung haben 2 Konsequenzen:
– Eine schnelle „Notladung“ zuhause zwischen 2 Terminen ist kaum noch nötig da man praktisch immer Reichweiten-Reserven hat.
– wenn es wirklich schnell gehen muss ist die Ladung im Wohn-Quartier vergleichsweise langsam – die neue Generation der öffentlichen Gleichstrom-Schnellladestationen mit über 100kW lädt 100km in weniger als 10 Minuten, dies bietet sich als die neue Form der „Notladung“ sein.
Somit kann die Anforderung an die Quartier-Ladung darauf beschränkt werden, dass die Batterie im Zeitraum von 8-12h geladen werden kann (minimale Standzeit eines Pendler-Auto während der Nacht).
Leistung Heimladung
Man kann in Zukunft in Mittelklasse-Elektrofahrzeugen typischerweise ein Wechselstrom-Gleichrichter mit 11kW (3x400Vx16A) erwarten. 22kW sind eher der Oberklasse vorbehalten. Die Kunden werden oft von Autohandel- oder Elektroinstallations-firmen beraten, die die Kunden dahin lenken, eine Heimladestation zu installieren und die entsprechenden Installationen vorzunehmen, um auch die maximale Ladeleistung auszunutzen. Somit werden Verteilnetzbetreiber bei Haushaltskunden mit ungewohnt hohen Leistungsanforderungen konfrontiert!
Herausforderungen für Netzbetreiber
Schnellladestationen zum Beispiel von Tesla oder Ionity mit Leistungen eines mittleren oder grossen Transformators ziehen entsprechend die Aufmerksamkeit auf sich. Die Lösung kann hier in der Regel auf der Projektebene geschehen mit Beurteilung, Projektierung und punktuellem Netzausbau. Längerfristig liegt die Herausforderung aber bei der Ladung im Quartier, die das ganze Netz beeinflusst, aber nicht nur auf der Projektebene gelöst werden kann, sondern auf einer strategischen Ebene adressiert werden muss. Diese strategischen Entscheidungen betreffen nicht nur die Netzdimensionierung, sondern auch Tarifgestaltung oder Anschlussbestimmungen und nicht zuletzt die Beratung der Kunden.