Zukunftswelten 18.09.2009, 19:42 Uhr

Strom tanken bei Tempo 100  

Elektromobilität ist in aller Munde. Wenn nur ein Teil heutiger Visionen wahr wird, stehen technische Revolutionen an: Netzbetreiber nutzen Millionen Fahrzeugbatterien als dezentrale Speicher für volatilen Windstrom. Die IT- und Elektronikbranche macht Stromnetze intelligent, um ihre zunehmende Komplexität managen zu können. Und die Autobranche denkt laut über induktives Tanken nach. Die Forschung läuft auf Hochtouren. VDI nachrichten, Düsseldorf, 18. 9. 09, sta

Dabei werden die Städte ihr Gesicht verändern. „Immer mehr Menschen werden für Kurzstrecken auf leichte zwei- und dreirädrige Gefährte umsteigen“, prophezeit Lackmann. Weil sie im Crash mit Autos und Lkw keine Chance hätten, müsse räumliche Trennung her. „Der lautlose Elektroverkehr könnte sich über unseren Köpfen abspielen und dort munter mit Tempo 80 an allen Anderen vorbeiziehen.“ Forscher in Bielefeld würden solche Hochbahnsysteme im Labormaßstab bereits erproben.

Wie schnell Elektrofahrzeuge den Massenmarkt erobern, wird heiß diskutiert. Im Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität gibt die Bundesregierung 1 Mio. Elektrofahrzeuge bis 2020 als Ziel aus. Christian Malorny, Automobilexperte bei der Unternehmensberatung McKinsey, hält es für möglich, dass bis dahin jeder zehnte verkaufte Neuwagen ein Stromer ist. Genauso könnte es aber auch nur jeder Hundertste sein. „Es hängt von den Energiepreisen, den Fortschritten in der Batterietechnik und den Förderbedingungen ab, wie schnell sich Elektrofahrzeuge durchsetzen“, sagt er. Darum sei heute Denken in Szenarien angesagt, um Potenzial und Herausforderung der E-Mobilität zu erkennen.

Den Blick ins Ungewisse ist Gregor Hampel gewohnt. Jeden Tag versucht der Vattenfall-Ingenieur Stromangebot und Stromnachfrage in Hamburg und Berlin in Einklang zu bringen. Das wird immer schwieriger. Denn einerseits wandern industrielle Großabnehmer ab. Und auf der anderen Seite drängt oft mehr Windstrom in die Netze, als gebraucht wird. Doch darauf ist kein Verlass. Mit steigendem Anteil Erneuerbarer Energien wird es für Hampel und seine Kollegen immer komplexer, die Netze zu managen. Zum schwankenden Verbrauch kommen unberechenbare dezentrale Erzeuger.

Schon 2020 könnten 10 % aller Neuwagen Elektromobile sein

Als Ausweg sieht Hampel kommunizierende Stromzähler in intelligenten Stromnetzen. Die Zähler bekommen Preissignale aus dem Netz. Bei Überangebot schalten sie Kühlschränke oder Warmwasserboiler ein. Und ginge es nach Hampel, würden die schlauen Zähler bald auch möglichst vielen Elektrofahrzeugen das Startsignal zum Aufladen der Batterie geben. „Für uns sind die Autos weniger als Stromabnehmer denn als Regelgröße interessant“, sagt er. Der Ingenieur rechnet vor, dass 150 000 Elektrofahrzeuge, die ein Zehntel ihrer Batterieladung zurück ins Netz speisen, ein 750 MW Regelkraftwerk ersetzen.

Doch wie funktioniert das im Detail? Und warum sollten Kunden Strom, also Reichweite, an Netzbetreiber abtreten? Ludwig Karg beschäftigt sich genau mit diesen Fragen. Der Berater von B.A.U.M. Consult leitet die Begleitforschung des BMWi-Förderprogramms E-Energy. Darin arbeiten Spezialisten aus ITK- und Energiebranche zusammen am „Internet der Energien“. Sie wollen jene koordinierende Intelligenz in die Stromnetze integrieren, ohne die der dezentrale Ansatz kaum klappen wird. „Elektroautos könnten in Zukunft Strom makeln und so zu ihrer Refinanzierung beitragen“, meint der Experte. Bei Stromüberangebot könnten sie billig tanken und umgekehrt teuer verkaufen, wenn Netzbetreiber gegen Verbrauchsspitzen ankämpfen.

