Fahrradverleih mit dem Smartphone
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03.05.2019 Fachinformation 1378 0

Mobilität – Transformation der Energiewelt

Der Verkehrssektor ist eines der großen Sorgenkinder der Klimapolitik. Moderne Mobilität bedeutet, unterschiedlichste Verkehrsträger und -bereiche verbraucherfreundlich und möglichst nachhaltig miteinander zu verknüpfen. Normen und Standards sind unerlässlich, um die Vielzahl der involvierten Branchen sowie Technologien zielführend miteinander zu kombinieren.

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Dr. Ralf Petri

Der Verkehrssektor ist für rund 20 Prozent der deutschen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Die Bundesregierung will diese Emissionen bis 2030 um mindestens 40 Prozent (gegenüber 1990) senken und bis 2050 nahezu klimaneutral sein. Zentrales Element dieser Strategie ist die Elektromobilität. Mit dem Elektromobilitätsgesetz sowie der Ladesäulenverordnung wurde hierfür ein rechtlicher Rahmen geschaffen.

Das im Jahr 2016 in Kraft getretene Förderprogramm der Bundesregierung unterstützt außerdem den Ausbau der Ladeinfrastruktur. In den vergangenen Monaten haben viele Kommunen angefangen, mit Ladestationen zu experimentieren; immer mehr deutsche Hersteller stellen neue Elektroautomodelle vor und die Verkaufszahlen nehmen stetig zu.

Der Erfolg der Elektromobilität hängt allerdings von deutlich mehr als einer Vielfalt bezahlbarer Elektroautomodelle ab. Ein ganz wesentliches Element einer erfolgreichen Verkehrswende ist, dass Nutzer von Anfang an das Gefühl haben, auf eine ausgereifte sowie nachhaltige Technologie zu setzen, deren Infrastruktur und Anwendung auch verbraucherfreundlich ist.

Damit die Transformation des Verkehrssektors gesellschaftlich akzeptiert wird, ist die kooperative Zusammenarbeit von Experten aus der Automobil-, Elektro- und Energietechnik sowie der Informations- und Kommunikationstechnologie unumgänglich. Normen und Standards sind das Rückgrat eines erfolgreichen Rollouts der Strukturen für die Elektromobilität. Welche Stellschrauben für den Erfolg im Massenmarkt wichtig sind und was bislang erreicht wurde, fasst „Die Deutsche Normungs-Roadmap Elektromobilität 2020“ zusammen.


Normungs-Roadmap Elektromobilität 2020
DKE

Die deutsche Normungs-Roadmap Elektromobilität 2020

stellt die bisherigen Normungsaktivitäten im Bereich Elektromobilität dar und fasst den aktuellen Stand vor allem bei Anforderungen zur Sicherheit, Fahrzeugtechnik und zu Ladeschnittstellen zusammen.

•  Kabelgebundenes Laden
•  Laden mit höheren Ladeleistungen
•  Kabelloses Laden von Elektrofahrzeugen
•  Informations- und Kommunikationstechnologien
•  Empfehlungen für die Zukunft

Zur Normungs-Roadmap Elektromobilität 2020

Intelligente Verteilung der vorhandenen Energie und Leistung

Elektroautos mögen heute im Design noch herkömmlichen Diesel- und Benzinfahrzeugen gleichen, die Elektromobilität wird aber die Art, wie Mobilität funktioniert, radikal verändern. Ihre Batterien verknüpfen Elektroautos beim Ladevorgang dezentral mit den Verteil- und sogar den Hausnetzen der Verbraucher.

Was die notwendige Energiemenge betrifft, stellt die Elektromobilität keine besonders große Herausforderung dar. Ausgehend von 40 Millionen Elektroautos würde ihr Anteil am Energieverbrauch Deutschlands ungefähr 20 Prozent betragen. Dies entspricht in etwa den derzeitigen Tagesschwankungen im Netz. Um den Klimazielen zu dienen, muss diese zusätzlich benötigte Energie selbstverständlich aus regenerativen Energiequellen stammen. Die eigentliche und größte Herausforderung liegt jedoch darin, die benötigte Energie intelligent zu verteilen.

Li-Ion Elektrofahrzeug Batteriekonzept. Autosymbol mit EV-Batterien auf hölzernem Schreibtisch mit 3D-Rendering.
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Wenn immer mehr Menschen auf Elektroautos umsteigen, könnten viele Niederspannungsnetze an die Grenze ihrer Kapazität geraten, etwa wenn in einer Ortschaft zahlreiche Fahrzeuge abends gleichzeitig geladen werden. Wird ungesteuertes, gleichzeitiges Laden erlaubt, würde dies einen massiven Netzausbau erfordern. Wirtschaftlich effizienter ist es, von Anfang an die Voraussetzungen zu schaffen, dass Elektrofahrzeuge Teil eines modernen Energie-Ökosystems werden. Durch „Smart Charging“ und intelligentes Lastmanagement können sehr viele Netzausbaukosten vermieden werden. Dazu muss eine netzfreundliche Ladeinfrastruktur aufgebaut werden.

