Eine knarrende Infrastruktur droht die „EV-Revolution“ kurzzuschließen

Mit Plänen, bis Mitte des Jahrzehnts mindestens 30 batterieelektrische Fahrzeuge in Produktion zu bringen, wissen die Autohersteller, dass potenzielle Kunden sicher sein müssen, dass sie Orte zum Anschließen finden können – insbesondere wenn sie in einer Wohnung oder einem Haus leben, wo dies nicht möglich ist Installieren Sie ein privates Ladegerät.

Anfang dieses Monats kündigte General Motors Pläne an, 40,000 öffentliche Ladegeräte in den USA zu installieren, viele davon in den ländlichen Gemeinden, wo solche Geräte noch selten sind. Und GM ist nicht allein. Ford, Volkswagen, Tesla und eine Reihe anderer Autohersteller haben daran gearbeitet, das öffentliche Ladenetz – das derzeit nur etwa 57,000 Stecker umfasst – zu erweitern, ebenso wie Startups von Ladeunternehmen wie EVgo, Electrify America und ChargePoint.

Der Absatz von Elektrofahrzeugen ist von 1 % des US-Neufahrzeugmarkts Ende 2019 auf fast 7 % in den letzten Monaten gestiegen. Laut der im Sommer von der Bank of America Research veröffentlichten Car Wars-Studie könnte das bis Mitte des Jahrzehnts 20 % übersteigen. Aber während die Einrichtung eines leicht zugänglichen Netzwerks von Ladegeräten entscheidend sein wird, um die „EV-Revolution“ zu unterstützen, muss man weiter stromaufwärts schauen und eine noch kritischere, aber grundlegende Frage stellen: Ist die elektrische Infrastruktur des Landes bereit, die Millionen von Batterie- Elektrofahrzeuge in den kommenden Jahren auf unseren Straßen unterwegs sein?

Reichweite Angst

Reichweitenangst ist traditionell eine der größten Sorgen potenzieller Käufer von Elektrofahrzeugen. Aber mit neueren Modellen, die 250, 350 oder sogar 500 Meilen pro Ladung liefern, wird es laut John McElroy, einem erfahrenen Analysten und Moderator des Streaming-Videoprogramms Autoline Detroit, immer relevanter, einen Platz zum Anschließen zu finden.

Positiv ist zu vermerken, dass das parteiübergreifende Infrastrukturgesetz, das 2021 vom Kongress verabschiedet wurde, 5 Milliarden US-Dollar für die Finanzierung der landesweiten Einführung bereitstellt, wobei die Biden-Regierung darauf drängt, bis 500,000 2030 öffentliche Ladegeräte einzurichten.

„Der Ausbau des Netzes von Ladestationen ist für Elektrofahrzeuge von entscheidender Bedeutung, um eine breite Akzeptanz zu erreichen“, sagte Kelsey Peterson, Manager für Transportelektrifizierung beim in Michigan ansässigen Energieversorger DTE.

Die gute Nachricht ist, dass die Zahl der Ladegeräte schnell wächst. Laut Bundesdaten gab es Mitte 42,000 nur 2021 davon. Aber der Nachteil ist, dass viel zu viele von denen, die jetzt vorhanden sind, nicht funktionieren.

Defekte Stecker

„Ich hatte unterwegs mehrere Probleme mit Ladegeräten für Elektrofahrzeuge“, sagte Mercedes Lillienthal, eine Rallye-Fahrerin und Fan von Elektrofahrzeugen, die bei der Suche nach einem Ladegerät, das mehrere Male in Betrieb war, gefährlich nahe daran war, keine Elektronen mehr zu haben.

Eine aktuelle Studie der EV-Interessenvertretung Plug In America ergab, dass etwa die Hälfte der Befragten auf Probleme bei der Verwendung öffentlicher Ladegeräte gestoßen ist – wobei kaputte Ladegeräte die häufigste Beschwerde sind. Eine umstrittene Studie, die Anfang 2022 von der University of California Berkley veröffentlicht wurde, schätzte, dass nur 72.5 % der 657 öffentlichen Schnellladestationen in der San Francisco Bay Area zu einem bestimmten Zeitpunkt in Betrieb waren.

