Eine Studie von Fraunhofer ISI und ICCT modelliert den künftigen Ladebedarf von E-Lkw in Europa. Vor allem an Depots und Verkehrsknoten können hohe lokale Netzlasten entstehen.

 

Der Strombedarf batterieelektrischer Lkw dürfte in Europa in den kommenden zwei Jahrzehnten stark steigen und sich zugleich auf wenige Standorte konzentrieren. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI) und des International Council on Clean Transportation (ICCT). Für Netzbetreiber liegt die Herausforderung damit vor allem in einzelnen Regionen mit hohen Leistungsbedarfen.

Für die Untersuchung haben die Autoren mit dem Modell VESUVIO den Ladebedarf in den 27 EU-Staaten sowie Großbritannien, Norwegen und der Schweiz bis 2045 räumlich und zeitlich untersucht. Berücksichtigt werden Depotladen und öffentliches Laden unterwegs. Die Ergebnisse werden auf Rasterflächen von rund 17 mal 20 Kilometern und in 15-Minuten-Intervallen abgebildet.

Im Szenario „Moderate Electrification“, das unter anderem Mautbefreiungen für emissionsfreie Lkw und das Emissionshandelssystem ETS 2 berücksichtigt, steigt der jährliche Ladestrombedarf auf rund 100 TWh im Jahr 2035 und etwa 200 TWh im Jahr 2045. Deutschland weist dabei den höchsten Bedarf auf. Für 2035 modelliert die Studie in diesem Szenario 475,4 GWh pro Woche, für 2045 sind es 835,8 GWh. Hochgerechnet entspricht das etwa 24,7 beziehungsweise 43,5 TWh im Jahr.

Das Rückgrat der Versorgung bleibt das Laden auf Betriebshöfen. Depotladen macht in den meisten Ländern mehr als 70 bis 80 Prozent des gesamten Energiebedarfs aus. Mehr als die Hälfte entfällt in allen Jahren und Szenarien allein auf das Depotladen regional eingesetzter Lkw. Öffentliches Laden unterwegs bleibt vor allem für den Fernverkehr und in Transitländern wichtig; dort kann sein Anteil 30 bis 50 Prozent erreichen.
 
Region um das Magdeburger Kreuz ist Hotspot
 
Für die Stromnetze ist vor allem die räumliche Konzentration relevant. In vielen Ländern entfällt auf das oberste ein Prozent der untersuchten Rasterflächen rund ein Viertel bis ein Drittel des gesamten Ladestrombedarfs. Von den Flächen mit dem höchsten Bedarf vereinen 10 Prozent etwa 60 bis 90 Prozent der benötigten Ladeenergie auf sich. Die Hotspots liegen vor allem an Güterverkehrskorridoren, Autobahnknoten, Logistikzentren sowie in Industrie- und Ballungsräumen.

Die Autoren verorten mögliche Engpässe insbesondere im Verteilnetz. Sie weisen darauf hin, dass die verfügbare Aufnahmekapazität der Mittelspannungsnetze regional stark variiert und Netzanschlüsse für hohe Leistungen lange Vorlaufzeiten haben können. Eine pauschale Zuordnung der Lade-Hotspots zu einer bestimmten Anschlussspannungsebene nimmt die Studie allerdings nicht vor. Unzureichende Verteilnetzkapazitäten könnten den Ausbau der Lkw-Ladeinfrastruktur verzögern.

Wie hoch der lokale Leistungsbedarf werden kann, zeigt die Modellierung der Spitzenlasten. In größeren Ländern mit starkem Güterverkehr erreichen die am höchsten belasteten Rasterflächen häufig 20 bis 50 MW. Für das Gebiet um das Magdeburger Kreuz weist das Modell 2035 beispielsweise eine Spitzenleistung von 22,4 MW bei einem Wochenbedarf von 1.445 MWh aus.

Die Herausforderungen für das Netz dürften deshalb zunächst punktuell auftreten. Entlang wichtiger Autobahnkorridore und an großen Depots könne erheblicher Netzausbau erforderlich werden, schreiben die Autoren. Für Netzbetreiber spricht dies aus Sicht der Studie für eine vorausschauende Planung in den klar erkennbaren Hotspots statt eines ausschließlich reaktiven Ausbaus nach einzelnen Anschlussanfragen.

Ein Teil der Anschlussleistung lässt sich über das Lademanagement beeinflussen. Für das Depotladen untersucht die Studie unkoordiniertes Laden mit bis zu 150 beziehungsweise 350 kW sowie eine optimierte Strategie mit Ladeleistungen bis 450 kW. Letztere verteilt die Ladevorgänge so, dass die maximale Depotlast und damit der erforderliche Netzanschluss möglichst gering ausfallen. Größere Batterien können Lastspitzen zusätzlich glätten, weil Zwischenladungen seltener nötig werden.

Die Studie prüft noch nicht, ob die vorhandenen Netze an den identifizierten Hotspots die modellierten Leistungen tatsächlich aufnehmen können. Die aktuelle Arbeit bildet zunächst die Nachfrageseite ab; regionale Netzbewertungen sollen in einem Folgebericht veröffentlicht werden. Damit bleibt die konkrete Netzverträglichkeit der Hotspots noch offen. Eine netzseitige Betrachtung haben die Fraunhofer ISI und ICCT allerdings bereits angekündigt.

Die Studie mit dem Titel „Spatiotemporal analysis of electric truck charging demand in Europe ” steht auf der Website des Fraunhofer ISI zum Download zur Verfügung. (fw)