Flexess: Energiewende durch Elektromobilität

Im Zuge der Energiewende erfährt die Energiebranche einen umfassenden Wandel durch die Integration erneuerbarer Energien in das Stromsystem. Um den Erfolg der Umstellung auf erneuerbare Energien in den Bereichen Strom, Wärme und Mobilität zu gewährleisten, spielt eine effiziente Flexibilität bei der Einspeisung und Entnahme von elektrischer Leistung eine entscheidende Rolle. Die Projektpartner des Projekts flexess arbeiteten gemeinsam an der Entwicklung und Umsetzung von Lösungsansätzen für eine flexible und nachhaltige Energieversorgung.

Flexbilität bei der Energiewende

Die Haushalts-Fallstudie widmete sich der Erforschung von Flexibilitätspotenzialen sowohl in bestehenden Einfamilien- und Mehrfamilienhäusern als auch in Neubauten. Mögliche Flexibilitätsmaßnahmen sind der Einsatz von Photovoltaik-Anlagen, Batteriespeichern und Wärmepumpen in Verbindung mit einem lokalen Energiemanagement.

Im Bereich Gewerbe, Handel und Dienstleistungen lag der Fokus insbesondere auf dem Potenzial der vorhandenen Klimatisierungssysteme von Supermärkten und anderen Filialketten, um die Flexibilität zu nutzen.

Der Industriesektor bietet aufgrund seines hohen Energiebedarfs und der umfangreichen Regelungsmöglichkeiten der Prozesse und Maschinen ebenfalls erhebliche Flexibilitätspotenziale. Die Nutzung von Erlösen aus der Eigenerzeugung und die Möglichkeit zur Speicherung können zusätzliche wirtschaftliche Anreize schaffen, um Flexibilitätspotenziale auszuschöpfen.

Die Elektromobilitäts-Fallstudie beschäftigte sich konkret mit dem Potenzial von Flexibilität im Kontext der Anwendungsmöglichkeiten für Fahrzeugflotten, beispielsweise den Einsatz als flexible Energiespeicher.

Die Potenzialanalyse zeigt ein sektorübergreifendes Potenzial zur Energieflexibilisierung von ca. 25 GW / 35 TWh/a. Perspektivisch kann dieses im Jahr 2030, je nach Szenario, ca. 20-40 GW / 27-53 TWh/a betragen. Hierbei wurden die regulatorische Rahmenbedinungen und wirtschaftliche Anreize mit betrachtet.

Zeitraum

Juli 2019 bis Dezember 2022

Ziel

Entwicklung von Lösungen zur Ausschöpfung Flexibilitätspotentiale bei der Strom-, Wärme- und Mobilitätswende, als Handlungsempfehlungen für die Energiewirtschaft

Ergebnis

Identifikation von Einsparpotentialen und Rahmenbedinungen

Flexibilitätspotential in der Elektromobilität

In dieser Untersuchung wurde das theoretische Flexibilitätspotenzial durch den Einsatz von Elektrofahrzeugen in Kombination mit Ladestationen (AC, DC) analysiert.

Rahmenbedingungen

Die Anzahl der elektrischen Fahrzeuge in Deutschland befindet sich derzeit im exponentiellen Wachstum, jedoch auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau. Aufgrund gesetzlicher Rahmenbedingungen, des Angebots an elektrischen Fahrzeugen und Ladepunkten sowie der Kundennachfrage wird erwartet, dass dieser Wachstumstrend in Zukunft anhalten wird. Daher ist es äußerst sinnvoll, das Potenzial der Energieflexibilisierung durch die Integration von Elektrofahrzeugen in das Energiesystem mit einzubeziehen.

Elektrische Fahrzeuge

  • Der Anteil von gewerblich genutzten Fahrzeugen beträgt 48,3 %, davon eine Durchdringung von 1,3 % E-Fahrzeugen. Bei einem durchschnittlichen Energieinhalt von 40 kWh pro PKW ergibt sich ein Energiepotenzial von 2,57 GWh. Das Gesamt-Energiepotenzial für elektrische PKW beläuft sich somit auf 5,39 GWh (2,82 GWh davon im privaten Bereich).
  • Die Durchdringung von E-Bussen liegt bei lediglich 0,5 %. Der Energieinhalt der in diesen Bussen verbauten Batterien variiert zwischen ca. 200 und 550 kWh, was ein Energiepotenzial von 7,5 MWh ergibt.
  • Im Jahr 2020 waren in Deutschland etwa 25.000 elektrisch betriebene LKW zugelassen, entsprechend 0,7 % aller Zulassungen. Das Energiepotenzial für LKW beläuft sich somit auf 2,44 GWh.

Für alle Fahrzeugklassen wird zukünftig eine starke Zunahme sowohl bei der absoluten Anzahl von Elektrofahrzeugen als auch beim relativen Anteil an allen zugelassenen Fahrzeugen erwartet. Der Anteil von Elektrofahrzeugen an den PKW-Neuzulassungen soll im Jahr 2030 voraussichtlich zwischen 35 % und 76 % liegen.

