Smart Grids & Elektromobilität

30. März 2011, SiemensForum München

Nachbericht

Elektromobilität ist weltweit eines der großen Zukunftsfelder.

Bayern besitzt hierfür besondere Stärken mit weltweit führenden Automobilherstellern und Zulieferern, ebenso führenden Unternehmen der Elektronik und Elektrotechnik, großen Energieversorgern, renommierten wissenschaftlichen Instituten und einem leistungsstarken Handwerk.

Vor diesem Hintergrund konzipierte und organisierte die Bayern Innovativ GmbH, verantwortlich für die Cluster Automotive und Energietechnik, in enger Partnerschaft mit der Siemens AG das erstmalige Symposium „Smart Grids und Elektromobilität" in München und erfuhr die umfassende Unterstützung durch das bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie. Über 250 Teilnehmer aus den Branchen Automotive, I&K und Energietechnik erlebten einen hoch interessanten, spannenden Tag.

Zunächst ging Bayerns Wirtschaftsminister Martin Zeil in seinen Ausführungen auf die aktuelle Energiedebatte, ausgelöst durch die dramatischen Ereignisse in Japan, ein. Hierzu werde bis Mai ein neues Energiekonzept für Bayern in seinem Hause entwickelt, so Zeil, 25% des in Bayern erzeugten Stroms stammten bereits heute aus erneuerbaren Energien. Damit sei Bayern führend im bundesdeutschen Vergleich. Wichtig für den weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien sei allerdings, hierfür die Akzeptanz in der Bevölkerung zu schaffen. Denn der Ausbau der erneuerbaren Energien bedeute auch eine Veränderung des Landschaftsbildes durch mehr Stromnetze, mehr Windräder und mehr Gaskraftwerke etc. Ein wichtiges Instrument zur Umsetzung umweltfreundlicher Mobilitätskonzepte sei die E-Mobilität betonte Zeil. Dies gelte insbesondere dann, wenn die Fahrzeuge mit Strom aus Erneuerbaren Energien gespeist würden. Diese Entwicklung sei eng verbunden mit völlig neuen Anforderungen an die Regelbarkeit und Kommunikationsfähigkeit der Stromnetze.
Mit der 2008 gestarteten Zukunftsoffensive Elektromobilität der Bayerischen Staatsregierung, die im 5-Punkte-Programm weiter konkretisiert wurde, fände die Elektromobilität in Bayern hervorragende politische Rahmenbedingungen. Ziel sei es, auch hier eine führende Rolle zu übernehmen.

Die nachfolgenden Inhalte sind wie folgt gegliedert:

Herausforderungen und zukünftige Entwicklungen

Wie sieht die Mobilität der Zukunft aus? Diese Frage stellte Franciscus van Meel, Leiter Elektromobilitätsstrategie bei der AUDI AG sich und den Teilnehmern. Um in die Zukunft zu blicken müsse man erst die Vergangenheit verstehen, so van Meel und blickte in die Historie der Elektrofahrzeuge Nach dem Lohner Porsche 1900 und dem DKW-Elektrowagen 1955 brachte AUDI bereits in den 1990er Jahren die dritte Generation an Elektrofahrzeugen mit einem umgebauten A4 auf den Markt. Jetzt stehe Audi mit dem e-tron und weiteren E-Fahrzeugen bis hin zum E-R8 weit vorn in der aktuellen Entwicklung. Elektromobilität bei Audi - das heißt dem Kundenwunsch nach uneingeschränkter individueller Mobilität gerecht zu werden und Elektromobilität in Konzepten attraktiv anzubieten.

Die Herangehensweise und die Umsetzung des Megacity Vehicles von BMW beschrieb Ulrich Kranz, Leiter „Project i". Basis der Entwicklungsarbeit bilde eine intensive Recherche, zu Fragen der Mobilität und zu Kundenbedürfnissen der Zukunft, aus der die Anforderungen an das zu entwickelnde Produkt abgeleitet wurden - ein Fahrzeug, das möglichst umweltschonend, also emissionsfrei zu bewegen ist und gleichzeitig die Ansprüche an die moderne urbane Mobilität erfüllt - für BMW das Megacity Vehicle (MCV).
Wichtigste Zielsetzung dafür sei eine möglichst ausgeprägte Nachhaltigkeit; vom ersten Lieferanten bis hin zur Bauteilverwertung nach dem Fahrzeugleben:"... ökologisch, ökonomisch und sozial verträglich." So Kranz.

Wie E.ON den neuen Anforderungen an die Stromnetze begegnet erläuterte Dr. Egon Westphal, Mitglied der Geschäftsleitung Netz bei der E.ON Energie AG. Das Smart Grid sei die Basis für die erfolgreiche Integration erneuerbare Energien und die Plattform für neue Energienanwendungen. Die nachfrageunabhängige Stromerzeugung erfordere eine intelligente Vernetzung von Erzeugung und Verbrauch unter Einbeziehung neuer Stromspeicher und eines Lastmanagements basierend auf Echtzeit Informationen. Die Batterien von Elektroautos könnten in Form einer so genannten Vehicle to Grid Lösung in dieses System einbezogen werden. Hier sieht Westphal eine der zukünftigen großen Herausforderungen für die Netzbetreiber.

