E-volution - Der Kreislauf von Energie und Fortbewegung

„Bis 2030 wird die Mobilitätswelt den größten Wandel seit dem Übergang vom Pferd zum Auto zu Beginn des 20. Jahrhunderts erlebt haben.“ Diese selbstbewusste Aussage des Vorstandsvorsitzenden der Volkswagen AG Herbert Diess lässt ganz klar durchblicken, dass der Elektromobilität eine blühende Zukunft bevorsteht. Überall auf der Welt steigt der Verkauf von Elektrofahrzeugen bereits exponentiell und ab 2035 sollen in der EU nur noch klimaneutrale Autos zugelassen werden. Auch in Luxemburg lässt sich ein rasanter Anstieg beobachten. Während im Jahr 2020 noch 2.195 von insgesamt 426.228 angemeldeten Fahrzeugen einen Elektroantrieb hatten, zählte man im Jahr 2021 bereits 4.444 E-Autos. Das ist mehr als das Doppelte. Und der Trend zeigt stetig nach oben. „Die Umsätze auf dem weltweiten Smartphone-Markt, einschließlich App-Stores, betrugen im vergangenem Jahr 500 Milliarden US-Dollar. Der Automobilmarkt wird bis 2030 voraussichtlich auf ein Volumen von 5 Billionen Euro anwachsen – das ist das Zehnfache!“, behauptet Herbert Diess.

Auf den ersten Blick scheint diese Zahl fast astronomisch und man stellt sich berechtigterweise die Frage, wie diese Summe denn eigentlich zustande kommt. Einen Teil davon stellt selbstverständlich der Verkauf von Autos dar. Und der Rest setzt sich zusammen aus einem Netzwerk von unterschiedlichen Infrastrukturen und Akteur*innen, das die elektrische Fortbewegung überhaupt erst möglich macht – oder anders gesagt: aus dem Kreislauf von Energie und Fortbewegung. Und genau diesem werden wir genauer auf den Grund gehen.

Beginnen wir am besten an der Ladestation selbst. Eigentlich hat jeder, der über einen öffentlichen Parkplatz verfügt, die Möglichkeit, eine oder mehrere solcher Stationen zu installieren und zu betreiben. Dabei sind Marke und Bauart komplett dem*r Besitzer*in der jeweiligen Station überlassen. Selbstverständlich ist es bei einer Ladestation an einer Autobahn am sinnvollsten, in DC-Schnellladegeräte zu investieren, um Langstreckenreisenden ein optimales Ergebnis zu bieten. Unternehmen, die sich dagegen auf Ladestationen bei Restaurants oder Einkaufszentren konzentrieren, benötigen hingegen „nur“ die langsameren und billigeren AC-Ladegeräte. Sobald ein*e Betreiber*in die geeignete Hardware erworben hat, kann er*sie diese installieren und die Ladestationen an das lokale Stromnetz anschließen. Er*Sie schließt dann in der Regel einen Vertrag mit einem Energieversorger ab, um die Ladestationen mit Strom zu versorgen und diesen Strom dann an die Autofahrer*innen weiterzuverkaufen.

Damit diese Ladestationen von so vielen Nutzer*innen wie möglich verwendet werden können, müssen sie erstmal an das lokale, regionale oder sogar europäische Netzwerk angebunden werden. Und hier kommen die Charge Point Operators (CPO) und die Mobility Service Providers (MSP) ins Spiel. Sie stellen zwei entscheidende und voneinander abhängige Bausteine eines Ladenetzwerks dar, welche die Ladestationen für Elektrofahrzeuge gemeinsam installieren und verwalten.

Ein CPO ist ein Unternehmen, welches ein Netzwerk von Ladestationen betreibt. Es verwaltet die Backend-Technologie und sorgt dafür, dass das Ladenetzwerk für Elektrofahrzeuge rund um die Uhr betriebsbereit, zugänglich und stabil ist. Entweder besitzen und betreiben CPOs ihre eigenen Ladestationen oder sie managen sie für Dritte.

