Elektrisch in die Zukunft

Der Trend zur E-Mobilität scheint nicht mehr aufzuhalten zu sein: Im vergangenen Jahr haben Elektrofahrzeuge bei den Neuzulassungen einen Marktanteil von über 14 % erreicht, somit konnten die E-Autos ihren Absatz gegenüber 2019 fast verdoppeln. Mit dem Siegeszug der voll- oder teilelektrisch angetriebenen Fahrzeuge nimmt auch die Nachfrage nach Ladestationen in den heimischen Garagen zu.

Fahrzeuge, die an der Steckdose aufgeladen werden können, Plug-in-Hybride und reine Elektroautos, werden immer populärer. Die Elektrofahrzeuge haben im Dezember 2020 in der Schweiz bei den Neuzulassungen einen Marktanteil von 26,0 % erreicht, d.h. jedes vierte verkaufte Fahrzeug fährt ganz oder teilweise mit externem Strom vom Netz. Über das ganze vierte Quartal ist es jedes fünfte, und über das ganze Jahr 2020 jedes siebte Auto. Die reinen Stromer erreichten im Dezember mit 15,8 % einen neuen Rekordstand: Jedes sechste verkaufte Auto hat keinen Verbrennungsmotor und keinen Auspuff mehr. Über das gesamte letzte Quartal des vergangenen Jahres betrug der Anteil Elektroautos beachtliche 11,4 %.

Entwicklung des globalen Automarkts

Bedingt durch die Coronakrise war 2020 ein sehr schwieriges Jahr für die Automobilbranche. Der Gesamtmarkt verzeichnete einen massiven Einbruch, es wurden 24 % weniger Fahrzeuge verkauft als noch im Vorjahr. Der prognostizierte Einbruch bei den Elektroautos (PEV) blieb jedoch aus. Im Gegenteil, die Elektroautos konnten im Jahresvergleich um 32 % zulegen und lagen mit ihrem Marktanteil für die ersten elf Monate 2020 bei knapp 4 %. Damit wurden die Erwartungen der Automobilbranche klar übertroffen. Mit dem aktuellen Wert steht man sogar kurz vor der Erreichung des Ziels der Roadmap Elektromobilität des Bundes. Der rasante monatliche Zuwachs zeigt, dass die Umstellung auf die elektrische Mobilität schneller vonstatten gehen könnte, als viele Analysten annehmen. Sie haben die reelle Marktentwicklung nicht oder falsch vorausgesehen und das Potential der Elektromobilität massiv unterschätzt. Aktuelle optimistische Schätzungen gehen von einem Marktanteil bei Neuverkäufen im Jahr 2025 von rund 60 % E-Autos aus.

Die Autohersteller sind mit über 300 elektrischen Modellen für den Europäischen Markt ins Jahrzehnt gestartet. Eine solch umfangreiche Produktauswahl sollte gemäss früherer Prognosen erst ab Mitte dieses Jahrzehnts zur Verfügung stehen. Gemäss neusten Marktanalysen kommen bis Ende 2022 weitere 430 Elektromodelle dazu, die meisten davon in der Mittel- und Oberklasse.

Elektroautos sind in der Anschaffung noch teurer, im Betrieb jedoch günstiger als herkömmlich angetriebene Fahrzeuge. Je nach Modell, Lebensdauer und anderen Faktoren unterscheidet sich, wie viele Kilometer zurückgelegt werden müssen, bis sich der Kostenvorteil zeigt. Jüngste Studien belegen jedoch, dass bereits 2024 die Herstellung eines Elektroautos günstiger sein wird als die eines herkömmlichen Fahrzeuges. Damit wird die Elektromobilität bis auf Weiteres die von den Konsumentinnen und Konsumenten am besten akzeptierte alternative Antriebsart sein. Hinzu kommt, dass die Europäische Kommission Massnahmen zugestimmt hat, um die Treibhausgasemissionen bis 2030 um 55 % zu reduzieren. Dies ist notwendig, um bis 2050 klimaneutral zu werden. Der sogenannte « grüne Deal » sieht vor, dass 2035 keine Verbrenner mehr zugelassen werden dürften.

Das Schweizer Ladenetz wächst

Die Anzahl der öffentlichen Ladestellen hat 2020 in der Schweiz gegenüber dem Vorjahr um 17,4 % zugenommen. In Europa betrug die Zunahme gar 28,3 %. Rund 20 % der Ladetransaktionen passieren im öffentlich zugänglichen Raum. Dabei ist die Ladeleistung abgestimmt auf die typische Verweildauer eines Fahrzeuges am Standort. Deshalb finden sich hier die ganze Bandbreite der möglichen Ladearten von « Langsamladen » mit 3,7 kW bis zum « Schnellladen » mit 150 kW. Der grosse Anteil der Ladetransaktionen, nämlich rund 80 %, findet jedoch im privaten oder nicht öffentlich zugänglichen Raum statt. In den meisten Fällen über eine Heimladestation. Für das private Laden sind keine hohen Ladeleistungen notwendig. Im Normalfall wird das Fahrzeug in der Nacht mit geringen Stromstärken geladen.

Der stetig wachsende Anteil von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen stellt zukünftig spezielle Anforderungen an die benötigte Ladeinfrastruktur. Diesem Umstand ist insbesondere bei Neubauten Rechnung zu tragen. Auch wenn das Elektroauto beim Einzug noch nicht in der Garage steht, sollten bereits bei der Planung die notwendigen Vorbereitungen getroffen werden, um später eine Ladestation einfach und günstig installieren zu können.

