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Guillem Tänzer, Dr. Bodo Groß
IZES gGmbH (Institut für ZukunftsEnergieSysteme)
Elektromobilität als sinnvoller elektrischer Zwischenspeicher? Perspektiven.FH Stralsund, den 03. November 201118. Symposium REGWA
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
Aktuelle Problemstellung
Definition Elektromobilität
2 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum?
Potentiale
Ausblick
Aktuelle Problemstellung
Allgemeine Ziele der Bundesregierung:
Nationaler Entwicklungsplan Elektromobilität
2020: 1 Mio. E-Fzg. 2030: 5 Mio. E-Fzg.
Energiekonzept der Bundesregierung
Anteil EE am Bruttoendenergieverbrauch2020: 18 %2030: 30 %
3 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
2030: 30 %2040: 45 %2050: 60 %
Anteil EE am Bruttostromverbrauch:2020: 35 %2030: 50 %2040: 65 %2050: 80 %
Primärenergieeinsparung*: 2020: 20 % ; 2050: 50 % (!)
*zu 2008Quelle: AG Energiebilanzen e.V.
Aktuelle Problemstellung
Die Mobilität (insbesondere mit dem/das Automobil) der letzten 100 Jahre wird sich (muss sich) mittel-langfristig verändern!
� Attraktive Mobilitäts-konzepte
� Verstärkter Ausbau
„Peak-Oil“ ? 2°C Ziel ?Anthropogener Treibhauseffekt ? Lokale Emissionen ?
4 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Quelle: http://www.energywatchgroup.org
� Verstärkter Ausbau Erneuerbarer Energien zur Bereitstellung umwelt-freundlichen Stroms
� Zukunft für eine Elektromobilitäts- und Wasserstoffwirtschaft
World Beyond Petrol ?
Aktuelle Problemstellung
Das Auto der Zukunft hat mittel- bis langfristig (ohne Güterverkehr)
� einen elektrischen Antrieb mit einem Akkumulator, insbesondere im urbanen Raum
� einen Anschluss an das Energienetz („Plug-In“):
1. Schritt: Ladung des Akkumulators
2. Schritt: Ladung und Entladung des Akkumulators zur Regelung des Energienetzes
Übergangstechnologie
Hybridfahrzeuge
5 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Energienetzes
� ein Aggregat zur Reichweitenoptimierung (abhängig von der Weiterentwicklung des Akkumulators), insbesondere im ländlichen Raum
- Hubkolbenmotor
- Kreiskolbenmotor
- Turbine
- Brennstoffzelle
Mögliche Treibstoffe:
1. Benzin, Diesel
2. LPG, Erdgas, Biogas, Ethanol, Methanol, Biodiesel
3. Wasserstoff / neue Treibstoffe ?
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Aktuelle Problemstellung
Definition Elektromobilität
6 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum?
Potentiale
Ausblick
Definition Elektromobilität
Was versteht man unter dem Begriff Elektromobilität?
„Instationäre Systeme (Beförderungs- oder Transportsysteme) mitelektrischer Antriebstechnik und der kontinuierlichen- oder diskontinuier-lichen Verknüpfung mit dem Energiesystem.“
Oder einfach ausgedrückt:
7 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Oder einfach ausgedrückt:
„Elektrofahrzeuge die den Strom direkt über das Stromnetz beziehen bzw. in Akkumulatoren Zwischenspeichern.“
Beispiele: Bahn, Straßenbahn, Oberleitungsbus, Elektrofahrzeug, Elektro-roller, Segway, Pedelec
Ausnahmen: Hybridautos/BZ-Fahrzeuge ohne Bezug zum Stromsystem
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Aktuelle Problemstellung
Definition Elektromobilität
8 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum?
Potentiale
Ausblick
Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum?
Perspektive in 2050 – hoher Anteil an EE bei der Stromerzeugung
Konsequenzen:
� Netzausbau
� Aufbau Speicherkapazitäten(Kurz-, Mittel- und
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Quelle: Smart Grids – Transformation unserer elektrischen EnergieversorgungFVEE-Jahrestagung 2011, Berlin, 12./13. Oktober 2011
(Kurz-, Mittel- und Langzeitspeicher)
Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum?
Herausforderungen der zukünftigen Energieversorgungsstruktur
10 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Quelle: Smart Grids – Transformation unserer elektrischen EnergieversorgungFVEE-Jahrestagung 2011, Berlin, 12./13. Oktober 2011
Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum?
� Steuerung von Lasten um Verbrauch und Erzeugung zu harmonisieren.
