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Oct 24, 2023

Ladestationen für Elektrofahrzeuge in Europa

Die Europäische Union ist weltweiter Vorreiter bei der Einführung von Elektrofahrzeugen

Die Europäische Union ist der globale Spitzenreiter bei der Einführung von Elektrofahrzeugen (EVs): Seine Mitgliedsländer sind für mehr als ein Viertel der weltweiten Elektrofahrzeugproduktion verantwortlich, und Elektrofahrzeuge machten im Jahr 2021 etwa 20 Prozent seiner Neuwagenverkäufe aus. Die Kombination der Region ist zukunftsweisend -Denkende etablierte Hersteller und frühzeitige Akzeptanz von Elektrofahrzeugkunden bieten eine einzigartige Gelegenheit, ein weltweit führendes Elektrofahrzeug-Ökosystem zu schaffen. Das könnte neue Arbeitsplätze schaffen, die Luftverschmutzung verringern, den Fortschritt bei der Verwirklichung der Klimaziele beschleunigen und Europa dabei helfen, ein globaler Leuchtturm für Elektrofahrzeuge zu werden.

Eine stärkere Verbreitung von Elektrofahrzeugen erfordert jedoch einen umfassenden Ausbau der europäischen Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge. Im Jahr 2021 gab es auf dem Kontinent schätzungsweise 375.000 Ladestationen. Aber eine aktuelle Analyse von McKinsey (siehe Seitenleiste „Der EV-Ladeinfrastruktur-Masterplan“), die für einen Bericht des Europäischen Automobilherstellerverbandes (ACEA) durchgeführt wurde, legt nahe, dass die EU-27 selbst im konservativsten Szenario Bedarf haben wird mindestens 3,4 Millionen betriebsbereite öffentliche Ladepunkte bis 2030.1Diese Zahl spiegelt das im Bericht beschriebene nutzungsorientierte Szenario wider. Im nachfragetreibenden Szenario des Berichts wären bis zu 7,6 Millionen öffentliche Ladegeräte erforderlich. Um den Strom an diese neuen Ladestationen zu verteilen, sind umfassende Modernisierungen des Versorgungsnetzes erforderlich, und für die erhöhte Kapazität für erneuerbare Energien müssen Europas künftige Elektrofahrzeuge mit saubererem Strom betrieben werden (Abbildung 1). Insgesamt könnte dieser Ausbau der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge bis 2030 kumulativ mehr als 240 Milliarden Euro kosten.2 Diese Zahl spiegelt das nutzungsorientierte Szenario des Berichts wider. Im nachfragetreibenden Szenario würden die kumulierten Kosten 280 Millionen Euro betragen.

Diese Ergebnisse haben wichtige Implikationen für eine Vielzahl von Interessengruppen. Hersteller von Ladegeräten müssen wahrscheinlich ihre Produktion steigern. Betreiber von Ladestationen möchten möglicherweise mit Stromversorgern koordinieren, um den prognostizierten Strombedarf zu decken. Und Automobil- und Lkw-Hersteller müssen sich auf die sich ändernden Verbraucherprioritäten vorbereiten.

Ein wichtiges Thema sind die potenziellen sozialen Ungleichheiten, die sich aus dem Ausbau der Infrastruktur ergeben könnten. Glücklicherweise kann die Infrastrukturversorgung durch sorgfältige Koordination und Investitionen auf Inklusivität ausgelegt werden. Nachfolgend finden Sie einige wichtige Erkenntnisse aus dem ACEA-Bericht und unsere Analyse, was sie für verschiedene europäische EV-Akteure bedeuten könnten.

Potenzielle Käufer von Elektrofahrzeugen möchten die Gewissheit haben, dass sie ihre Fahrzeuge bequem aufladen können, aber jeder zusätzliche Elektrofahrzeugfahrer führt zu mehr Wettbewerb um den Zugang zu öffentlichen Ladestationen. Eine McKinsey-Umfrage aus dem Jahr 2019 ergab, dass mehr als die Hälfte der Bedenken der Verbraucher zu Elektrofahrzeugen Batterien, Aufladung und Reichweite betrafen. Ohne genügend Ladestationen, um die Ängste der Fahrer zu zerstreuen, könnte sich die Einführung von Elektrofahrzeugen verlangsamen.