Während ein CPO also die Ladeinfrastruktur verwaltet und einrichtet, bietet ein MSP diese Ladeinfrastruktur den Kund*innen an, wobei er dem*r Ladestationsbesitzer*in oder dem CPO behilflich ist, mit seinen Ladestationen Geld zu verdienen. Konkret bedeutet dies, dass der MSP Ladekarten ausstellt, mit denen der*die Endnutzer*in sein*ihr Fahrzeug an allen Stationen des jeweiligen Netzwerks aufladen kann. Daneben kümmert er sich außerdem um die Zahlungsoptionen und die Abrechnung. Ein MSP kann mehrere CPOs in sein Netzwerk einbinden und ermöglicht seinen Endnutzer*innen somit den Zugriff auf ein noch größeres Netz von Ladestationen. Über eine speziell dafür entwickelte App bietet der MSP seinen Nutzer*innen eine einfache Art und Weise, die unterschiedlichen Ladestationen des Netzwerks im ganzen Land und in ganz Europa ausfindig zu machen.

Jede*r Betreiber*in von einer oder mehreren Ladestationen kann sein*ihr Ladenetzwerk vielen unterschiedlichen MSPs zur Verfügung stellen. Um kompatible MSPs zu finden und sich mit ihnen zu vernetzen, haben die CPOs die Möglichkeit, ihr Netzwerk für Roaming-Unternehmen zu öffnen. „Das funktioniert eigentlich genauso wie Tinder“, schmunzelt Marvin Rassel, Koordinator bei SWIO in Luxemburg. Hier findet man also immer die passenden Matches.

So wie man sein Telefon auf Reisen im Ausland weiter benutzen kann, indem man sich über lokale Netze verbindet, können E-Autofahrer*innen ihre Fahrzeuge über andere E-Mobilitäts-Ladenetze im Ausland aufladen. Für die MSPs bedeutet dieses Roaming auch eine Erweiterung der potenziellen Nutzerbasis, da sie ihr Netzwerk für E-Fahrer*innen öffnen, die eigentlich in anderen Ladenetzwerken registriert sind. Durch diese Vereinfachung und Harmonisierung der Ladenetzwerke kann ein schnelles und unkompliziertes E-Mobility-Wachstum gewährleistet werden. Da der Markt für Ladestationen stetig wächst, verschwimmen die Grenzen zwischen CPOs und MSPs zunehmend, und die beiden Unternehmenstypen lassen sich immer schwerer voneinander unterscheiden. In vielen Fällen ist der CPO auch gleichzeitig der MSP einer Ladestation.

In Luxemburg stellt das Unternehmen SWIO seinen Kund*innen beispielsweise ein komplettes Lademanagementsystem für Elektro- und Plug-in-Hybridfahrzeug zur Verfügung, unabhängig davon, ob das Auto privat oder geschäftlich genutzt wird. Dank der SWIO-App und der SWIO-Ladekarte kann man nicht nur bequem von zu Hause aus laden, sondern man hat auch die Möglichkeit, über 200.000 öffentliche Ladestationen in ganz Europa zu nutzen. Beim Kauf eines Elektroautos erhält man seine ganz persönliche Ladekarte sowie den Zugriff auf eine eigens dafür entwickelte App und man erhält sämtliche Informationen über die unterschiedlichen Abo-Alternativen.

Jede*r Ladestationsbesitzer*in kann seinen*ihren eigenen Tarif z.B. auf Basis des abgeschlossenen Stromvertrags festlegen. Durch die mit den Besitzer*innen geschlossenen Verträge verdienen sowohl die CPOs als auch die MSPs und die Roaming-Unternehmen ihren Teil daran, indem sie auf diesen festgelegten Preis einen gewissen Prozentsatz hinzurechnen. Die Summe davon bestimmt dann den Preis, den der*die Endnutzer*in an der Ladestation zahlen muss. Herbert Diess, der Vorsitzende der Volkswagen AG ist sich in einer Sache auf jeden Fall sicher: „Das Elektroauto wird dank der Skaleneffekte und der Fortschritte in der Batterietechnologie mit der Zeit immer günstiger. Der Preis für Mobilität wird unter das heutige Niveau fallen.“