Als Vision klingt das überzeugend. Doch der Teufel steckt im Detail. Denn natürlich dürfen nicht alle Autos, Warmwasserboiler und Kühltruhen gleichzeitig auf die Preissignale anspringen. „Um solchem Schwarmverhalten vorzubeugen, wird es ausgefeilter Algorithmen und Geschäftsmodelle bedürfen“, so Karg. Beispielsweise ließe sich Flexibilität seitens der Kunden honorieren, um einen Ausgleich für entgangene Top-Margen zu schaffen.

Autos werden Stromerzeugern als Regelkraftwerke dienen

Karg sieht Intelligenz im Netz als „Startrampe der Elektromobilität“. Er erwartet mehr davon, als den bloßen Ersatz des Verbrennungsmotors. Die Gesellschaft müsse lernen, Mobilität neu zu denken. Den Anstoß dazu könnten die eingeschränkten Reichweiten der bisherigen E-Mobile geben. Ein Beispiel findet sich im Allgäu. Dort entwickelt E-Energy gerade neue Sharing-Konzepte. Basis ist ein heterogener Pool von Elektrogefährten: Fahrräder, Roller, Klein- und Sportwagen, Limousinen, Transporter – und sogar ein Traktor. Eine Leitzentrale hat ständig im Blick, wo sich welches Fahrzeug befindet und wie viel Strom in den Batterien ist – und sie hilft den Nutzern, lückenlose Mobilitätsketten mit jeweils geeigneten Fahrzeugen zu knüpfen. Im Versuch wollen die Konsortialpartner Algorithmen testen, mit denen sich ein solches Modell auf Zehntausende Fahrzeuge und Hunderttausende Nutzer übertragen lässt. Der Charme liegt laut Karg nicht nur darin, dass sich die Mobilitätskosten in Grenzen halten. Auch der Stromaustausch mit den Netzen ließe sich mit solchen gepoolten Flotten leichter organisieren. Das wiederum würde die Geschäftsmodelle der Sharing-Anbieter unterstützen.

Bleibt die Frage, ob Autos als dezentrale Regelkraftwerke immer an der Steckdose hängen müssen, wenn sie nicht unterwegs sind. „Das wäre lästig und setzt viele Steckdosen voraus“, sagt Wilfried Nietschke, Bereichsleiter Technologie Monitoring der Ingenieurgesellschaft Auto Verkehr (IAV). Er hat eine elegantere Lösung: Induktives Laden. Zunächst stationär, doch später seien durchaus „Lineartankstellen“ denkbar, an denen Autos bei Tempo 80 bis 100 nachladen. Nietschke betont, dass er keineswegs über Science-Fiction spricht. „Wir sind mit Ministerien und führenden Autoherstellern dabei, Standards für solche Systeme zu erarbeiten“, berichtet er. Induktive Stromübertragung sei in der Industrieautomation Stand der Technik. Auch Hersteller von Straßenbahnen würden sie bereits auf Versuchsstrecken erproben.

Das Ganze funktioniert wie ein aufgeschnittener Transformator. Eine im Boden installierte Spule induziert elektrische Spannung in eine zweite Spule am Fahrzeugboden. Dabei sind zwischen 3 kW und 10 kW Ladeleistungen möglich – bei Frequenzen von 60 kHz bis 80 kHz und unter 10 % Verlust. „Wir gehen davon aus, dass wir 10 cm bis 15 cm überbrücken können“, so der Ingenieur. Doch was ist mit den Magnetfeldern? Wie wird die Fahrzeugelektronik darauf reagieren? Oder Menschen mit Herzschrittmachern? „Die Forschung dazu läuft an“, erklärt er. Bei den Feldstärken sehe er aber vorerst kein Problem, die seien mit 500 µ-Tesla gering.

„Wir werden erleben, dass Batterien durch neue Kathodenmaterialien sehr hohe Ladeströme aushalten“, ist Nietschke überzeugt. Und dann werde induktives Laden richtig interessant. Anfangs sei eine Einführung an Taxiständen denkbar, später auf Parkplätzen und Parkhäusern. Und in Zukunft auch auf Tankfahrspuren. Die Elektroleitplanke muss sich also schon mal auf Konkurrenz gefasst machen. PETER TRECHOW

Von Peter Trechow
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