Leiser und sauberer soll es auf den Straßen künftig zugehen. 2030 sollen mindestens 30 Millionen Elektroautos in der EU unterwegs sein. Das ist die Empfehlung der EU-Kommission und Teil des Green Deal. Eine sinnvolle Forderung, schließlich macht der Verkehr einen Großteil der Treibhausgas-Emissionen aus. Umgelegt auf Österreich bedeuten die EU-Pläne 1,6 Millionen elektrisch betriebene Fahrzeuge.

Damit sinken die CO2-Emissionen, der Stromverbrauch steigt jedoch. Mehr Elektromobilität stellt die Stromnetze deshalb vor einige Herausforderungen. Die Netze müssen ausgebaut, private und öffentliche Ladestationen errichtet, Leitungen neu gelegt werden. Wenn künftig hunderttausende E-Autos geladen werden, braucht es mehr Strom.

Last im Stromnetz verteilen

Der Stromverbrauch allein ist allerdings nicht ausschlaggebend. Durch 1,6 Millionen Autos steigt der Verbrauch nur um rund vier Prozent. Wie die Autos geladen werden, wirkt sich viel stärker auf die Netze aus. Würden 1,5 Millionen E-Autos gleichzeitig mit einer Ladeleistung von 11 kW geladen werden, werden die Netze mit 3,3 Gigawatt (GW) belastet. Derzeit liegt die maximale Netzlast bei 10,8 GW. Durch ungesteuertes Laden würde im Netz um 30 Prozent mehr Leistung benötigt, sagt Johannes Zimmerberger, Geschäftsführer der Linz Netz GmbH, bei einem Hintergrundgespräch des Forums Versorgungssicherheit.

Sorgen machen, dass die Netze den Strombedarf von E-Autos nicht decken können, muss man sich nicht. "Prinzipiell glaube ich nicht, dass Elektromobilität unser Stromnetz ernsthaft in Gefahr bringt, wenn man die Netze rechtzeitig ausbaut", sagt Zimmerberger. Um jedoch Milliardenkosten beim Ausbau zu verhindern, müssen die Netze geschont werden: Die Last muss also möglichst gut verteilt werden.

Was bedeutet das in der Praxis? Elektroautos können mit verschiedenen Leistungen verschieden schnell geladen werden. Je höher die Leistung, desto schneller ist die Batterie voll. Je mehr Leistung allerdings gleichzeitig nachgefragt wird, desto mehr belastet dies die Stromnetze. Viele Nutzer laden ihr E-Auto derzeit in einem engen Zeitfenster. 90 Prozent aller Fahrzeuge werden zwischen 18 und 20 Uhr an die Ladestation gehängt. Machen das künftig Hunderttausende, kann es zu Lastspitzen im Stromnetz kommen. Beim unkontrollierten Laden wird laut Zimmerberger zu Spitzenzeiten doppelt so viel Leistung benötigt.

Netzbetreiber wie die Linz Netz GmbH setzen sich deshalb dafür ein, elektrische Fahrzeuge bedarfsgerecht und mit möglichst niedriger Leistung zu laden. Intelligente Steuerungen können dabei helfen, die Last besser zu verteilen.

Um deshalb noch mehr über das Ladeverhalten von E-Auto-Nutzern herauszufinden, hat die TU Wien gemeinsam mit der Linz AG in der oberösterreichischen Hauptstadt das Projekt "Urcharge" (für Urban Charge) gestartet. Für 50 Teilnehmer hieß es im Mai 2020: Laden statt tanken. Sie tauschten ihr Verbrenner-Auto mehrere Monate gegen ein Elektroauto ein. In einem genossenschaftlichen Wohnprojekt wurde für jeden Haushalt eine eigene Ladestation, eine sogenannte Wallbox, in der Tiefgarade installiert.

Intelligente Steuerung

In dem Projekt wurden verschiedene Ladeszenarien durchgespielt und die Gewohnheiten der Nutzer abgefragt. Jeder Nutzer konnte sein E-Auto anstecken, wann und so oft er wollte. Zu Beginn wurden die Fahrzeuge sofort nach dem Heimkommen mit voller Leistung geladen. Manche mussten sich erst umgewöhnen, andere hatten Angst, dass die Batterie nicht ausreichend geladen ist. Das Nutzerverhalten hat sich aber geändert. Die Fahrzeuge wurden nach einiger Zeit erst geladen, wenn die Batterie bei 30 Prozent war. "Die Nutzer haben gemerkt, dass sie ihr Auto nach wenigen Kilometern nicht sofort wieder aufladen müssen", erzählt Zimmerberger.

Im Projekt wollte man auch die Frage klären: Was passiert mit der Gesamtleistung, wenn man in den Ladevorgang eingreift? Eingriff meint hier nicht, den Strom abzudrehen, sondern den Einsatz einer intelligenten Steuerung. Dazu wurde eine spezielle Software entwickelt, deren Algorithmus die Netzbelastung beobachtete. Die Software regelte und verteilte die Leistung gleichmäßig - abhängig von der Zahl der geladenen Fahrzeuge. Damit sollte verhindert werden, dass der Netzanschluss des Wohnhauses überlastet wird.

Netzschonendes Laden

Das System lässt sich mit einer App erweitern. Verlangt ein Nutzer etwa in zwei Stunden ein vollgeladenes Auto, reichen ein paar Klicks auf der App. Das System reguliert die Leistung dann bei der entsprechenden Wallbox hoch. Der Nutzer muss dann aber mit höheren Kosten rechnen. "Kunden, die das Netz stärker in Anspruch nehmen, sollen auch mehr bezahlen", sagt Zimmerberger. Einen höheren Leistungspreis wird es aber erst in Zukunft geben. Damit könne man netzschonendes Laden forcieren.

Im Schnitt fährt ein Pkw in Österreich 28 Kilometer. Für Pendler mit Elektroauto ist nach dem Heimkommen meist noch genug Strom in der Batterie, um einkaufen zu fahren. Wer weite Strecken fahren will, kann sein Auto an Ladesäulen im öffentlichen Raum (ab 11 kW) oder an Autobahnen (ab 22 kW) laden. Die Planbarkeit spielt dabei eine große Rolle. Welche Ladestationen gibt es auf dem Weg, welche sind frei und wie lange muss ich dort laden? "Es wird wichtig sein, dass verfügbare Ladestationen per App dem Nutzer zur Verfügung stehen", sagt Zimmerberger. Er kann sich etwa vorstellen, dass gewisse Ladekapazitäten oder Time-Slots im Vorhinein gebucht werden können.