Schaut man sich jedoch die aktuellen Energiepreise an, wagt man an dieser Aussage zu zweifeln. „Auf dem Spot-Markt hat sich der Strompreis teilweise verfünf- bis versiebenfacht“, erklärt Dr. Gaston Trauffler, Head of Industrial Policy bei der Fedil. Und das werden auch die Endnutzer*innen mittel- oder längerfristig, wenn auch nicht auf dem gleichen Niveau, zu spüren bekommen. Nun ist es wichtig, dieser drastischen Preiserhöhung entgegenzuwirken. „Wenn Sie mich fragen, gibt es zwei Möglichkeiten, um den Preis wieder zu senken: Einerseits der massive Ausbau von erneuerbaren Energien und andererseits eine Reform des Strommarktes“, erklärt Dr. Trauffler. „Die gute Nachricht ist, dass es heute auf dem Strom viel niedrigere Mindeststeuern als auf dem Benzin gibt. Das ist eine gute Sache. Um die Elektrifizierung in der Mobilität aber auch in der Industrie zu fördern müssen wir es nun wieder schaffen den Preis des Stroms auf den Spot-Märkten zu senken“.

Es wäre theoretisch vorstellbar, dank regionaler Power Purchase Agreements, den grünen Strom, der produziert wird, teilweise den Ladestationen vorzubehalten, und den Ladestationsbetreiber*innen diesen dann zu einem Gestehungspreis plus Netzkosten zu verkaufen. Auf diese Weise wäre es möglich, billigeren Strom für die Elektromobilität anzubieten. „So könnte man die Elektromobilität fördern, sogar während die Marktpreise hoch sind. Doch dieser Ansatz ist eigentlich nicht sehr wünschenswert“. Besser wäre, wenn es gelänge den Preis allgemein wieder zu senken, fährt Trauffler fort. Und das könne letztendlich nur gelingen, wenn die Stromproduktion in Europa nicht mehr auf die Verstromung von Kohle oder Gas angewiesen wäre, sondern zu jeder Zeit durch genügend erneuerbare Energiequellen abgedeckt werden könnte.

Das kleine Luxemburg ist heute ein Teil des deutschen Netzes und bezieht über 80 Prozent seines Stroms aus Deutschland. Innerhalb eines Netzes gibt es Schwankungen, denn die Stromnachfrage entspricht selten zu 100% dem Stromangebot. Um das Netz trotz dieser Schwankungen stabil zu halten, benötigen die Netzbetreiber kurzfristig verfügbare Kapazitäten, die sogenannte Regelenergie, mit der Ihre Regelzone im Gleichgewicht gehalten wird. Nicht nur steuerbare erneuerbare Energiequellen wie z.B. Wasserkraftwerke aber auch Kohle- oder Gaskraftwerke eignen sich für die Bereitstellung von Regelenergie – auch Notstromaggregate oder, Stromspeicher und -wandler sowie Unternehmen mit steuerbaren Lasten können zur Regelenergie beitragen. Und diese notwendige Verteilung der Lasten im Netz regelt Deutschland unter anderem auch für Luxemburg. Leider gibt es ungenügende Verbindungen zwischen allen europäischen Ländern und Regelzonen. „Idealerweise wäre ganz Europa durch eine riesige Kupferplatte miteinander verbunden. Auf diese Weise könnte man beispielsweise ein Wasserkraftwerk in Schweden anschmeißen, wenn es in Portugal einen Strommangel gibt“, erklärt Dr. Gaston Trauffler.

Wenn dies funktionieren würde, könnte man erneuerbare Energien viel effizienter dorthin verteilen, wo sie tatsächlich gebraucht werden und sie somit voll und ganz ausnutzen. So wäre es zum Beispiel möglich, Solarenergie in sonnigeren Ländern, sowie Windenergie in windigeren Gegenden Europas zu generieren und diese dann in ganz Europa zu benutzen.

Und genau diese Art fortschrittlicher Ideen versucht man auch auf den Färöer-Inseln zu implementieren. Diese im Nordatlantik liegende Inselgruppe stellt nämlich einen interessanten und einzigartigen Mikrokosmos dar, sowohl was das Strommanagement als auch die Förderung von nachhaltigen Energien angeht.

Terji Nielsen ist Head of R&D Department bei der Stromgesellschaft SEV auf den Färöer-Inseln, wo man sich ganz besonders für die Förderung und Entwicklung nachhaltiger Energien stark macht. Seit 23 Jahren arbeitet er bei der SEV und leitet seit etwa fünf Jahren die dortige R&D-Abteilung. Die Hauptaufgabe seines Teams besteht darin, sich ganz konkret mit unterschiedlichen Zukunftstechnologien zu befassen und herauszufinden, wie man das ehrgeizige Ziel erreichen kann, die Stromerzeugung bis 2030 kohlenstoffneutral zu gestalten.