Während Ladestationsbetreiber das Ausmaß des Problems im Allgemeinen herunterspielen, leugnen sie nicht, dass Zuverlässigkeit ein Problem ist. Und wenn „EV-Besitzer weiterhin Ladegeräte erleben, die nicht so gut funktionieren wie erwartet, wird das die EV-Revolution verlangsamen“, sagte McElroy.

Allmähliches Wachstum

Aber kaputte Ladegeräte sind bei weitem nicht die einzige Sorge. Die ernstere Frage ist, ob die USA über genügend Stromerzeugungskapazität verfügen und wenn ja, ob sie diese Energie dorthin bringen können, wo sie von Elektrofahrzeugbesitzern benötigt wird, sei es zu Hause, am Arbeitsplatz oder an öffentlichen Ladestationen.

Die allgemeine Übereinstimmung besteht darin, dass die USA über genügend Energieerzeugungskapazität verfügen, um Elektrofahrzeuge abzudecken, die voraussichtlich bis mindestens 2025 und möglicherweise 2030 in die Fahrzeugflotte des Landes aufgenommen werden. Aber je weiter wir gehen – desto höher wird der Anteil des Neuwagenmarktes EVs werden, desto größer die Herausforderung. Lokale Energieversorger „stellen sich der Herausforderung“, behauptet Trevor Pawl, Chief Mobility Officer des Staates Michigan. Und das wurde von einer Führungskraft von Consumers Energy bestätigt, die über den Hintergrund sprach.

„Das Wichtigste, was zu erwarten ist, ist, dass das EV-Wachstum allmählich erfolgen wird. Es wird im Laufe der Zeit kommen, und solange Sie es planen, können Sie bereit sein“, sagte Gary Silberg, Partner und Global Automotive Sector Leader bei KPMG. Allerdings wird die elektrische Infrastruktur des Landes an ihre Grenzen gebracht, „noch bevor Sie Elektrofahrzeuge einsetzen“, fügte Silberg hinzu, und „wird viel Arbeit erfordern“.

Wie viel Arbeit „von Region zu Region, von Bundesstaat zu Bundesstaat und von Versorgungsunternehmen zu Versorgungsunternehmen“ variiert, sagte Dave Reuter, Chief Marketing and Communications Officer von NextEra Energy mit Sitz in Jacksonville, Florida. Ohne mit dem Finger zu zeigen, befürchtet Reuter, dass einige Anbieter sich einfach nicht an das anpassen, was in Zukunft erforderlich ist.

Feuer und Eis

Das wurde durch mehrere aktuelle Episoden hervorgehoben, die Millionen von Amerikanern im Dunkeln gelassen haben – oder schlimmer noch. In Kalifornien sahen sich die Kunden während der Hitzewellen des vergangenen Sommers mit drohenden Stromausfällen konfrontiert, wenn die Nachfrage die Energieversorgung überforderte. In mehreren Jahren zuvor führten raue Winde zu heruntergekommenen Stromleitungen, die wütende Waldbrände ausgelöst haben – einer, der für einen massiven Brand im Jahr 2019 in Sonoma County verantwortlich gemacht wurde, bei dem 100,000 Menschen evakuiert und Hunderte von Häusern zerstört wurden.

Ein Eissturm Anfang 2021 in Texas brach das Stromnetz des Staates zusammen und ließ Millionen tagelang im Dunkeln. Michigan erlitt in diesem Jahr so ​​viele sturmbedingte Netzausfälle, dass Generalstaatsanwalt Dana Nessel begann, sich auf DTE zu stützen, um seine Probleme zu beheben, insbesondere durch eine verstärkte Wartung seiner Verteilungsleitungen.

