Arbeitspaket 3: Wechselwirkungen zwischen EE-Ausbau und Elektromobilität

Bei der Nutzung erneuerbarer Energien kommt es zu einer Vielzahl technologischer, ökonomischer und instrumenteller Wechselwirkungen, die für die Beurteilung von Kosten und Nutzen des EE-Ausbaus von Bedeutung sind. Im Mittelpunkt der Analyse dieses Arbeitspakets stehen die Wechselwirkungen zwischen dem EE-Ausbau und der Elektromobilität.

Der von der Bundesregierung geplante Ausbau der Elektromobilität führt zu Wechselwirkungen mit der Nutzung erneuerbarer Energien im Strombereich. Künftige Flotten von Plug-in-Elektrofahrzeugen werden zumindest zeitweise mit dem Stromnetz verbunden sein. Die Aufladung dieser Fahrzeuge könnte entweder ungesteuert oder in optimierter Art und Weise erfolgen. Zudem könnte eine bidirektionale Netzverbindung dieser Fahrzeuge die Rückspeisung in das Stromnetz ermöglichen (Vehicle to Grid). Dadurch kann es zu technischen und ökonomischen Interaktionen kommen.

Grundsätzlich erhöhen Elektrofahrzeuge den Stromverbrauch, was je nach Aufladestrategie zu unterschiedlichen Mengen-, Preis- und Verteilungseffekten auf dem Strommarkt führen kann. Die Flexibilität des Elektrizitätssystems könnte deutlich erhöht werden, wenn es gelänge, durch optimierte Beladung oder die Umsetzung des Vehicle-to-Grid-Konzepts künftige Elektrofahrzeugflotten in das Stromnetz einzubinden, beispielsweise als steuerbare Netzlasten, verteilte Stromspeicher oder Lieferanten von Systemdienstleistungen. Somit würden Elektrofahrzeuge einen Beitrag zur weiteren Integration variabler erneuerbarer Stromerzeuger wie Wind und Photovoltaik in das Stromsystem leisten.

Quantitative modellbasierte Analysen ermöglichen Mengen-, Preis- und Verteilungseffekte der Interaktion von Elektrofahrzeugen mit dem Strommarkt zu untersuchen. Dabei ist insbesondere von Interesse, wie sich der Ausbau der Elektromobilität in verschiedenen Szenarien auf die Kapazitäten bzw. die Auslastung verschiedener Stromerzeugungstechnologien, den Bedarf an Integrations- und Flexibilitätsoptionen sowie die Kosten des EE-Ausbaus auswirkt.

Im Rahmen des Arbeitspakets 3 werden am DIW Berlin zwei komplementäre Modelltypen eingesetzt, um derartige Wechselwirkungen zu erfassen.

1. Zunächst wird mit einem erweiterten Kraftwerks- und Speichereinsatzmodell, das im Kontext eines europäischen Forschungsprojekts entwickelt wurde, der mögliche Einfluss künftiger Elektrofahrzeugflotten auf den Kraftwerkseinsatz und die CO2-Emissionen untersucht. Dabei wird von der Möglichkeit einer Rückspeisung abstrahiert (kein Vecicle-to-Grid). Die Flexibilitätsrestriktionen des thermischen Kraftwerksparks, über den exogene Szenarioannahmen getroffen werden, sind dabei detailliert abgebildet. Die Ergebnisse wurden im internationalen Fachjournal Applied Energy veröffentlicht.
2. Komplementäre längerfristige Untersuchungen werden mit einem linearen Investitions- und Kraftwerkseinsatzmodell durchgeführt, mit dem der Einfluss der Elektrofahrzeuge nicht nur auf den Einsatz bestehender Kraftwerke, sondern auch auf die Zusammensetzung des Kraftwerksparks untersucht werden kann. Dabei wird nicht nur der Großhandelsmarkt, sondern auch der Regelleistungsmarkt betrachtet. Zudem wird die Möglichkeit berücksichtigt, Elektrizität aus den Fahrzeugbatterien in das Netz zurück zu speisen (Vehicle to Grid). Hierzu wurde ein bestehendes quellenoffenes Modell des DIW Berlin erweitert und eingesetzt. Die Ergebnisse werden demnächst auf dieser Seite veröffentlicht. Zudem wird ein Übersichtsartikel zum Thema "Interaktionen von Elektrofahrzeugen mit dem Stromsystem bei hohen Anteilen erneuerbarer Energien" verfasst.