Ladestationen

Es wird zwischen AC-Ladestationen und DC-Ladestationen unterschieden. Die Versorgung mit einer geeigneten Ladeinfrastruktur muss in ähnlichem Umfang wie die Fahrzeuge ausgebaut werden. Ziel war es daher, die Ladedauer auf 10-15 Minuten zu reduzieren, um eine schnelle und praktikable Nutzung zu ermöglichen. Aktuell liegen die möglichen Ladeleistungen der Fahrzeuge noch unter denen der Ladestationen. Mit steigenden Systemspannungen von bis zu 800 V bei den Bordnetzen wird diese Lücke jedoch in Zukunft geschlossen werden. Aktuelle Entwicklungen lassen auf eine maximale Ladeleistung von bis zu 450 kW schließen.

Projektpartner

Gerne beraten wir Sie zu unseren Produkten und besprechen gemeinsam die individuellen Anforderungen Ihrer Flotte.

Fazit zur Energiewende und Elektromobilität

Derzeit ist die größte Durchdringung von Elektrofahrzeugen bei gewerblichen PKW zu finden. Das größte Energiepotenzial weisen ebenfalls PKW auf, während das größte Leistungspotenzial bei LKW liegt. Dem steht ein Endenergieverbrauch des Verkehrssektors von 751 TWh entgegen, davon 12 TWh in Form von elektrischem Strom. Es wird erwartet, dass der Anteil von Strom am Endenergiebedarf des Verkehrssektors in Zukunft deutlich zunehmen wird. Aufgrund der Trends bei den Zulassungszahlen und der Installation von Ladepunkten sowie der Entwicklung des Energieinhalts von Fahrzeugbatterien ist anzunehmen, dass das Energie- und Leistungspotenzial durch Elektrofahrzeuge sowohl im gewerblichen als auch im privaten Bereich in Zukunft deutlich steigen wird. Allerdings bedarf es noch viel Arbeit hinsichtlich der entsprechenden regulatorischen Rahmenbedingungen, beispielsweise im Bereich der technischen Vorschriften, des Stromhandels oder Gebäudevorschriften.

Unsere weiteren Forschungsprojekte

Smarte Integration von E-Fahrzeugen in den Fuhrpark

Emissionsfrei dank geteilter Nutzung von Fahrzeugen und Ladeinfrastruktur

Cloud-Lösung für E-Flotten  über Unternehmensgrenzen hinweg

Die zentralen Fragen rund um Elektromobilität in Fuhrparks

Das Forschungsprojekt gliederte sich in insgesamt fünf Themenblöcke, die verschiedene Fragestellungen beantwortet:

  • Welche rechtlichen Herausforderungen sind bei der gemeinschaftlichen Flottennutzung zu beachten? 
  • Wie können bestimmte Vertragsregelungen dazu beitragen, einen reibungslosen Betrieb der gemeinschaftlich genutzten Flotte und Ladeinfrastruktur zu gewährleisten? 
  • Welche Abrechnungs- und Prozessmuster können die Ziele des Vorhabens unterstützen? 
  • Welche Anwendungen und Schnittstellen muss eine Buchungsplattform für Flotten und Ladeinfrastruktur umfassen? 
  • Wie kann die Integration bereits bestehender IT-Systeme und Daten der unterschiedlichen Unternehmen in einer Plattform stattfinden? 
  • Wie können Prognosedaten in einem dynamischen Umfeld erzeugt werden? 
  • Wie können Lade- und Bezahlmodelle entwickelt werden, um die Fahrzeugnutzer dazu anzuregen, in Schwachlastzeiten Elektrofahrzeuge zu laden? 
  • Wie kann sichergestellt werden, dass die rechtlichen Anforderungen in Bezug auf Protokollierung von Roaming und Tarifierung eingehalten werden? 
  • Wie kann der Fahrzeugbedarf zu Spitzenzeiten ermittelt werden? 
  • Welche Ergebnisse zur Erhöhung des Elektrifizierungsgrades können gewonnen werden? 
  • Wie lassen sich  Nutzungsmuster und täglichen Fahrstrecken von konventionellen Fahrzeugen auf Elektrofahrzeuge übertragen? 
  • Wie kann der Auslastungsgrad der Flotte durch die geteilte Nutzung erhöht werden? 
  • Welche Maßnahmen für Betriebssicherheit und Risikobetrachtungen lassen sich ableiten? 
  • Welche Anforderungen an die Buchungs- und Abrechnungsplattform bestehen, damit diese unternehmensübergreifend an  wendbar wird? 
  • Welche Erkenntnisse zum Ausfall-Management der Flotten-Software können gewonnen werden? 
  • Wie können möglich Notfall-Modelle wirtschaftlich sinnvoll gestaltet werden? 
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