Es könnten zwei mögliche Szenarien entstehen: eines, in dem eine Fülle installierter Ladepunkte dazu beiträgt, die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen anzukurbeln, und ein anderes, in dem Ladepunkte entsprechend den aktuellen Nutzungswachstumsraten installiert werden. Selbst im letzteren, weniger aggressiven Szenario müsste die EU-27 bis 2030 von ihren derzeit 340.000 Ladestationen auf die geschätzten 3,4 Millionen öffentlichen Ladegeräte aufstocken, die erforderlich sind, um den Bedarf ihrer künftigen Elektrofahrzeugflotte zu decken. (In dieser Zahl sind 2,9 Millionen öffentliche Ladegeräte für Personenkraftwagen, 0,4 Millionen für leichte Nutzfahrzeuge und 0,1 Millionen für Lastkraftwagen und Busse enthalten. Die geschätzten 29 Millionen privaten Ladestationen, die Hausbesitzer, Apartmenthausverwalter und Parkplatzbetreiber am Arbeitsplatz benötigen, sind darin nicht enthalten Dieses konservativere Szenario würde eine Beschleunigung von etwa 1.600 Installationen öffentlicher Ladepunkte pro Woche im Jahr 2021 auf mehr als 10.000 pro Woche im Jahr 2030 erfordern (Abbildung 2).3Im nachfragetreibenden Szenario des Berichts sind es bis zu 14.000 Ladegeräte pro Woche müssten installiert werden.

Im vergangenen Jahr verzeichneten Frankreich (wo mittlerweile etwa 400 öffentliche Ladegeräte pro Woche installiert werden) und Deutschland (mit etwa 200) das schnellste Installationstempo in der Europäischen Union. Aber sie und die gesamte Europäische Union liegen weit hinter dem Zielwert zurück, der mit jedem neuen Jahr ansteigen würde. Im Durchschnitt müssten in der gesamten Europäischen Union von 2021 bis 2030 wöchentlich 6.000 öffentliche Ladepunkte installiert werden, es besteht also erheblicher Nachholbedarf.

Teile des europäischen Stromnetzes müssen gestärkt werden, bevor Millionen neuer Ladegeräte für Elektrofahrzeuge daran angeschlossen werden können. Aber die Netzaufrüstungen, die direkt durch den Strombedarf der neuen Infrastruktur für Elektrofahrzeuge erforderlich werden, würden nur 11 Prozent der gesamten jährlichen Netzinvestitionen in der EU-27 ausmachen. Die meisten Netzverbesserungen werden sich auf Verteilungssysteme richten, die Mittel- und Niederspannungsstrom von Umspannwerken zu Endverbrauchern transportieren, und nicht auf zentralisierte Hochspannungsübertragungssysteme.

Zwei potenzielle Anwendungsfälle werden von erhöhter Aufmerksamkeit profitieren:

Die weit verbreitete Einführung von Elektrofahrzeugen könnte Europa dabei helfen, seine Dekarbonisierungsziele zu erreichen – es sei denn, fossile Brennstoffe erzeugen die zum Laden von Elektrofahrzeugen benötigte Energie. Um zu verhindern, dass Elektrofahrzeuge zu einem Anstieg der Kohlenstoffemissionen in Europa führen, fordert der Bericht den Ausbau ausreichender Kapazitäten für erneuerbare Energien, um den erwarteten zusätzlichen Strombedarf künftiger Elektrofahrzeuge zu decken.

Unsere Analyse zeigt, dass der Strombedarf, der direkt aus dem Laden von Pkw- und kommerziellen Elektrofahrzeugen resultiert, von neun Terawattstunden (weniger als 1 Prozent des aktuellen Gesamtstromverbrauchs der Region) im Jahr 2021 auf 165 Terawattstunden im Jahr 2030 steigen könnte Obwohl die spezifische Stromnachfrage jährlich um fast 40 Prozent steigen kann, macht sie möglicherweise immer noch nur etwa 6 Prozent des gesamten Stromverbrauchs in der EU-27 aus (Abbildung 3).

Der Vorstoß zur Elektrifizierung der europäischen Fahrzeuge wird erheblich schwieriger, wenn der Besitz von Elektrofahrzeugen für einen großen Teil der europäischen Bevölkerung unerreichbar bleibt. Aber Elektrofahrzeuge zu einer realistischen Wahl für jedermann zu machen, bedeutet nicht nur, die Fahrzeuge erschwinglich zu machen. Dazu gehört auch der Zugang zu bezahlbaren Ladestationen.

Käufer, die in Einfamilienhäusern mit Garage wohnen, dürften kaum Probleme damit haben, ihre eigenen Ladegeräte zu installieren. Für alle anderen wird das Aufladen weniger einfach sein. Besitzer von Elektrofahrzeugen, die in Mehrfamilienhäusern wohnen und auf der Straße parken, werden stark auf öffentliche Ladegeräte angewiesen sein – im Jahr 2021 hatten 42 Prozent der europäischen Besitzer von Elektrofahrzeugen, die in Städten lebten, keinen Zugang zu Ladestationen zu Hause. Sie könnten durchaus befürchten, dass der Wettbewerb um den Zugang zu diesen öffentlichen Ladegeräten hart sein wird. Für einen gerechten Ausbau der Ladeinfrastruktur ist die Installation öffentlicher Ladepunkte in allen Stadtteilen erforderlich.

