Elektroautos: Wie lassen sich Kosten und Klimawirkung vereinbaren?

Der Energiemix und der Strompreis sollten in Echtzeit bekannt sein, betont eine Studie der Universität Genf und der Empa, um ein umweltfreundliches Aufladen von Elektrofahrzeugen zu ermöglichen.

Elektroautos sind am effizientesten, wenn sie geteilt und intelligent aufgeladen werden. Um dies zu erreichen, sind Echtzeitinformationen über Strompreise und CO₂-Emissionen von entscheidender Bedeutung. Dies zeigt eine Studie der Empa und der Universität Genf , die auf umfangreichen Daten aus Fahrgemeinschaften beruht und in Environmental Science & Technology veröffentlicht wurde.

Um die durch den Personenverkehr verursachten Treibhausgasemissionen zu reduzieren, müssen mehr Elektrofahrzeuge und weniger Autos auf den Strassen fahren. Fahrgemeinschaften stellen hier ein grosses Potenzial dar. Doch nicht jedes Aufladen ist gleich: Je nach Tageszeit variieren der Strommix (und damit auch die CO₂-Emissionen bei der Stromerzeugung) und die Strompreise. Wissenschaftler der Empa und der Universität Genf analysierten die Daten von rund 1,5 Millionen Mobility-Nutzerinnen und -Nutzern und untersuchten das Aufladen von Elektroautos in Bezug auf die damit verbundenen Emissionen.

Die meisten Menschen in der Schweiz kennen weder den tatsächlichen Strompreis noch die damit verbundenen CO₂-Emissionen zum Zeitpunkt des Aufladens.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass es selten möglich ist, gleichzeitig von niedrigen Preisen und geringen Emissionen zu profitieren. Über das Jahr gesehen führt eine reine Kostenoptimierung zu einer durchschnittlichen Ersparnis von 27%, aber zu einem Anstieg der CO₂-Emissionen um etwas mehr als 80%. Umgekehrt reduziert eine klimatisch optimale Aufladung die Emissionen um bis zu 82 %, erhöht aber die Kosten um fast 30 %. ’Eine der grössten Herausforderungen ist es, Kosten- und Klimaziele in Einklang zu bringen. Idealerweise sollte umweltfreundliches Aufladen auch finanziell attraktiv sein’, sagt Sven Eggimann, Forscher an der Empa und Autor der Studie.

Die Notwendigkeit von dynamischen Tarifen und Echtzeitinformationen

Die Berechnungen der Studie basieren auf Strompreisen, die sich stündlich ändern. Wenn jedoch nur vereinfachte Preislisten, die einfach zwischen Tag und Nacht unterscheiden, eingeführt werden, wird intelligentes Aufladen schwer umsetzbar. die meisten Menschen in der Schweiz kennen weder den tatsächlichen Strompreis noch die CO₂-Emissionen, die mit dem Zeitpunkt des Aufladens verbunden sind’, sagt Elliot Romano, Forscher an der Empa und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Umweltwissenschaften der Universität Genf. Um klimafreundliche oder kostenoptimierende Ladestrategien zu ermöglichen, brauchen die Nutzerinnen und Nutzer Echtzeitinformationen, die idealerweise über intelligente Zähler zugänglich sind.

in Ländern wie Dänemark können diese Autofahrer über eine App den aktuellen Strompreis abrufen und bewusst ihre Ladezeiten wählen’, ergänzt Sven Eggimann. dieses System funktioniert, aber niemand möchte das langfristig manuell verwalten." Daher sind automatisierte Lösungen, die sich an die individuellen Vorlieben anpassen können, von Vorteil.