Vision
Beispiele:Industrieprozesse, Kühlhäuser,
11 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Quelle: Smart Grids – Transformation unserer elektrischen EnergieversorgungFVEE-Jahrestagung 2011, Berlin, 12./13. Oktober 2011
Industrieprozesse, Kühlhäuser, Schwimmbäder, Wärmepumpen, Kühl- u. Gefrierschränke, Wasch- u. Spülmaschinen,Elektrofahrzeuge
Steuerung hart geschaltetoder mittels Tarifsignal
Voraussetzung:Infrastruktur (variable Tarife, Smart Meters, Kommunikation)
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Aktuelle Problemstellung
Definition Elektromobilität
12 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum?
Potentiale
Ausblick
Potentiale
Elektrofahrzeuge zur Netzstabilisierung, Potentiale
13 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Annahmen:
* 20 kWh/E-Fzg.** Anschlussleistung mit 3,68 kW (230 V; 16 A)*** Anschlussleistung mit 11,04 kW (230 V ; 16 A ; Dreiphasig)
Voraussetzungen:
• Alle E-Fzg. sind mit dem Energiesystem verbunden (sofern nicht genutzt)• Alle E-Fzg. verfügen über eine bidirektionale Lade- und Entlademöglichkeiten• Der Kunde erlaubt die komplette Nutzung des Akkumulators zur Netzstabilisierung
Potentiale
Elektrofahrzeuge zur Netzstabilisierung, Potentiale
Berechnungsvariante für 2020, Annahmen:
• 1 Mio. E-Fzg. mit Akkumulatoren à 20 kWh• 90 % der E-Fzg. verfügbar (mit dem Netz verbunden)• 10 % (maximale) Entlademöglichkeit des Akkumulators• 90 % Wirkungsgrad Akkumulator (idealisiert)
14 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Dies bedeutet für die Entladung:
• 1,8 GWh Regelenergie• 3,3 GW für ca. 0,5 h (bei 230 V ; 16 A Anschlussleistung)• 9,9 GW für ca. 10 Min. (bei 230 V ; 16 A ; Dreiphasig)
Dies bedeutet für die Beladung:
• Zusätzlich 1,6 TWh Strom/Jahr (bei 10.000 km Jahreslaufleistung/E-Fzg.)
• Ggf. Lastspitzen Abends (Extremfall: 3,68 GW Zusatzleistung für ca. 5 h, einphasig)
���� Geschäftsmodell!?
Potentiale
Beispiel für das Laden/Entladen von E-Fzg.
15 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Quelle: Smart Grids – Transformation unserer elektrischen EnergieversorgungFVEE-Jahrestagung 2011, Berlin, 12./13. Oktober 2011
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Aktuelle Problemstellung
Definition Elektromobilität
16 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Das Elektrofahrzeug als Netzspeicher, Warum?
Potentiale
Ausblick
Ausblick
Das Elektrofahrzeuge wird mittel- bis langfristig das Verbrennungs-fahrzeug im (individualen) Personenverkehr ersetzen!
Der massive Ausbau Erneuerbarer Energien (u.a. fluktuierend) verändert das Stromsystem, ToDo‘s:
• Dezentralisierte Strukturen mit forcierten Netzausbau• Speicherausbau (Kurz-, Mittel,-, und Saisonalspeicher)
17 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
• Speicherausbau (Kurz-, Mittel,-, und Saisonalspeicher)
Elektrofahrzeuge können einen (kleinen) Beitrag zur Netzentlastung leisten, ToDo‘s
• Bidirektionale Ladetechnik• Infrastruktur• Kundenakzeptanz
Guillem TänzerTel.: 0681-9762-855
E-Mail: [email protected]
Dr. Bodo GroßTel.: 0681-9762-851
E-Mail: [email protected]
Scribner‘s Magazin, 1910
Sinngemäß:
„Konstruktionsverbesserungen
haben den Radius (Reichweite)
des Elektrofahrzeug so
verbessert, dass die
Abhängigkeit zu Ladestationen
limitiert wurde.
Das Elektrofahrzeug wird daher
18 [ IZES gGmbH, 03.11.2011 ]
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Quelle: VDE Studie ElektrofahrzeugeBeitrag zum Forum „Life Needs Power“ 22. April 2010, Hannover Messe IndustrieProf. Axel Mertens, Leibniz Universität Hannover
bzw.
Quelle:Scribner‘sMagazin, 1910www.chuckstoyland.com
Das Elektrofahrzeug wird daher
den meisten Anforderungen
eines Autofahrers gerecht
werden.
Es ist das ideal Auto für urbane-
und vorstädtische Bezirke.“