„Als Insel müssen wir die gesamte Stromversorgung eigenständig aufrechterhalten und die Stabilität und Qualität der Versorgung zu jeder Zeit sicherstellen“, erklärt Terji. 1921 wurde das erste Wasserkraftwerk auf den Färöern gebaut, welche bis Anfang der 70er Jahre die vorherrschende Ressource war. Dann begann die Nachfrage enorm anzusteigen und es wurden eine ganze Reihe von Diesel- oder Heizölkraftwerken installiert. Lange Zeit benutzte man etwa 60 % fossile Brennstoffe und 40 % Wasserkraft. Doch vor 8 Jahren verkündeten die Färöer-Inseln dann ihre Vision bis 2030 und man begann nach weiteren Alternativen zu suchen. Wasserkraft allein war und ist nämlich keine alleinige Lösung, da durch den Bau von Stauseen oftmals kilometerlange Tunnel in die Berge gebohrt werden müssen, um Flüsse und Seen anzuzapfen, die daraufhin austrocknen.

„Wir haben jedoch auch sehr viel Wind. An verschiedenen Orten gibt es durchschnittliche Windgeschwindigkeiten von mehr als 10 Metern pro Sekunde. Und in den Sommermonaten nutzen wir etwas Solarenergie. Außerdem arbeiten wir gerade zusammen mit Unternehmen an Forschungsprojekten, um herauszufinden, ob die Gezeitenenergie eine weitere Alternative darstellen könnte. Wir befassen uns in diesem Sinne mit einer speziellen Technologie eines schwedischen Unternehmens namens Minesto, wobei ein Drachen aufs offene Meer hinausfliegt. Dabei müssen wir nun prüfen, ob dieser den rauen Bedingungen hier auf den Färöern standhalten kann“, erklärt Terji. Erst vor zwei Monaten haben sie die Genehmigung zum Bau eines riesigen Pumpspeichersystems erhalten. Somit können sie überschüssige erneuerbare Energie nutzen, um Wasser in ein Reservoir zu pumpen, welches dann wiederum dazu dient neue Energie zu erzeugen, wenn ein Mangel besteht.

Ähnlich wie in vielen anderen Ländern gibt es auf den Färöer-Inseln aktuell einen exponentiellen Anstieg von Elektrofahrzeugen. Über 800 Stück sind dort bereits unterwegs. Wenn diese alle jedoch mit erneuerbaren Energien betrieben werden sollen, muss ein ganz bestimmtes Problem gelöst werden. Was passiert nämlich dann, wenn es windstill ist? Was tun wir, wenn die Sonne nicht scheint? Wie garantieren wir einen permanenten Stromfluss? Kurz vor Beginn der Pandemie hatte ein in London ansässiges Unternehmen mit der SEV Kontakt aufgenommen, welches behauptet, eine Lösung für bidirektionales Laden gefunden zu haben. In diesem Bereich könnten die Färöer-Inseln als Versuchskaninchen dienen, da man in diesem Mikrokosmos die Resultate und Auswirkungen eines Testlaufs quasi umgehend wahrnehmen kann. „Wenn wir also die E-Fahrzeuge an der Systemstabilität teilhaben lassen können, gibt es vielleicht die Möglichkeit, Energie in das System zurückführen. Und wenn wir Probleme mit einem Windpark oder einem Wasserkraftwerk haben, können wir für 10 bis 15 Minuten Energie aus den Batterien [der E-Autos] beziehen, während wir andere Anlagen hochfahren.“

Ein Vehicle to Grid-Projekt in Dänemark hat ergeben, dass die Batteriekapazität der beteiligten Elektroautos unter dem bidirektionalen Laden nicht gelitten hatte. Ganz im Gegenteil: die Batterien sollen danach sogar in besserer Verfassung gewesen sein als vorher. An diesen fortschrittlichen Herangehensweisen werden sich hoffentlich in den nächsten Jahren noch viele weitere Länder inspirieren, damit bereits in sehr naher Zukunft die ganze Welt mit grünem Strom und nachhaltigen Energien funktionieren kann.