Damit das Aufladen in emissionsarmen Zeiten wirtschaftlich attraktiv wird, sind auch geeignete Anreize erforderlich, wie z. B. Stromtarife, die an die Kohlenstoffintensität gekoppelt sind. Die an der Empa durchgeführten Simulationen zeigen, dass es bei einem dynamischen CO₂-Preis von durchschnittlich etwa 30 Rappen pro Kilogramm CO₂-Äquivalent (was einer Gebühr von 72cts /100 km oder etwa 100 CHF pro Jahr für ein Standardfahrzeug in der Schweiz entspricht) möglich wird, klimafreundliches Laden und Kostenoptimierung miteinander zu verbinden. Allerdings nur, wenn die Gebühren tatsächlich die mit dem Stromverbrauch verbundenen Emissionen widerspiegeln.

idealerweise sollte das Aufladen auf freiwilligen Massnahmen beruhen, die durch Anreize unterstützt werden", sagt Elliot Romano. dies kann in Form von Vorzugstarifen oder Parkplätzen geschehen, die für emissionsarme Zeiten reserviert sind." Andernfalls könnte der Zugang zum Aufladen eingeschränkt oder unflexibles Verhalten mit zusätzlichen Gebühren belegt werden.

Häufigere Nutzung tagsüber, aber eine umweltfreundliche Lösung

Geteilte Fahrzeuge werden häufiger und vor allem tagsüber genutzt. Sie benötigen daher mehr Aufladung in der Nacht, einer Zeit, in der der Strommix oft weniger klimafreundlich ist. Dennoch unterscheiden sich laut Sven Eggimann die Emissionen und die Gesamtkosten ihres Aufladens nur geringfügig von denen privater Fahrzeuge. ’Geteilte Autos werden intensiver genutzt, aber dank kurzer Ladepausen und dem Aufschwung der Schnellladeinfrastruktur gibt es noch genügend Möglichkeiten, emissionsarme Zeiten zu bevorzugen.’

Carsharing bietet eine noch vielversprechendere Perspektive: eine erhebliche Reduzierung des Fahrzeugbestands. Mit 25% weniger Autos in den Schweizer Städten könnte der Druck auf die Stromversorgung im Winter deutlich verringert werden. fahrgemeinschaften benötigen insgesamt weniger Energie, da weniger Fahrzeuge unterwegs sind", sagt Elliot Romano. ’Auch wenn die Gesamtzahl der jährlich zurückgelegten Kilometer immer noch mit der von Privatautos vergleichbar ist, wird ein wachsender Anteil der Fahrten zusätzlich zu den geteilten Fahrzeugen über andere Verkehrsmittel abgewickelt. Dies trägt dazu bei, das Energiesystem insgesamt zu entlasten’.

Die strukturelle Herausforderung des Winters

Um einen nachhaltigen Übergang im Verkehrsbereich erfolgreich zu gestalten, können Elektrofahrzeuge nicht unabhängig von der Optimierung ihres Aufladens in Betracht gezogen werden. ’Dies setzt sowohl regulatorische als auch technische Fortschritte voraus’, betont Sven Eggimann. langfristig ist das Ziel klar: eine Ladeinfrastruktur, die in der Lage ist, die Nutzer automatisch zu kostengünstigen und emissionsarmen Zeiten zu führen, ohne ständig eingreifen zu müssen.

Wenn die Schweiz in Zukunft verstärkt auf Elektroautos setzt, muss das Energiesystem grundlegend angepasst werden. Selbst bei optimierten Ladezeiten und einer durch Car-Sharing reduzierten Fahrzeugflotte wird die zusätzliche Stromnachfrage aufgrund der Elektrifizierung der privaten Mobilität hoch bleiben, mit einem simulierten winterlichen Versorgungsdefizit von etwa einer Terawattstunde pro Monat bis 2050. diese saisonale Versorgungslücke wird sich nicht allein durch mehr Batterien oder eine einfache Verschiebung der Ladezeiten schliessen lassen", warnt Elliot Romano. die Elektrifizierung ist daher nur ein Teil der Lösung. Diejenigen, die wirklich etwas für das Klima tun wollen, setzen auch auf Carsharing,Öffentliche Verkehrsmittel und generell auf eine Verringerung der Nutzung von Privatautos.