Effiziente Ladelösungen für Fahrzeugflotten: Optimierung der elektrischen Infrastruktur

Elektroautos werden auch in den folgenden Jahren immer wichtiger und sollen in naher Zukunft alle Benziner ersetzen. Dies gilt vor allem für größere Firmen, die bei ihren Fahrzeugflotten für etwaige Dienstleistungen immer mehr auf Elektromobilität setzen. Im ersten Moment mag das zwar eine gute Entscheidung sein, jedoch kommen hier auch schnell Probleme der erneuerbaren Energien zum Vorschein. Reichweite und Lademöglichkeiten sind immer noch knapp, vor allem in Deutschland. Das macht E-Autos weiterhin zu einem komplizierten Unterfangen. Doch welche Ladelösungen für Fahrzeugflotten gibt es aktuell? Und wie kann die Infrastruktur in Zukunft ausgebaut werden?

Analyse der Flottenanforderungen

Fahrzeugflotten werden in vielen beruflichen Zweigen genutzt, ob von kleinen Unternehmen mit nur einer Handvoll Fahrzeugen bis hin zu Großunternehmen, die mehrere tausend Fahrzeuge besitzen. Um alle auf Elektro Nutzfahrzeuge umzustellen, braucht es eine große Umstellung innerhalb des Unternehmens. Während Benziner überall wieder vollgetankt werden können und eine vorher vorgegebene Reichweite besitzen, sind diese Faktoren bei Elektrofahrzeugen nicht so einfach einzuschätzen. Hinzu kommt, wirklich alle Fahrzeuge auszutauschen und sich nach möglichen Ladestationen und Problemlösungen umzusehen.

Die Probleme treten vor allem bei größeren Firmen auf, die mehrere hundert Fahrzeuge in ihrer Flotte unterbringen. Wichtig ist dabei auch der Fahrzeugtyp, der oftmals durch die eigentliche Dienstleistung vorgegeben ist. Hier stellt sich die Frage, was transportiert werden muss und ob es bei diesem Fahrzeugtyp überhaupt schon eine gute Alternative zum E-Auto gibt. Entscheidend ist immer die Ladekapazität, die Reichweite und die Ladestationen auf dem Weg oder am Zielort. Viele Unternehmen ersetzen deshalb nur nach und nach ihre Flotte mit Elektrofahrzeugen, damit die Kapazitäten nicht ausgereizt werden.

Auswahl der geeigneten Ladelösungen

Der Ausbau von Ladestationen in Deutschland geht nur schleppend voran. Aktuell gibt es rund 80.000 öffentliche Ladestationen, die genutzt werden können. Damit hängen wir prozentual im Gegensatz zu unseren Nachbarländern, vor allem Österreich, weit zurück. Nur rund 14 Prozent davon sind Schnellladestationen, die das Elektroauto binnen kürzester Zeit neu aufladen. Die Ladezeiten sind immer noch eine große Diskrepanz zwischen den normalen Autos und Elektrofahrzeugen. Während das Tanken innerhalb von fünf Minuten erledigt ist, dauert das Laden eines E-Autos minimal zwanzig bis dreißig Minuten, in den meisten Fällen aber deutlich länger. Hieran erkennt man die Wichtigkeit von Schnellladestationen, deren Ausbau schleunigst vorangetrieben werden muss. Insgesamt werden nun bis 2030 eine Million Ladestationen versprochen.

Gleichstrom gegen Wechselstrom

Neben der Ladegeschwindigkeit ist aber auch die eigentliche Technologie dahinter interessant. Der Unterschied zwischen Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) ist wichtig und bestimmt auch maßgeblich den Ausbau. Während Stationen mit Gleichstrom zwar durch den Stromwandler größer sind, laden sie das Auto dennoch schneller auf. Beim Wechselstrom befindet sich der Wandler (Bordlader) direkt im Auto. Dort wandelt er den eingegebenen Strom dann in Gleichstrom um, der vom Auto genutzt wird. Diese Säulen lassen sich einfacher herstellen, benötigen aber auch genügend Fahrzeuge, die einen Bordlader besitzen und sind im Allgemeinen langsamer. Bei der Fahrleistung gibt es aber keinerlei Unterschiede, da am Ende immer Gleichstrom genutzt wird.