Bei Neu- und Umbauten empfiehlt es sich deshalb, die grösstmögliche Anzahl an Parkplätzen so bereitzustellen, dass sie mit einer Ladeinfrastruktur ausgestattet werden können. Dafür ist eine ausreichende Anzahl Leerrohre, Trassen und Stromschienen sowie Platzreserven in den Verteilern vorzusehen, um erhebliche Folgekosten einzusparen. In Mehrparteiengebäuden gilt es abzuwägen, ob jede Ladestation mit einer Verrechnungsmessung ausgestattet werden soll. Zudem ist ab der zweiten Ladestation bei der Planung das elektrische Lastmanagement zu berücksichtigen, um teure Lastspitzen zu reduzieren und bei vorhandenen Produktionsanlagen, wie z. B. Photovoltaik, den Eigenverbrauch zu erhöhen.

Elektromobilität und Photovoltaik

Elektromobilität und Photovoltaik sind zwei wichtige Eckpfeiler der Energiezukunft und gehören deshalb zusammen. Denn mit erneuerbarem Strom vom eigenen Dach kann die Ökobilanz des Elektroautos noch einmal deutlich gesteigert werden. Die Eigenverbrauchsoptimierung hat bei den aktuellen Rückliefertarifen eine hohe Priorität, um eine Photovoltaikanlage wirtschaftlich betreiben zu können. Es ist deshalb nur sinnvoll und effizient, den selbstproduzierten Strom direkt vor Ort zu verbrauchen, oder, wenn möglich, sogar zwischenzuspeichern. Mit Elektromobilität kann der Eigenverbrauchsanteil markant erhöht werden.

Elektrofahrzeuge werden im Haushalt in der Regel tagsüber genutzt, meistens für Arbeits-, Einkaufs- und Freizeitverkehr. Ist in Verbindung mit der PV-Anlage ein Stromspeicher installiert, kann der tagsüber gespeicherte Strom dazu genutzt werden, das Elektrofahrzeug über Nacht aufzuladen. Das Elektrofahrzeug kann natürlich auch tagsüber mit den Überschüssen der PV-Anlage aufgeladen werden. Hierzu ist ein intelligentes Lademanagement ( Smart Charging ) notwendig. Dieses sorgt dafür, dass die Ladeleistung automatisch an den verfügbaren Überschuss der PV-Anlage angepasst wird. Ist das Elektrofahrzeug vollgeladen und es bestehen immer noch Überschüsse, die weder durch den Eigenverbrauch noch durch einen weiteren Speicher aufgenommen werden können, wird der überschüssige Strom der PV-Anlage in das öffentliche Stromnetz eingespeist.

Ein intelligentes Lademanagement übernimmt aber noch weitere Aufgaben während des täglichen Ladebetriebs. Mit die wichtigste ist ein sogenanntes Lastmanagement, um teure Lastspitzen zu vermeiden, indem die Ladevorgänge automatisch zeitlich gestaffelt oder gestreckt werden. Um eine bestmögliche Optimierung zu erreichen, werden auch die aktuelle Gebäudelast bzw. die Einspeisung einer eventuell vorhandenen Solaranlage stets berücksichtigt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass ein Lastmanagement im Vergleich zum ungesteuerten Laden zwischen 30 und 70 Prozent der Kosten einspart.

Bei der Auswahl eines solchen Systems sollte auf ein herstellerunabhängiges System gesetzt werden, damit die passenden Ladestationen je nach Anforderungen optimal eingesetzt werden können. Weiter sollte ein solches System flexibel und skalierbar sein. Heute mögen zehn Ladepunkte an einem Standort reichen, in naher Zukunft werden aber vielleicht schon die doppelte oder dreifache Anzahl Ladepunkte benötigt. Ein skalierbares System, welches auf offenen Schnittstellen und Standards beruht, wächst mit den sich ändernden Anforderungen mit und kann jederzeit um zusätzliche Ladepunkte und Funktionen erweitert werden. Gleichzeitig berücksichtigt es schon heute Innovationen, die zum Teil erst in einigen Jahren im Massenmarkt relevant werden.

Die optimale Ladeinfrastruktur

Das ideale Elektroauto zu finden wird für viele Kaufinteressenten aufgrund der stark zunehmenden Modellvielfalt immer schwerer, denn zur Zeit kommen monatlich neue Fahrzeuge auf den Markt. Bei der Wahl der passenden Ladeinfrastruktur scheint die Herausforderung nochmals grösser. Mit Begriffen wie « Hardware-Lock-in » oder « Stranded-Assets » konfrontiert tun sich Hauseigentümer oder Bauherren ziemlich schwer und sind auf die fachmännische Beratung des Elektroinstallateurs und von Spezialisten angewiesen. Auch bei Industriebetrieben und Unternehmen, die beabsichtigen, ihren Fuhrpark auf Elektromobilität umzurüsten, ist eine kompetente und beratende Unterstützung unumgäglich.

Entscheidend dabei ist immer die ganzheitliche Betrachtung aller Bedürfnisse. Denn diese dient als Grundlage für Konzeption, Planung und Realisation. Das perfekte Zusammenspiel aller Komponenten ist dabei zwingend und hilft nicht nur im Aufbau, sondern auch im laufenden Betrieb Kosten zu sparen.

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Quellen: TCS – Swiss eMobility, Bundesamt für Strassen – ASTRA, energie360.ch, Protoscar