Große Fahrzeuge könnten große Vorteile für Stromversorger bedeuten

Versorgungsunternehmen können von der zunehmenden Einführung von Elektro-Lkw und -Bussen in ihren Flotten stark profitieren. Tatsächlich werden einige Elektrofahrzeuge den Betrieb des Stromnetzes einfacher, billiger und sauberer machen. Der Haken ist jedoch, dass sie für die kommende Welle angemessen planen müssen.

Es ist leicht zu verstehen, warum Energieversorger die Elektrifizierung schnell angenommen haben: Die Verbrauchernachfrage nach Strom ist nach der Großen Rezession stagniert, während die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen (EVs) nur zugenommen hat. Doch die Versorgungsunternehmen und ihre Kunden werden von der aufkeimenden Zunahme der Flotteneinführung von Elektro-Lkw und -Bussen noch mehr profitieren.Tatsächlich können Elektrofahrzeuge unter bestimmten Umständen tatsächlich dazu beitragen, das Stromnetz billiger, sauberer und einfacher zu betreiben.Das hört sich vielleicht etwas rückständig an, aber es ist wahr und es gibt nur einen Haken:Versorgungsunternehmen müssen dafür planen.

Durch proaktive Pläne zur Befriedigung der neuen Stromnachfrage der Verbraucher können Energieversorger verhindern, dass der Fortschritt der Elektrifizierung mittlerer und schwerer Lasten ins Stocken gerät. Aber warum sind diese Fahrzeuge wichtig? Lesen Sie weiter unten, um zu erfahren, wie der Übergang zu Elektro-Lkw, Transportern und Bussen viele Vorteile für Versorgungsunternehmen, Flottenbetreiber und Tarifzahler bieten kann, und werfen Sie einen Blick auf unser Whitepaper zu diesem Thema, um einen tieferen Einblick zu erhalten.

Lkw und Busse gehören zu einer besonderen Kategorie von Fahrzeugen, die für den Transport schwerer Lasten mit einem Gewicht von mehreren Tonnen ausgelegt sind. Es wird die meisten Leser nicht überraschen, herauszufinden, dass ihre Größe einer der Gründe dafür ist, dass sie einen großen Beitrag zu den jährlichen Kohlendioxidemissionen leisten. Der andere Grund dafür, dass sie hohe Emissionen verursachen, ist, dass diese Fahrzeuge hauptsächlich mit Dieselkraftstoff betrieben werden.Eine Gallone Diesel stößt etwa 15 % mehr Kohlendioxid aus als eine Gallone Benzin, und Lkw und Busse verbrauchen viele Gallonen.

Beim Verbrennen von Diesel entstehen auch schädliche Dieselpartikel (PM), die für eine Reihe von Gesundheitsproblemen verantwortlich sind. Der Zusammenhang zwischen der Verbrennung fossiler Brennstoffe und negativen Auswirkungen auf die Gesundheit ist ebenfalls keine Neuigkeit, es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Dieselpartikel stark lokalisiert in den Gemeinden auftreten, in denen der Kraftstoff verbrannt wird. Und Untersuchungen zeigen, dass alte Siedlungspraktiken wie Redlining dazu führen, dass farbige Gemeinschaften eher in der Nähe von Autobahnen, Lagerhäusern, Lkw-Terminals und Häfen liegen, also Standorten mit viel Lkw-Verkehr und damit höheren Diesel-Feinstaubwerten.

Warum brauchen wir überhaupt so große Fahrzeuge? In vielen Fällen sind mittelschwere und schwere Fahrzeuge (M/HD) auf Arbeitszwecke wie Fracht- oder Paketzustellung spezialisiert und bieten sogar wichtige Dienste wie Busse für den Personentransport oder kommunale Flotten für Hygiene oder Notfalleinsätze. Hier kommt die Elektrifizierung ins Spiel: Die Tatsache, dass diese Fahrzeuge groß sind, viel fahren und mit schädlichen Schadstoffen in Verbindung gebracht werden, bedeutet, dass sie möglicherweise tatsächlich das Potenzial haben, zu einer Netzressource mit einer Vielzahl von Vorteilen zu werden.

Die Elektrifizierung des Transportwesens findet nicht im luftleeren Raum statt. Stattdessen geschieht dies parallel zu einem Übergang, der bereits im Stromsektor im Gange ist. Fossiles Gas ist der vorherrschende Brennstoff in der Region, aber die Ressourcen, die das Stromnetz mit Strom versorgen, können je nach Tageszeit und Jahreszeit im Laufe des Jahres variieren. Die zur Stromerzeugung in einem bestimmten Zeitraum verwendeten Ressourcen sind Teil dessen, was die Vorteile bestimmt, die mit der potenziellen Nutzung von Elektrofahrzeugen als Netzressource verbunden sind, sowie die Nettoemissionsreduzierungen durch die Elektrifizierung.