Der häufig verwendete Begriff „Infrastruktur“ ist sowohl allumfassend als auch ein wenig irreführend. In Wirklichkeit besteht das Stromnetz aus mehreren unterschiedlichen Elementen, beginnend mit der Stromerzeugung sowie der Übertragung von Generatoren zu lokalen Gemeinden und dann dem Verteilungsnetz, das einzelne Haushalte und Unternehmen mit Strom versorgt.

Einschalten

Es müssen eindeutig erhebliche neue Investitionen in die Energieerzeugung getätigt werden, und diese Anlagen müssen ordnungsgemäß ausgestattet und gewartet werden, betonen Experten. Aber es gab ein schnelles Wachstum von Erdgasgeneratoren, die schmutzige Kohleanlagen ersetzen.

Und der große Aufschwung kommt im Sektor der erneuerbaren Energien, mit Wind, Sonne und anderen sauberen Alternativen, die Gigawatt an Kapazität hinzufügen. Ford Motor Co. plant, alle seine Betriebe in Michigan innerhalb weniger Jahre mit erneuerbaren Energien zu betreiben, ebenso wie den neuen BlueOval City EV-Fertigungskomplex, den es in der Nähe von Memphis errichtet.

Aber wie die Probleme in Kalifornien, Texas und Michigan unterstrichen haben, sind es die Übertragungs- und Netzwerkteile des Stromnetzes, die in der schlechtesten Verfassung zu sein scheinen.

Ein veraltetes Vertriebssystem

„Das (Übertragungs- und Verteilungsnetz) ist sehr alt, ein Viertel davon ist über 50 Jahre alt“, sagt Christine Oumansour, Partnerin in der Energiepraxis des Beratungsunternehmens Oliver Wyman. Auf der positiven Seite deuten Untersuchungen von Wyman darauf hin, dass amerikanische Versorgungsunternehmen zusammen mit unabhängigen Anbietern, die die Übertragung und Verteilung verwalten, jährlich etwa 100 Milliarden US-Dollar investieren, um den Bedarf für das EV-Zeitalter aufzuholen.

Während die Ausgaben für alles, von neuen Solar- und Windparks bis hin zur Aufrechterhaltung von Wegerechten in der Nachbarschaft, entscheidend sein werden, sagen Experten, dass Versorgungsunternehmen ein Hightech-Energienetz einrichten müssen, wenn sie in Zukunft maximale Effizienz erreichen wollen. Es wird erwartet, dass sich das Netz der Zukunft erheblich von dem unterscheidet, was wir heute haben.

Zum einen wird es die Herausforderung des Lastausgleichs von Strom aus erneuerbaren Quellen geben. Winde wehen nicht immer und Sonnenkollektoren sind nachts nutzlos. Aus diesem Grund hat NextEra Energy vor einigen Jahren in Manatee County, Florida, ein 945-Megawatt-Batteriespeichersystem installiert. Dann ist es das weltweit größte System seiner Art und kann genug Strom verarbeiten, um Spitzenlastanforderungen für bis zu vier Stunden abzudecken.

Ein intelligenteres Netz

Auf einer eher lokalen Ebene werden wir wahrscheinlich kleinere Speichersysteme sehen, vielleicht bis zu einigen hundert Kilowatt, die einzelne Nachbarschaften absichern. GM zum Beispiel war es Experimentieren mit sogenannten „Second Life“-Batterien. Wenn Fahrzeuge wie der Chevrolet Bolt verschrottet werden, wird erwartet, dass viele Autobatterien bis zu 70 % ihrer Kapazität behalten. Stapeln Sie ein paar in einer schuppengroßen Backup-Einheit und Sie könnten eine Nachbarschaft am Laufen halten, während Reparaturteams an heruntergefahrenen Leitungen arbeiten.

