Feldversuch E-Mobility-Chaussee: So schnell bringen E-Autos das Stromnetz ans Limit

Das Laden von Elektroautos stellt Netzbetreiber auf dem Land vor besondere Herausforderungen. Ein Pilotprojekt hat verschiedene Lösungen getestet.

Ein Bericht von Friedhelm Greis veröffentlicht am 2. Dezember 2021, 18:06 Uhr

Die E-Mobility-Chaussee im baden-württembergischen Kusterdingen (Bild: Netze BW)

Geht es nach dem Willen der neuen Bundesregierung, sollen bis Ende 2030 schon 15 Millionen vollelektrische Autos auf deutschen Straßen unterwegs sein. Diese Pläne stellen die Stromnetzbetreiber vor bislang nicht gekannte Herausforderungen. Wie sich eine sichere Ladeinfrastruktur im ländlichen Raum betreiben lässt, hat der baden-württembergische Netzbetreiber Netze BW in einem Pilotprojekt 18 Monate lang untersucht. Dabei hat sich herausgestellt: Ohne zusätzliche Maßnahmen wie ein Lademanagement oder Batteriepuffer stößt das Netz schnell an seine Grenzen.

Für die EnBW-Tochter Netze BW ist die E-Mobility-Chaussee schon der dritte Feldversuch zu den Auswirkungen der E-Mobilität auf das Stromnetz. Zuvor hatten bereits die sogenannte E-Mobility-Allee in einem städtischen Straßenzug in Ostfildern sowie das E-Mobility-Carree in einer Tiefgarage in Tamm wichtige Erkenntnisse geliefert.

Spannungsabfall als Problem

Für die E-Mobility-Chaussee fiel die Wahl auf eine Straße mit einem 850 Meter langen Stromkreis in Kusterdingen bei Tübingen. Dort tauschten im Januar 2020 sieben Testkunden ihre Verbrennerautos für 18 Monate gegen ein Elektroauto ein. Ein Anwohner besaß bereits ein E-Auto. Die Autos verfügten über Ladeleistungen zwischen 4,6 kW und 22 kW. In der Straße gibt es 60 Wohneinheiten mit 42 Hausanschlüssen, 13 Wärmestromanlagen und drei Photovoltaik-Anlagen.

Nach Angaben von Projektleiter Patrick Vasile gibt es in ländlichen Netzen besondere Herausforderungen. "Wir haben sehr, sehr lange Kabel, weitere Entfernungen zwischen einzelnen Verbrauchern zu überbrücken, dementsprechend kann die Spannung in solchen Stromnetzen stärker schwanken als beispielsweise in vorstädtischen Gebieten wie Ostfildern." In Kusterdingen sollten daher verschiedene technische Möglichkeiten getestet werden, solche Spannungsschwankungen zu vermeiden oder auszugleichen.

Konkret testete Netze BW in Kusterdingen die Auswirkungen von Strangreglern, Batteriespeichern und Lademanagement auf die Stromversorgung.

Strangregler nur bedingt hilfreich

Mit Hilfe der sogenannten Strangregler kann die Spannung innerhalb einer gewissen Bandbreite nachgeregelt werden. Dabei werden Transformatoren elektronisch zu- und abgeschaltet, wie aus einem Produktdatenblatt (PDF) hervorgeht. Laut Vasile hat sich gezeigt, dass sich der Strangregler zwar positiv auf die Spannung auswirkt, allerdings kann er nicht die Netzauslastung beeinflussen.

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Das ländliche Stromnetz stellt besondere Herausforderungen für die Elektromobilität dar. (Grafik: Netze BW)

Die Auslastung sei allerdings ein wichtiges Kriterium für die Netzbetreiber, was die Stabilität der Stromnetze betreffe. Daher stellte Netze BW am Ende des Stromkreises noch einen Batteriespeicher auf, der als Netzpuffer dienen sollte. Der Akku verfügte dabei über eine Kapazität von 66 Kilowattstunden (kWh) und eine maximale Leistung von 40 kW. Dabei wurde sowohl ein statischer Betrieb mit festgelegten als auch ein dynamischer Betrieb mit flexiblen Ladezeiten getestet.

So konnten beim statischen Betrieb nur rund zwei Drittel der Ladevorgänge abgepuffert werden. Zumindest habe sich herausgestellt, dass das Laden des Akkus in den frühen Morgenstunden keine Überlastung des Strangs durch gleichzeitiges Laden der Elektroautos zur Folge habe.