Wichtig ist, dass auch die Menge der Erzeugung variiert. Versorgungsunternehmen stehen vor der schwierigen Aufgabe, das Angebot minutengenau auszugleichen, um die Nachfrage zu decken. Versorgungsunternehmen müssen zu bestimmten Zeiten mehr Strom erzeugen und liefern, normalerweise tagsüber, wenn die Last ihren „Höhepunkt“ erreicht und die Kunden die meiste Energie verbrauchen. Saisonale Spitzen werden auch durch die Stromnachfrage der Verbraucher bestimmt. Typischerweise weisen Winter und Sommer aufgrund des Energieverbrauchs beim Heizen bzw. Kühlen höhere Spitzenwerte auf. Werfen wir zum Beispiel einen Blick auf North Carolina, wo der Spitzenstrombedarf tendenziell an Sommernachmittagen und Wintermorgen auftritt, während Tage mit geringerer Last häufiger im Frühling und Herbst vorkommen.

Und diese Schwankung kann sich auch auf die zur Stromerzeugung eingesetzten Ressourcen auswirken, da einige Kraftwerkstypen besser dafür geeignet sind, kurzfristig oder bei Spitzenzeiten mit der Energieerzeugung zu beginnen. Da der Energiesektor mit dem bestehenden Energiebedarf der Verbraucher zurechtkommt, mag es kontraintuitiv erscheinen, dass Elektrofahrzeuge, insbesondere große wie mittelschwere und schwere Lkw, möglicherweise von Vorteil sein könnten. Aber Tatsache ist, dass sie es können Helfen Sie dabei, diese Aufgabe leichter zu bewältigen, indem Sie die elektrische Last so gestalten, dass der Bedarf auch in bestimmten Zeiträumen, beispielsweise über Nacht, aufrechterhalten wird. Programme, die die Ladelast von Elektrofahrzeugen an den Zeitrahmen anpassen, in dem die Ressourcen verfügbar sind, und nicht umgekehrt, machen es auch einfacher, Zeiten geringerer Belastung zu vermeiden.Elektrofahrzeuge sind auch in Versorgungssystemen mit hoher Verbreitung erneuerbarer Energien wertvoll, da sie so gesteuert werden können, dass sie überschüssige Solar- oder Windenergie nutzen, die andernfalls möglicherweise eingeschränkt werden müsste.

Aber wie können wir M/HD-Fahrzeuge dazu bringen, zum richtigen Zeitpunkt zu laden und Spitzenlast zu vermeiden? Nun, es gibt tatsächlich eine Vielzahl von Ansätzen, die bestehende Versorgungsplanungs- und Regulierungspraktiken nutzen.

Die Umkehrung des Gleichgewichts zwischen Angebot und Nachfrage besteht darin, dass Versorgungsunternehmen versuchen, die Verbrauchernachfrage an Zeiträume mit geringeren Ressourcenbeschränkungen anzupassen. Dies wird in der Regel durch Anreize, Programme und andere Methoden wie direkte Kontrolle erreicht. Wenn diese Idee auf Elektrofahrzeuge angewendet wird, spricht man von „Managed Charging“. Die Vorteile des verwalteten Ladens insbesondere von M/HD-Fahrzeugen sind aufgrund der Allgegenwart der Flotten und der großen Batteriegrößen dieser Fahrzeugtypen erheblich. Dies macht sie zu einer potenziell bedeutenden Netzressource: eine große, variable Last, die idealerweise dazu angeregt werden kann, auch flexibel zu sein.

Eine der am häufigsten verwendeten Formen der verwalteten Abrechnung sind Time-of-Use-Tarifstrukturen (Time-of-Use, TOU). Hierbei handelt es sich um eine passive Form des Lademanagements, bei der die Strompreise genutzt werden, um die Ladenachfrage an den gewünschten Zeitrahmen anzupassen. Die TOU-Tarife variieren in der Regel je nach Tageszeit im Verhältnis zur Spitzennachfrage, z. B. zu Spitzenzeiten, außerhalb der Spitzenzeiten oder zu Spitzenzeiten oder zu Stundenpreisen in Echtzeit.

Ein anderer Ansatz besteht darin, dass Energieversorger aktiv verwaltete Ladevorgänge nutzen. Die Grundidee des aktiv verwalteten Ladens besteht darin, dass Energieversorger auf Spitzenlastzeiten oder andere Ereignisse mit Auswirkungen auf das Netz reagieren können, indem sie die Elektrofahrzeuge direkt steuern. Als Gegenleistung für irgendeine Form der Entschädigung gestatten Fahrer oder Flottenbetreiber einem Versorgungsdienstleister, die Kontrolle über die Geschwindigkeit, den Zeitpunkt und die Verfügbarkeit der Fahrzeugaufladung zu übernehmen. Es besteht ein erheblicher potenzieller Wert, aber Fahrer und Flottenbetreiber zögern möglicherweise verständlicherweise, die direkte Kontrolle über das Laden ohne oder mit wenigen Vorbehalten abzugeben. Versorgungsunternehmen sollten versuchen, verschiedene Ansätze zur Strukturierung von Programmanforderungen und Anreizen zu testen, um diese Bedenken auszuräumen.