Netzbetreiber haben längst damit begonnen, intelligente Ladestrategien für Elektroautos zu entwickeln, welche die Netze möglichst wenig belasten.

Eine Möglichkeit wäre es, die Ladeleistung in den Ladesäulen automatisch abzusenken, sobald es im Netz zu Spannungsabfällen kommt. Mit stationären Batterie- und Heimspeichern, die tagsüber geladen werden, lässt sich gegensteuern, wenn beispielsweise abends mehrere Fahrzeuge gleichzeitig mit leeren Batterien zu ihren Ladestationen kommen. Eine wesentliche Voraussetzung sind steuerbare Lader mit hohen Leistungen, die zuhause, im öffentlichen Raum oder in Parkhäusern installiert werden können.

Auch variable Stromtarife könnten dazu beitragen, das Verbraucherverhalten möglichst netzfreundlich zu steuern. Gleichzeitig ist es denkbar, dass Netzbetreiber Fahrzeugbatterien nutzen, um Netzschwankungen auszugleichen. Hier stellen sich neben technischen vor allem auch zahlreiche juristische Fragen, wenn es zum Beispiel um Garantieansprüche bezüglich der Batterie geht.


Interview mit Roland Bent

Interview mit Roland Bent

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Die Kunst liegt darin, unterschiedliche Angebote der Mobilität intelligent miteinander zu vernetzen

Im Interview mit Dr. Ralf Petri von der DKE spricht Roland Bent unter anderem über den Ausbau der Ladeinfrastruktur, Innovationsförderungen durch Normen und Standards und die Vorteile des autonomen Fahrens.

Zum Interview mit Roland Bent

Schnelles und sicheres Laden

Die DKE sammelt und strukturiert relevante Topologien sowie Anwenderfälle und identifiziert den Normungsbedarf. Wie Elektroautos netzdienlich ge- und entladen werden können, wird im ad-hoc Arbeitskreis DKE/AK 353.0.401 „Bidirektionales Laden“ erarbeitet. Der DKE/AK 353.0.101 beschäftigt sich zudem mit dem Lastmanagement unter Berücksichtigung bidirektionaler Energieflüsse. Insbesondere die Backend-Kommunikation für die Ladeinfrastruktur ist hierbei von enormer Bedeutung; dazu wurde der DKE/GAK 353.0.11 gegründet. Eine internationale Gesamtlösung wird zurzeit im Rahmen der IEC-Norm 63110 definiert. Hier wird neben dem Backend-Protokoll auch die Schnittstelle der Ladesäule in Richtung Backend dargelegt.

Damit Elektromobilität massentauglich wird, muss vor allem das Laden so einfach wie möglich sein. Dazu gehört, dass die Verbraucher an den Ladesäulen transparente Bedingungen vorfinden. Ansonsten besteht die Gefahr, insbesondere die wichtigen „First Mover“, also jenen Verbrauchern, die sich frühzeitig für den Kauf eines Elektroautos entschieden haben, zu abzuschrecken. Die DKE ermöglicht einen effizienten Prozess durch Anwendungsregeln. Dazu gehört beispielsweise die VDE AR-E 2802-100, dem Standard für IT-sicheres Plug & Charge.

Um Elektrofahrzeuge in ein intelligentes Energienetz einzubinden, ist auch die Auswertung personenbezogener Daten beim Lade- und Abrechnungsvorgang erforderlich. Damit nimmt neben der Netzstabilität auch die IT-Sicherheit auf Fahrzeug- sowie Infrastrukturseite einen hohen Stellenwert ein. Ihre Anforderungen werden in der DIN|DKE Roadmap „IT Sicherheit“ beschrieben.


Interessiert an Mobility?

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Die Elektromobilität ist eine Sprunginnovation, die ein neues, übergreifendes Systemdenken erfordert. Um die deutsche Wirtschaft erfolgreich im Bereich Mobility zu positionieren, ist es wichtig, die positiven Effekte von Normen und Standards von Beginn an in den Entwicklungsprozess einzubeziehen und damit voll auszuschöpfen. Gleiches gilt aber auch für die jüngsten Entwicklungen im Bereich der Mobilität – die Mikromobilität. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie auf unserer

DKE-Themenseite Mobility

Zukunftsszenarien mitdenken

Elektroautos privater Nutzer sind nur ein Teil dessen, was Mobilität künftig ausmachen wird. Zukunftsforscher messen insbesondere dem autonomen Fahren eine große Rolle bei, was auch für Ladestrategien Konsequenzen hätte, wenn sich selbstfahrende Autos beispielsweise nach Gebrauch außerhalb der Stadt in spezielle Parkhäuser fahren, um dort nachzuladen. Solche Möglichkeiten müssen bei Normungsverfahren perspektivisch immer mitgedacht werden. Auch wenn Mobilität voraussichtlich stark elektrisch geprägt sein wird, müssen andere Antriebsarten und ihre Integration durch Normung berücksichtigt werden.