Die größere Herausforderung besteht darin, dass öffentliches Laden heute 30 bis 200 Prozent teurer ist als privates Laden. Die Gewährleistung eines fairen Ladepreises für Besitzer von Elektrofahrzeugen, die zu Hause oder am Arbeitsplatz keinen Zugang zu privaten Ladestationen haben, wird beim Übergang zu einem vollelektrischen Europa äußerst wichtig sein.

Der Ausbau der Infrastruktur, den der Bericht vorsieht, würde bis 2030 insgesamt 240 Milliarden Euro für Hardware und Installation kosten. Dazu gehören die Installation neuer Ladepunkte, die Modernisierung der Stromnetze und die Erhöhung der Kapazität zur Erzeugung erneuerbarer Energien. Mehr als die Hälfte dieser Mittel – 60 Prozent bzw. 130 Milliarden Euro – würden die Planung, Konstruktion und Installation neuer öffentlicher und privater Ladepunkte (20 bzw. 40 Prozent der Gesamtsumme) unterstützen. 15 Prozent würden für den Ausbau des Netzes und 25 Prozent für den Ausbau erneuerbarer Energien aufkommen.

Hausbesitzer müssen für die Hardware und Installation ihrer privaten Ladestationen bezahlen und erhalten möglicherweise staatliche Zuschüsse zum Ausgleich der Kosten. Öffentliche Ladestationen werden entweder von privaten Ladebetreibern (die versuchen, mit ihren Investitionen Geld zu verdienen) oder von lokalen öffentlichen Versorgungsunternehmen gebaut. Die Kosten für den Netzausbau werden sich letztendlich in Stromverteilungsgebühren für Endverbraucher niederschlagen. Die Versorgungsunternehmen werden neue Kapazitäten für erneuerbare Energien aufbauen und finanzieren.

Es gibt zwei potenzielle Wege zur Infrastrukturentwicklung, die sich auf unterschiedliche Weise auf die Beteiligten auswirken könnten:

Dies ist nur ein möglicher Bereich mit unterschiedlichen Ergebnissen im Verlauf dieses großen Infrastrukturprojekts. Stakeholder müssen eine Reihe von Eventualitäten berücksichtigen, während sie den Horizont absuchen. Im Folgenden beschreiben wir die möglichen Auswirkungen einer Einführung der Ladeinfrastruktur. Unser Account orientiert sich an den Perspektiven unterschiedlicher Interessen.

Betreiber von Ladestationen

Der bedarfsgesteuerte Pfad mit seiner größeren Anzahl an Ladegeräten geht von einer geringeren Auslastung jedes einzelnen Ladegeräts aus. Dies würde mit ziemlicher Sicherheit die Rentabilität der Ladepunktbetreiber (CPOs) verringern. Der nutzungsorientierte Weg stellt hingegen sicher, dass die meisten Ladepunkte rentabel sind. CPOs bevorzugen wahrscheinlich den nutzungsorientierten Weg, um „gestrandete“ (unrentable) Ladestationen zu vermeiden.

Netzbetreiber und Stromnetze

In vielen Fällen haben Netzbetreiber keinen Einblick in das Ladeverhalten, sodass es schwierig ist, den Strombedarf vorherzusehen und zu steuern. Intelligentes Laden, das die Kommunikation zwischen Elektrofahrzeugen und Stromverteilungssystemen umfasst, könnte ein aktives Lastmanagement ermöglichen, indem der Stromfluss vom Laden von Elektrofahrzeugen auf Tageszeiten verlagert wird, zu denen die allgemeine Nachfrage geringer ist. Dies könnte den Bedarf an Investitionen in die Netzinfrastruktur verringern, indem die Belastung sowie die Stromkosten für die Verbraucher verringert werden.

Das Potenzial des intelligenten Ladens ist besonders dort groß, wo Fahrzeuge über einen längeren Zeitraum geparkt und an Ladegeräte angeschlossen sind – beispielsweise beim Laden zu Hause, am Arbeitsplatz oder in einem Flottendepot für Nutzfahrzeuge. Eine erste Entwicklungsphase, die bis 2030 weit verbreitet sein könnte, würde unidirektionales intelligentes Laden umfassen: Die Ladezeiten von Elektrofahrzeugen würden zentral gesteuert, um Spitzenlasten zu reduzieren. In einer zweiten Stufe würde das bidirektionale intelligente Laden Fahrzeugbatterien als intermittierende Speicher innerhalb des Netzes nutzen: Batterien könnten je nach Energieerzeugung und -bedarf geladen oder entladen werden.