Es gibt noch einige andere nennenswerte Unterschiede. Wechselstrom ist im Allgemeinen schneller zugänglich, da dieser direkt aus der Steckdose kommt und auch bei mobilen Ladegeräten genutzt wird. Und auch, wenn direkter Gleichstrom schneller funktioniert, ist Wechselstrom deutlich besser für die Batterie, da der Aufladeprozess gleichmäßig erfolgt. Es ist also wichtig, sich vorher mit diesem großen Unterschied auseinanderzusetzen.

Infrastrukturplanung und -optimierung

Der Standort und die Verteilung der Ladestationen ist für die Suche nach Ladelösungen für Fahrzeugflotten ein wichtiges Bauteil. Bei den meisten Unternehmen gibt es einen Hauptstandort, an den alle Autos früher oder später gebracht werden. Dies gilt vor allem bei Lagern, aber auch bei Firmen, die einen gemeinsamen Büroraum nutzen. Direkt dort mehrere Ladestationen zu besitzen, ist der Optimalfall. Jedoch müssen diese erst einmal im Bau genehmigt werden. Jedoch ist es so möglich, den Stromverbrauch direkt überwachen zu können. Bei öffentlichen Ladesäulen ist dies kaum bis gar nicht gegeben.

Um spezielle Ladesäulen für die eigene Firma installieren zu lassen, ist eine genaue Planung nötig. Zunächst muss überlegt werden, woher der eigentliche Strom bezogen wird. Hier können erneuerbare Energien helfen, sich vom eigentlichen Stromnetz unabhängig zu machen. Inwiefern sich eine Photovoltaikanlage für die eigene Firma jedoch lohnt, muss vorher berechnet werden. Hinzu kommt auch die Größe der Fahrzeugflotte, die Anzahl der Stationen und die Ladezeit.

Wichtig ist hierbei, eine Balance zwischen den eingehenden Kosten und der späteren Nutzung zu schaffen. Wenn zu viele Ladestationen gebaut werden, können zwar alle Fahrzeuge gleichzeitig geladen werden, jedoch ist der erstmalige Kostenaufwand deutlich höher. Wenn aber zu wenige gebaut sind, spart man im ersten Moment zwar, jedoch kann sich die längere Ladezeit einer Fahrzeugflotte negativ auf die Arbeitszeit auswirken, wenn nicht alle Fahrzeuge gleichzeitig aktiv sein können.

Ladeinfrastrukturmanagement

Der Bau einer eigenen Ladestation hat viele Vorteile. Die Stationen können so nur von der Firma selbst genutzt werden und werden womöglich noch durch erneuerbare Energien versorgt. Zudem kann der Stromverbrauch genauestens überwacht werden. Eine eigene Wartung ist ebenfalls möglich, falls es Probleme geben sollte. Wenn eine Firma mehrere Standorte besitzt, so gibt es auch eine Fernüberwachung. Mit einem ausgebauten System aus Elektrofahrzeugen und Ladesäulen können zudem auch Zugangs- und Abrechnungssysteme einfacher überwacht werden.

Ein solcher Ausbau ist außerdem zukunftssicher und lässt sich später auch ausbauen oder auslagern. Wenn die Ladestationen nicht mehr gebraucht werden, können sie zum Beispiel an die Öffentlichkeit übergehen. Bei einem Firmenausbau können aber auch noch mehr Säulen hinzugefügt werden, die dann alle mit in das bereits bestehende System eingespeist werden.