Die Welt steht vor dramatischen Veränderungen hinsichtlich der globalen Energienutzung und -Verteilung, mit einem starken Anstieg in Schwellen- und Entwicklungsländer. Hinzu kommt eine starke Konzentration der Bevölkerung in sog. Megacities. Dafür sind neue Energiekonzepte dringend notwendig, so Dr. Richard Hausmann, CEO bei der Company Project Smart Grid Applications der Siemens AG. Vier Ansatzpunkte definierte Hausmann zur Sicherstellung der zukünftigen Energieversorgung und zur Realisierung einer "Low carbon society". Dies sind; ein optimaler Energiemix, Verbesserung der Energieeffizienz, Smart Grids und CO2- arme Lösungen für die Elektromobilität. Hierbei bietet das Smart Grid als „Strominternet" der Zukunft die Möglichkeit des smarten Umgangs mit Energie, mit großem Potenzial in der intelligenten Laststeuerung zur Integration einer immer größer werdenden Menge an fluktuierender Netzeinspeisung durch erneuerbare Energien.
Dr. Hausmann ging auf die Veränderungen der Stromerzeugungs- und Verbrauchsstruktur ein. Durch die Anbindung weiterer Erzeuger und Verbraucher entstünden sogenannte „Micro-Grids" die intern gesteuert werden könnten. Über das Mittelspannungsnetz sei es möglich diese Micro-Grids zu einem Verbund zusammenzuschließen und mit zentralen Stromerzeugungseinheiten zu verknüpfen. Siemens habe mit dem Softwarepaket SOEASY einen Kontrollmechanismus für entstehende dezentrale Micro-Grids entwickelt, der auch hervorragend die Einbindung der E-Mobilität in das Gesamtsystem ermögliche.

Die anstehenden Herausforderungen in diesen branchenübergreifenden Zukunftsthemen lassen sich nur durch Vernetzung von Kompetenzen bewältigen. Das zielgerichtete Zusammenführen wichtiger Player hin zu innovativen Systemen sei eine der Kernkompetenzen der Bayern Innovativ GmbH, so Professor Dr. Josef Nassauer, Geschäftsführer der Bayern Innovativ GmbH. Wie in der Energietechnik seien die Strukturen vergleichbar Übertragungs- und Verteilnetzen, bis hin zu sich selbst organisierenden „Micro Grids", so Nassauer. In der E-Mobiltät seien die bayerischen Cluster Automotive und Energietechnik besonders gefordert, da in diesen Bereichen wesentliche Kompetenzen zusammenliefen. Besonders erwähnte Nassauer das Pilotprojekt „Elektromobilität verbindet Bayern". Entlang einer Achse München-Ingolstadt-Nürnberg sollen die Infrastruktur für die Nutzung von Elektrofahrzeugen aufgebaut und getestet, sowie Mobilitätskonzepte unter Einbeziehung von ÖPNV, Bahn und Flugverkehr entwickelt werden.

Smart Grids & Fahrzeugkonzepte

Regionale Netzbetreiber wie die AllgäuNetz GmbH beschäftigen sich intensive mit der Fragestellung ob E-Mobilität durch IKT-gestütztes Lademanagement zum Ausgleich von Erzeugungsschwankungen dezentraler, regenerativer Erzeugungseinrichtungen beitragen kann. In seinem Beitrag machte Dr.-Ing. Michael Fiedeldey deutlich dass dies unter bestimmten Voraussetzungen möglich sei. Hierbei müssten die Anforderungen an I&K Technologien klar definiert werden. Besonders für die Regelreserven würden Status und Ist-Daten als Online-Information in Echtzeit benötigt und durch Tarifanreize sei Akzeptanz bei den Verbrauchern zu erreichen. Dies so Fiedeldey werde besonders für zukünftige Geschäftsmodelle immer wichtiger.

Der Aufbau einer Infrastruktur für die Versorgung von E-Fahrzeugen sowie der Aufbau von Intelligenten Stromnetzen werden durch das Handwerk umgesetzt. Sowohl das Baugewerbe als auch die Elektrotechnik bis hin zu Autowerkstätten und Zweiradmechanikern seien bereit für diese zukünftigen Aufgaben. Hans Auracher, Landesinnungsmeister des bayerischen Elektrohandwerks beschrieb die Rolle des Handwerks zur Bewältigung dieser Zukunftsaufgabe. Schon heute bereite man sich intensiv auf kommende Aufgaben vor und sei für die Zukunft hervorragende aufgestellt

Für den Ausbau von Smart Grids erfährt die Leistungselektronik aktuell eine besondere Bedeutung, so Professor Dr. Leo Lorenz, Senior Principal Neue Technologien bei Infineon. Die aktuellen Entwicklungen in der Leistungselektronik führen zu einem höheren Gesamt-wirkungsgrad in der gesamten Energieflusskette, vom Erzeuger bis zum Verbraucher. Dies gelte hinsichtlich der Elektromobilität, für die Smart Grids mit Integration erneuerbarer Energien aus Wind und Sonne sowie für eine intelligente, bedarfsgerechte Energieflusssteuerung unter Einbeziehung und Nutzung aller variablen Speicher für eine stabilisierte und zuverlässige Energieversorgung.