Gleiches gilt auch für neue Fortbewegungsstrategien, die im Zuge zunehmender Urbanisierung und einer steigenden Verkehrsdichte in Innenstadträumen von immer mehr Start-ups und Mobilitätsdienstleistern entwickelt werden. Auch der Bahnsektor gewinnt vor dem Hintergrund dieser Problematik zunehmend an Bedeutung. Auf der so genannten „letzten Meile“ rücken zudem als Alternative zum Auto immer mehr elektrische Kleinstfahrzeuge, wie Elektro-Scooter, -Lastenräder, -Roller oder -Floater, in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit. Dieser übergreifend als „intermodale Mobilität“ bezeichnete Trend zeigt, dass die meisten Wege zunehmend individuell gestaltet und mit einer Kombination aus unterschiedlichen Verkehrsmitteln zurückgelegt werden. Da sowohl die Elektrifizierung des Verkehrssektors als auch der Anteil erneuerbarer Energien stetig zunimmt, rücken diese Bereiche immer näher zusammen.

Wasserstoff-Brennstoffzelle - Labor
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Die Ergänzung ihrer Potentiale im Zusammenspiel mit anderen Bereichen (Sektorenkopplung) bietet viele Möglichkeiten für eine nachhaltige und effiziente Mobilität. Auch Wasserstoff besitzt das Potential, als umweltfreundliches Antriebsmittel sowie Energiespeichermedium einen großen Beitrag zur Verkehrs- und somit auch Energiewende zu leisten.

Überkapazitäten aus Windkraft- oder auch Photovoltaikanlagen können in Wasserstoff umgewandelt, zwischengespeichert und anschließend entweder für die Betankung genutzt oder bei Bedarf wieder in Strom umgewandelt beziehungsweise ins Netz eingespeist werden. Die Brennstoffzellentechnologie ermöglicht im Vergleich zu rein batterieelektrischen Fahrzeugen hohe Reichweiten sowie wesentlich kürzere Betankungszeiten und bietet sich dadurch insbesondere für den Schwerlast- und Güterverkehr an.

Im Bereich der Normung stellt die Berücksichtigung individueller Mobilitätsbedürfnisse und verschiedener, innovativer Technologien im Hinblick auf die einzelnen Transport- sowie Verkehrsmittel ein Leitmotiv dar. Der Blick in die Zukunft gehört zu den wichtigsten Aspekten der Normungswelt.

Redaktioneller Hinweis:

Die im Text aufgeführten Normen können Sie beim VDE VERLAG erwerben.

Zum VDE VERLAG

Übersicht der im Artikel aufgeführten Normen und Anwendungsregeln

Norm Titel
E DIN EN 63110-1 (VDE 0122-110-1):2019-02 Protokoll zum Management von Lade- und Entladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge - Teil 1: Grundlegende Begriffe, Anwendungsfälle und Architektur
VDE-AR-E 2802-100-1 (VDE AR-E 2802-100-1):2017-10 Zertifikats-Handhabung für Elektrofahrzeuge, Ladeinfrastruktur und Backend-Systeme im Rahmen der Nutzung von ISO 15118

Auswahl beteiligter DKE-Gremien an Mobilität

Gremium Bezeichnung
DKE/GAK 353.0.11
Backend Kommunikation für Ladeinfrastruktur
DKE/AK 353.0.101 Lastmanagement beim Laden von Elektrofahrzeugen auch unter Berücksichtigung von bidirektionalem Energiefluss
DKE/AK 353.0.401 ad-hoc AK "Bidirektionales Laden"

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In der alltäglichen und gesellschaftlichen Diskussion ist sie ein ebenso großes Thema wie in der DKE – die Rede ist von der Energie. Unsere Normungsexperten bringen ihr Wissen aber nicht nur ein, um die Energieversorgung und –verteilung zukünftig „smart“ und dezentral zu machen, sondern leisten einen ebenso hohen Beitrag für den Betrieb elektrischer Anlagen und bei der flächendeckenden Verbreitung erneuerbarer Energien. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie auf unserer

DKE-Themenseite Energy

Relevante News und Hinweise zu Normen