Bidirektionales Laden ist eine besonders vielversprechende Möglichkeit, Energie im Netz zu speichern, da die Pkw-Elektrofahrzeuge der Europäischen Union über eine Batteriekapazität von bis zu drei Terawattstunden verfügen würden – das entspricht 40 Prozent des täglichen durchschnittlichen Energiebedarfs der Europäischen Union. Die Technologie wäre eine zeitgemäße Lösung, da der Bedarf an Netzspeichern im Zuge der Umstellung auf erneuerbare Energien voraussichtlich steigen wird. Um das bidirektionale Laden umzusetzen, müssten Netzbetreiber mit Besitzern von Elektrofahrzeugen zusammenarbeiten, und das würde neue Geschäftsmodelle schaffen, um sie für die Erschöpfung ihrer Batterien zu entschädigen.

Autohersteller

Je mehr Ladegeräte entwickelt werden, desto unmittelbarer ist der Nutzen für die Automobilhersteller. Ein potenzieller Käufer eines Elektrofahrzeugs wird eher auf Elektrofahrzeuge umsteigen, wenn öffentliche Ladegeräte an geeigneten Standorten verfügbar sind. Der Ausbau könnte durch Kooperationen zwischen Herstellern beschleunigt werden, beispielsweise durch das Ladenetzwerk IONITY (ein Joint Venture von BMW, Daimler, Ford, Hyundai und Volkswagen).

Wenn es den Automobilherstellern und Automobilzulieferern alternativ gelingt, ein Fahrzeug zu entwickeln, das schneller als heute aufgeladen werden kann, könnten sie die Anzahl der benötigten öffentlichen Ladegeräte reduzieren. Höhere Ladegeschwindigkeiten verringern die Reichweitenangst der Autofahrer und ermöglichen einen effizienteren Aufbau von Ladestationen (da zum Laden der gleichen Anzahl an Fahrzeugen weniger Ladegeräte erforderlich sind).

Wenn Automobilhersteller und Automobilzulieferer Fahrzeuge entwickeln können, die schneller als heute aufgeladen werden können, könnten sie die Anzahl der benötigten öffentlichen Ladegeräte reduzieren.

Lokale politische Entscheidungsträger

Die Stadt Stockholm ist Vorreiter beim Ausbau der Infrastruktur: Die durchschnittliche Gesamtinstallationszeit für ein Gleichstrom-Schnellladegerät (150 Kilowatt oder mehr) beträgt sieben Monate. Ähnliche Installationen an anderen Standorten können bis zu 20 Monate dauern. Stockholms vorbereitungsintensiver Ansatz erfordert eine Vorabinvestition von Zeit, da Städte und Gemeinden in Zusammenarbeit mit Betreibern von Stromverteilungsnetzen umfassende Machbarkeitsprüfungen durchführen müssen. Sobald ein vielversprechender Ladestandort identifiziert ist, laufen die Genehmigungsprozesse zügig ab – was wiederum die Planung der Ladepunktbetreiber beschleunigt.

Andere Orte haben andere (und möglicherweise ergänzende) Ansätze entdeckt. Die Stadt Oslo hat eine Checkliste entwickelt, um Projektgenehmigungen zu beschleunigen. Die Niederlande haben eine Wissensplattform eingerichtet, um Bedenken schnell auszuräumen. Durch die französische Richtlinie „Recht auf eine Steckdose“ entfällt das Hin und Her, das für die Genehmigung von Hausinstallationen erforderlich ist.

Finanzinstitutionen

Die Regierungen richten ihre Finanzierungsbudgets für Elektrofahrzeuge mittlerweile weitgehend auf Anreize für den Kauf von Elektrofahrzeugen aus. Es könnte von Vorteil sein, zu untersuchen, wie viel für die Subventionierung der Elektrofahrzeug-Infrastruktur und der Erzeugung erneuerbarer Energien ausgegeben wird. Es muss ein Gleichgewicht zwischen der Förderung privater Finanzierung der Ladeinfrastruktur und der Nutzung öffentlicher Mittel für einen gerechten Ausbau gefunden werden, damit bezahlbares Laden auch an weniger rentablen Standorten möglich ist.

Europa, das eine einmalige Mobilitätsrevolution durchlebt, kann diese Chance nutzen. Für den Erfolg sind der Ausbau der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge, klar kommunizierte Strategien und eine starke Zusammenarbeit zwischen einer Vielzahl öffentlicher und privater Interessengruppen erforderlich.