Technologietransfer & Infrastruktur

Entwicklungen aus der Luft- & Raumfahrt finden zunehmend Eingang in Elektrofahrzeuge und bilden essenzielle technologische Basics. Das Robomobil, vorgestellt von Professor Dr. Gerd Hirzinger, beschreibt eindrücklich das hierin enthaltene hohe Potenzial. Vor allem der Robotik und Simulation kommt hier eine besondere Bedeutung zu: „Auto und Roboter werden immer ähnlicher..." so Hirzinger. Antrieb, Lenkung, Dämpfung und Bremse sind ins Rad integriert. Eine intelligente Zentralsteuerung steuert die Bewegung des Fahrzeugs. Robotik und Automobilität, insbesondere die Elektromobilität werden künftig untrennbar sein.

Die Strategie für Fahrzeugkonzepte im Nutzfahrzeugbereich stellte Dr. Rolf Döbereiner, Senior Department Manager von MAN Truck & Bus vor. Nutzfahrzeuge als Investitionsgüter unterlägen einer komplett anderen Beurteilung als Individualfahrzeuge. Hier sei allein die Wirtschaftlichkeit von Bedeutung und somit bestimmend für zukünftige Entwicklungslinien. Unternehmen wie MAN setzten verstärkt auf die Hybridisierung von Nutzfahrzeugen. Für schwere Nutzfahrzeuge seien dies Hybrid-Stadtbusse, Hybrid-Lkw und für den Kurzstrecken-Verteilerverkehr. z. T. plug-in-Hybride.

Vergleicht man den gegenwärtigen Zustand heutiger Metropolen wie London, Paris oder Berlin mit den Verhältnissen im 19. Jahrhundert, so stellt man fest, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit der Fahrzeuge heute mit 15 km/h etwas geringer ist als die der damaligen Kutschen. Zudem hat eine Studie über Frachtverkehr in europäischen Städten gezeigt, dass der Warenfluss überproportional zu der Umweltverschmutzung beiträgt. Hier sind neue Logistikkonzepte gefragt. Ein neuer Ansatz wurde von der DHL Solutions & Innovations am Flughafen Heathrow mit der Einführung von Consolidation Centers getestet. Anstelle einer individuellen Logistik für alle Dienstleister des Flughafengebäudes wurden die Sammel- und Verteilstellen extern in 2 km Entfernung vom Flughafen eingerichtet. Durch dieses Konzept, in Verbindung mit dem Einsatz von E-Fahrzeugen im Kurzstreckenbereich konnte der CO2 Ausstoß bis zu 70% verringert werden, berichtete Steffen Frankenberg von der DHL.

Wie werden wir zukünftig Elektrofahrzeuge in gewachsene Infrastrukturen einbinden? Dieser Frage ging Jürgen Mayer H., vielfach ausgezeichneter Architekt, nach. In seiner Vision der Zukunft wird das Elektroauto ein neu geschaffener Kommunikationsraum. Durch Fahrerassistenzsysteme werden die Infrastruktur und auch das Straßenbild sich verändern. Ampeln werden überflüssig, Straßen können schmaler gebaut werden, es entsteht mehr Raum für die Stadt die zukünftig nicht nur nach außen sondern auch intern wachsen kann. Der Fahrer steuert nicht mehr das Fahrzeug sondern lässt sich befördern, Kommunikations-dienste mit umfangreichen Informationsangeboten bereichern die Reisezeit, der Weg wird zum Kommunikationserlebnis.

Professor Dr. Reinhold E. Achatz, Leiter Siemens Corporate Research and Technologies fasste in seinem abschließenden Vortrag die gesamte Thematik des Tages wie folgt zusammen: „Smart Grids und Smart Mobility unterscheiden sich von herkömmlichen Stromnetzen und Verkehrskonzepten durch die Komponente „Smart", welche durch I&K Technologien implementiert wird. Hierfür brauchen wir Softwarelösungen. Heute sprechen wir von elektrischen Autos, morgen von intelligenten Autos und in Zukunft werden wir von smart integrated Cars sprechen". Das Gesamtsystem müsse betrachtet werden, das dann zu vollständig neuen Architekturen führe. Diese neuartigen Systemarchitekturen werden die Automobillandschaft verändern und die Basis für neue „embedded systems" bilden.