🔌 Elektroautos: Wie lässt sich die Ladekosten maximal optimieren?

Die Effizienz von Elektroautos ist maximal, wenn sie geteilt und intelligent geladen werden. Um dies zu erreichen, sind Echtzeitinformationen über Strompreise und CO₂-Emissionen entscheidend. Dies zeigt eine Studie der Empa und der Universität Genf (UNIGE), die auf umfassenden Daten aus dem Carsharing basiert und in Environmental Science & Technology veröffentlicht wurde.

Die Reduktion der Treibhausgasemissionen im Personentransport erfordert mehr Elektrofahrzeuge und weniger Autos auf den Straßen. Carsharing bietet hier ein großes Potenzial. Aber nicht jedes Laden ist gleichwertig: Je nach Tageszeit variieren der Strommix (und damit die mit der Stromproduktion verbundenen CO₂-Emissionen) sowie die Strompreise. Durch die Analyse von Daten von etwa 1,5 Millionen Nutzenden von Mobility untersuchten die Wissenschaftler der Empa und der UNIGE das Laden von Elektroautos in Abhängigkeit von den verursachten Emissionen.



Die meisten Menschen in der Schweiz, dem Land der Studie, kennen weder den tatsächlichen Strompreis noch die damit verbundenen CO₂-Emissionen zum Zeitpunkt des Ladens.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass es selten möglich ist, gleichzeitig von niedrigen Preisen und reduzierten Emissionen zu profitieren. Über das Jahr gesehen ermöglicht eine rein kostenoptimierte Ladung durchschnittliche Einsparungen von 21 %, führt aber zu einer Verfünffachung der CO₂-Emissionen. Umgekehrt reduziert ein klimatisch optimiertes Laden die Emissionen um bis zu 82 %, erhöht jedoch die Kosten um fast 27 %. "Eine der größten Herausforderungen besteht darin, Kosten- und Klimaziele in Einklang zu bringen. Ideal wäre es, wenn umweltfreundliches Laden auch finanziell attraktiv wäre", erklärt Sven Eggimann, Forscher an der Empa und Autor der Studie.

Die Notwendigkeit dynamischer Tarife und Echtzeitinformationen

Die Berechnungen der Studie basieren auf Strompreisen, die stündlich variieren. Wenn jedoch nur vereinfachte Tarifmodelle eingeführt werden, die lediglich zwischen Tag und Nacht unterscheiden, wird intelligentes Laden schwer anwendbar. "Die meisten Menschen in der Schweiz kennen weder den tatsächlichen Strompreis noch die damit verbundenen CO₂-Emissionen zum Zeitpunkt des Ladens", betont Elliot Romano, Forscher an der Empa und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Umweltwissenschaften der UNIGE. Um klimafreundliche oder kostengünstige Lade-Strategien zu ermöglichen, benötigen die Nutzenden Echtzeitinformationen, idealerweise zugänglich über intelligente Zähler.

"In Ländern wie Dänemark können diese Autofahrer den aktuellen Strompreis über eine App abrufen und ihre Ladezeiten bewusst wählen", ergänzt Sven Eggimann. "Dieses System funktioniert, aber niemand möchte das auf Dauer manuell verwalten." Daher sind automatisierte Lösungen von Interesse, die sich an individuelle Präferenzen anpassen können.


Damit das Laden in Zeiten mit niedrigen Emissionen wirtschaftlich interessant wird, sind auch geeignete Anreize notwendig, wie etwa Stromtarife, die an die CO₂-Intensität gekoppelt sind. Die an der Empa durchgeführten Simulationen zeigen, dass mit einem dynamischen CO₂-Preis von durchschnittlich etwa 30 Rappen pro Kilogramm CO₂-Äquivalent (also einer Steuer von 72 Rappen / 100 km oder etwa 100 CHF pro Jahr für ein Standardfahrzeug in der Schweiz) eine Vereinbarkeit von klimafreundlichem Laden und Kostenoptimierung möglich wird. Aber nur, wenn die Tarife tatsächlich die mit dem Stromverbrauch verbundenen Emissionen widerspiegeln.

"Idealerweise sollte das Laden auf freiwilligen Ansätzen basieren, die durch Anreize unterstützt werden", präzisiert Elliot Romano. "Das kann in Form von Vorzugstarifen oder reservierten Parkplätzen in Zeiten mit niedrigen Emissionen geschehen." Andernfalls könnte der Zugang zum Laden eingeschränkt oder unflexibles Verhalten mit Zusatzgebühren belegt werden.

Häufigere Nutzung am Tag, aber eine umweltfreundliche Lösung

Geteilte Fahrzeuge werden häufiger genutzt, insbesondere tagsüber. Sie benötigen daher mehr Ladevorgänge in der Nacht, einer Zeit, in der der Strommix oft klimatisch weniger günstig ist. Dennoch unterscheiden sich laut Sven Eggimann die Gesamtemissionen und -kosten ihres Ladens nur geringfügig von denen privater Fahrzeuge. "Carsharing-Autos werden intensiver genutzt, aber dank kurzer Ladeunterbrechungen und dem Ausbau der Schnellladeinfrastruktur bleiben genügend Möglichkeiten, Zeiten mit niedrigen Emissionen zu bevorzugen."

Das Carsharing selbst bietet eine noch vielversprechendere Perspektive: eine substanzielle Verringerung des Fahrzeugbestands. Mit 25 % weniger Autos in Schweizer Städten könnte der Druck auf die Winterstromversorgung spürbar verringert werden. "Carsharing benötigt insgesamt weniger Energie, da weniger Fahrzeuge unterwegs sind", erläutert Elliot Romano. "Selbst wenn die jährlich insgesamt zurückgelegte Kilometerzahl mit der privater Autos vergleichbar bleibt, findet ein wachsender Teil der Fahrten durch andere Verkehrsmittel ergänzend zu den geteilten Fahrzeugen statt. Das trägt dazu bei, das Energiesystem insgesamt zu entlasten."

Die strukturelle Herausforderung des Winters

Für eine erfolgreiche nachhaltige Verkehrswende können Elektrofahrzeuge nicht unabhängig von der Optimierung ihres Ladens betrachtet werden. "Das erfordert Fortschritte sowohl auf regulatorischer als auch auf technischer Ebene", betont Sven Eggimann. "Langfristig ist das Ziel klar: eine Ladeinfrastruktur zu haben, die Nutzer automatisch zu kostengünstigen Zeiten mit niedrigen Emissionen führt, ohne ständiges Eingreifen."

Wenn die Schweiz in Zukunft stärker auf Elektroautos setzt, muss sich das Energiesystem tiefgreifend anpassen. Selbst mit optimierten Ladezeiten und einem verringerten Fahrzeugbestand durch Carsharing wird der zusätzliche Strombedarf durch die Elektrifizierung der individuellen Mobilität hoch bleiben, mit einem simulierten Winterdefizit von etwa einem Terawattstunde pro Monat bis 2050.

"Dieses saisonale Versorgungsdefizit kann nicht allein durch mehr Batterien oder eine einfache Verschiebung der Ladezeiten ausgeglichen werden", warnt Elliot Romano. "Die Elektrifizierung ist daher nur ein Teil der Lösung. Wer wirklich etwas für das Klima tun will, setzt auch auf Carsharing, öffentliche Verkehrsmittel und, weiter gefasst, auf eine Reduzierung der Nutzung des Privatautos."

Quelle: Universität Genf