Gleichzeitig muss das Netz laut Analyst Oumansour und anderen Experten viel „intelligenter“ werden. Es muss lernen, Fehler zu erkennen und sie sogar vorherzusagen, bevor ein Ausfall auftritt. Es wird in der Lage sein, Energie umzuleiten, wann und wo sie am dringendsten benötigt wird. Und das von den großen Hochspannungsleitungen bis hin zu einzelnen Verteilerpunkten.

Da immer mehr Fahrzeuge elektrisch betrieben werden, „müssen wir auf lokaler Ebene in der Lage sein, die Funktionsweise der Ladegeräte in einem Parkhaus zu überwachen“ und anzupassen, sagte RJ Juliano, Executive Vice President von Parkway Corp. das in Philadelphia ansässige Unternehmen, das der landesweit größte Betreiber von Parkplätzen und Gebäuden ist. In Großstädten, in denen Einzelhäuser weniger verbreitet sind, müssen sich Besitzer von Elektrofahrzeugen auf öffentliches Laden verlassen – ob Schnellladegeräte oder langsamere Level-2-Systeme in Einrichtungen wie denen, die Parkway betreibt.

Aber es wird Grenzen für die Strommenge geben, die in vielen älteren Vierteln geliefert werden kann, sagte Juliano. Um dies auszugleichen, benötigen Unternehmen wie Parkway Lastmanagementsysteme und Ladegeräte, die miteinander kommunizieren können, um zu sehen, wie sie verwendet werden. Sie können gemeinsam – oder einzeln – langsamer werden, wenn sie die verfügbare Stromversorgung überschreiten.

Fahrzeug-zu-Ladung

Diese Ladegeräte könnten dazu beitragen, dass das Stromnetz reibungslos funktioniert, indem sie die „Vehicle-to-Load“-Technologie nutzen, zu der viele neue Elektrofahrzeuge, wie der Ford F-150 Lightning, in der Lage sind. Der Batteriesatz des Lastwagens kann ein Haus mit Strom versorgen, wenn es einen Stromausfall gibt, stellt Ford fest. Und in den kommenden Jahren könnte es auch Strom zurück ins Netz speisen, wenn es Spitzenbedarf gibt, wobei es seine Batterie im Wesentlichen als Netz-Backup nutzt.

Und Fahrzeugbesitzer könnten für die Bereitstellung dieser Leistung bezahlt werden. Besitzer können bereits ein Limit festlegen, wie viel Strom aus ihren Lightning-Batterien gezogen werden kann, damit sie nicht mit einem leeren Rucksack enden. Wenn die Nachfrage sinkt, würde das Fahrzeug derweil automatisch wieder mit dem Aufladen beginnen.

Die Software zur Verwaltung der Vehicle-to-Grid-Technologie befindet sich noch in der Entwicklungsphase, aber es wird erwartet, dass sie zu einem wichtigen Merkmal wird, das dem Energienetz von morgen hilft, die steigende Nachfrage zu befriedigen, da Millionen neuer Fahrzeuge elektrisch betrieben werden.

Belastung des Systems

Klar ist, dass das Aufkommen der EV-Ära die elektrische Energieinfrastruktur der Nation sowohl belasten als auch verändern wird. Kurzfristig glauben die meisten Experten, dass das bestehende Netzwerk mit dem umgehen kann, was erwartet wird, an es angeschlossen zu werden. Längerfristig sind jedoch erhebliche Upgrades erforderlich.

Es wird Bedarf an neuen Erzeugungskapazitäten geben, insbesondere bei erneuerbaren Energien. Und sowohl die Übertragungs- als auch die Verteilungsnetze müssen intelligenter und robuster werden. Wenn Regierung und Industrie jetzt anfangen zusammenzuarbeiten, so die Befürworter, sollte der Übergang reibungslos verlaufen. Wenn nicht, könnte die EV Revolution unplugged kommen.

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• Quelle: https://www.thedetroitbureau.com/2022/12/a-creaky-infrastructure-threatens-to-short-circuit-the-ev-revolution/