Optimierung der Ladezeiten und -effizienz

Über den Unterschied zwischen Wechsel- und Gleichstrom wurde bereits weiter oben gesprochen, aber dies ist nicht das Einzige, was die Ladeeffizienz verbessert. Viele Autos verfügen mittlerweile über eine Smart Charging Funktion, bei der die Stromzufuhr speziell geregelt wird. Dies richtet sich nach den Nutzungszeiten, aber auch nach den aktuellen Strompreisen. Somit können Kosten eingespart werden und das Auto wird nur dann geladen, wenn es wirklich sinnvoll ist. Hierbei ist auch das Lastspitzenmanagement wichtig, das die Gleichmäßigkeit des Stromverbrauchs regelt und dadurch ebenfalls Geld einspart.

Um bei großen Fahrzeugflotten eine Effizienz zu schaffen, helfen auch bestimmte Lademanagement-Algorithmen. Dadurch kann bestimmt werden, wann welches Fahrzeug benötigt wird, wie lange eine Ladung ausreicht und wann es wieder aufgeladen werden muss. Dies wird dann bei jedem Fahrzeug individuell berechnet, je nach Fahrleistung, Strecke und Reichweite. Ein Algorithmus bestimmt dann, in welcher Reihenfolge die Fahrzeuge geladen werden sollten. Dies vereinfacht den Umgang ungemein und zeigt außerdem Fehler und Schwächen im System auf, die schneller behoben werden können.

Eine weitere Möglichkeit ist die Integration von V2G-Technologie. Dies nennt sich auch “Vehicle to Grid” und bedeutet, dass der Strom nicht nur direkt an das Auto weitergegeben wird, sondern bei Nichtnutzung auch zurück ins Stromnetz geleitet werden kann. Dies lohnt sich zum Beispiel, wenn einige Fahrzeuge nicht gebraucht werden, deren Batterien aber noch voll sind. Der dort gespeicherte Strom kann dann wieder zurückgeleitet und für andere Prozesse genutzt werden. Durch dieses Auf- und Entladen entsteht eine Balance, wo kaum Strom verloren geht.

Herausforderungen und Lösungsansätze

So gut der Ausbau der eigenen Ladesäulen klingt, es ist auch mit vielen Hürden und Problemen verbunden. Eine solch komplexe Infrastruktur für Elektrofahrzeuge auf die Beine zu stellen, ist nicht für jede Firma tragbar. Deshalb schrecken viele noch vor der Nutzung von E-Autos zurück, da sie fürchten, ohne ein solches System Verluste einzufahren. Die Zusammenarbeit zwischen Netzbetreiber, einer auswärtigen Firma für Ladesäulen und einem Autohersteller ist ein aufwändiges Unterfangen, das viel Zeit und Planung in Anspruch nimmt. Für die meisten Unternehmen lohnt es sich schlichtweg nicht.

Viele Firmen wollen zudem auf den Ausbau der Technologie und zukünftige Trends warten. Zu frühzeitig in den Markt einzusteigen, kann bedeuten, dass die Anlage schon nach nur wenigen Jahren wieder modernisiert werden muss. Darauf wollen die meisten verzichten und zögern deshalb den Ausbau immer weiter hinaus. Am Ende sind die Kosteneffizienz und Finanzierungsoptionen der wichtigste Faktor, der den Ausbau von Elektrofahrzeugen und dessen Lademöglichkeiten bestimmt.

Fazit

Ladelösungen für Fahrzeugflotten zu schaffen ist wichtig, um früher oder später komplett auf die Nutzung von Elektrofahrzeugen umzusteigen. Viele Unternehmen wagen schon den Sprung, Teile der Flotte zu ersetzen und private Lademöglichkeiten zu schaffen. Jedoch ist hier vor allem der Kostenaufwand entscheidend, ein solches System zu implementieren. Die Überwachung des Stromnetzes ist zwingend erforderlich und braucht eine gewisse Expertise. Zudem schwanken die Kosten stetig, da E-Autos und entsprechende Ladesäulen immer noch im Ausbau sind. Obendrein ist es schwer, effiziente Maßnahmen zur Stromgewinnung und Stromüberwachung einzubauen. Die Einfachheit von Benzinern ist aktuell noch kaum zu vergleichen und schreckt viele davon ab, teilweise oder ganz auf Elektroautos umzusteigen.