Bidirektionales Laden, manchmal auch als Vehicle-to-Grid (V2G) bezeichnet, ist eine fortschrittlichere Implementierung des verwalteten Ladens, die es ermöglicht, Energie von einem Elektrofahrzeug in das Netz zu fließen, wenn der Energieversorger dies verlangt. Das Ziel von V2G besteht im Wesentlichen darin, eine vollständig geladene Elektrofahrzeugbatterie als eine Form der verteilten Speicherung zu nutzen, die für den Versand verfügbar ist. Dabei kommt spezielle Ausrüstung zum Einsatz und wird im Allgemeinen immer noch nur in Pilotprogrammen eingesetzt. Einige Fahrzeugtypen wurden jedoch aufgrund ihrer Betriebspläne bereits als gute potenzielle Kandidaten für V2G identifiziert. Es wird beispielsweise nicht erwartet, dass Schulbusse an Sommernachmittagen in Betrieb sind, wenn die Stromversorger in North Carolina tendenziell Spitzenlasten verzeichnen. Dies bedeutet, dass Schulbusse als Netzspeicherressourcen genutzt werden könnten, um Stromspitzen in Zeiten hoher Nachfrage tatsächlich zu reduzieren.

Sowohl passiv als auch aktiv verwaltete Ladeprogramme bieten Vorteile für Stromversorger und Kunden von Elektroflotten.Durch die Umleitung des Ladevorgangs außerhalb von Zeiten möglicher Netzengpässe und sogar die Nutzung von Fahrzeugbatterien als Energiespeicherressourcen im Stromnetz verfügen Energieversorger über Werkzeuge, die sie in Zeiten möglicher Netzengpässe nutzen können.Diese Einschränkungen können sich in einem Mangel an Erzeugungsressourcen während einer Spitzenlast oder einem extremen Wetterereignis äußern oder in Ausfällen im Verteilungs- oder Übertragungssystem, die den Stromfluss zu bestimmten Teilen des Netzes blockieren.

Der schwierigste Aspekt bei der Elektrifizierung größerer Fahrzeuge wird darin bestehen, den Strom dorthin zu liefern, wo er im Netz benötigt wird. Allzu oft werden Vorschläge zum Ausbau der Stromerzeugung fälschlicherweise als Lösung zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Belastbarkeit zitiert, obwohl diese Probleme tatsächlich auf einer viel lokaleren Ebene auftreten. Das Netz ist ein komplexes System aus Stromleitungen unterschiedlicher Spannung, Umspannwerken und Transformatoren, die gebaut wurden, um Strom von weit entfernten Kraftwerken zu den Verbrauchern zu transportieren. Das Verteilungssystem ist der Teil des Netzes, der normalerweise viel näher am Ort des Stromverbrauchs liegt. Und da Ladestationen mit schnelleren und leistungsstärkeren Ladefunktionen (hauptsächlich Gleichstrom-Schnellladen oder DCFC) eingesetzt werden, kann es sein, dass der Energieversorger zusätzliche Upgrades der Verteilungsinfrastruktur wie Umspannwerke, Einspeisungen und Transformatoren benötigt, um diese Ladegeräte unterzubringen.

Bei größeren Elektrofahrzeugen gibt es mehrere Herausforderungen, die das Vertriebssystem belasten können. Eine besteht darin, den Standort der neuen Last zu bestimmen, da dieser viel schwieriger zu bestimmen ist als etwas Stationäres wie ein Haus oder ein Geschäftssitz. Dies wird eine Herausforderung für die Versorgungsunternehmen sein, da sie dies tun müssenproaktive Vertriebsplanung und Implementierung von Upgrades, um den Elektrifizierungsanforderungen immer einen Schritt voraus zu sein. Kunden, die eine Flotte von M/HD-Fahrzeugen elektrifizieren, können möglicherweise nicht die Installation von Ladegeräten und die Lieferung von Fahrzeugen verzögern, um mehrere Jahre darauf zu warten, dass Energieversorger projektspezifische Upgrades durchführen. Wenn das zur Norm wird, wird sich die Elektrifizierung dieser Fahrzeuge deutlich verzögern.

Versorgungsunternehmen müssen die Elektrifizierung auf einer sehr detaillierten Ebene vorhersagen, möglicherweise bis hin zur Einspeise- oder Stromkreisebene, und wahrscheinlich mehrere mögliche Elektrifizierungsszenarien in unterschiedlichen Zeiträumen berücksichtigen, um Schwachstellen in ihren Systemen zu identifizieren und mit der Durchführung von Modernisierungen zu beginnen.

Ohne eine ordnungsgemäße Verteilungsplanung und die Umsetzung gesteuerter Ladevorgänge könnten Energieversorger unbeabsichtigt zum Hindernis für die Elektrifizierung mittelschwerer und schwerer Nutzfahrzeuge werden, anstatt davon zu profitieren. Um diese Situation zu vermeiden, haben wir die folgenden Empfehlungen für Energieversorger, Energieregulierungsbehörden und politische Entscheidungsträger:

Schauen Sie sich unsere Analyse in unserem neuesten Whitepaper „Bewertung der Elektrifizierung von Mittel- und Schwerlastfahrzeugen“ genauer an.