Der Balanceakt zwischen langsamem und schnellem Laden

Angesichts der Aufmerksamkeit, die Bundes- und Landesbemühungen zum Aufbau einer Schnellladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge (EV) entlang der Autobahnen des Landes widmen, benötigen wir auch einen zuverlässigen Zugang zu gutem, langsamem Laden dort, wo wir leben, arbeiten und spielen.

Das ist eine Sache mit den Privatautos und Lastwagen der Amerikaner: 95 % der Zeit stehen sie in Einfahrten und auf Parkplätzen und warten darauf, dass wir irgendwohin fahren. All diese Leerlaufzeiten schaffen Möglichkeiten zum Aufladen von Elektrofahrzeugen zu Hause und am Arbeitsplatz sowie an Zielen wie Einkaufszentren, Hotels und Sehenswürdigkeiten. Elektrofahrzeuge können überall dort aufgeladen werden, wo es Zugang zu Elektrizität gibt, was fast überall dort der Fall ist, wo Autos fahren. Sie benötigen nicht das Tankstellenmodell, auf das wir angewiesen sind, um unsere Autos und Lastwagen zu tanken. Zweifellos ist der Zugang zu Schnellladegeräten notwendig, um Fernreisen zu ermöglichen. Aber der Zugang zu bequemen und günstigeren langsamen Ladestufen der Stufen 1 und 2 ist ebenso wichtig, damit Elektrofahrzeuge Tag für Tag einsatzbereit bleiben.

Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) hat kürzlich eine Studie mit dem Titel „The 2030 National Charging Network: Estimating US Light-Duty Demand for Electric Vehicle Charging Infrastructure“ veröffentlicht. Die Studie bestätigt, dass Amerika schnell ein robustes landesweites Schnellladenetz aufbauen muss; und unterstreicht den Bedarf an vielen öffentlichen Level-2- und privaten Level-1- und Level-2-Ladestationen an den Orten, an denen wir leben, arbeiten und spielen.

Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehört: Wir müssen eine umfangreiche Ladeinfrastruktur bereitstellen, um den erwarteten Ladebedarf der voraussichtlich 30 bis 42 Millionen Elektrofahrzeuge auf der Straße im Jahr 2030 zu decken. NREL schätzt, dass wir ein nationales Netzwerk von etwa 28 Millionen Ladeanschlüssen benötigen, bestehend aus:

Es ist schwierig, die Gesamtzahl der privaten Ladestationen zu ermitteln, die bisher in Wohnhäusern und am Arbeitsplatz installiert wurden, aber die Anzahl der öffentlichen Ladestationen ist ziemlich gut bekannt und vermittelt einen Eindruck von der Skalierungsherausforderung. Wir verfügen derzeit über etwa 137.000 öffentlich zugängliche Ladeanschlüsse und benötigen laut NREL-Forschung in sieben Jahren 1,8 Millionen. Es gibt viel zu tun.

Das Laden zu Hause ist von entscheidender Bedeutung, und der fehlende Zugang zum Laden zu Hause ist das größte Hindernis für die Einführung von Elektrofahrzeugen. Zu Hause erledigen Elektrofahrzeugfahrer etwa 85 % ihrer Ladevorgänge und erzielen die größten Einsparungen, da die Stromtarife für Privathaushalte viel günstiger sind als eine Gallone Benzin an der Zapfsäule oder Strom an einer öffentlichen Schnellladestation. Außerdem ist das Aufladen zu Hause sehr praktisch; Nach Hause kommen, einstecken, zu Bett gehen, mit vollem Akku aufwachen, wiederholen. Ohne Zugang zum Laden zu Hause, beispielsweise bei Mehrfamilienhäusern wie Wohnungen, Eigentumswohnungen und Häusern mit Parkplätzen an der Straße, wird der Besitz eines Elektrofahrzeugs zu einer Unannehmlichkeit und einer Kostenherausforderung, die die meisten Verbraucher nicht in Angriff nehmen wollen. Daher ist es die dringendste Herausforderung, die es zu bewältigen gilt, sicherzustellen, dass jeder zu Hause eine Steckdose anschließen kann.

Das Laden am Arbeitsplatz kann dazu beitragen, die Ladelücke in Privathaushalten zu schließen, indem es Verbrauchern, die nicht zu Hause aufladen können, Zugang zum Laden am Arbeitsplatz bietet, wo ihr Auto tagsüber oft acht Stunden lang steht. Das Laden am Arbeitsplatz unterstützt den Besitz von Elektrofahrzeugen bei Verbrauchern mit langen Arbeitswegen, was insbesondere in vielen ländlichen Gemeinden ein erhebliches Problem darstellt. Ladegeräte am Arbeitsplatz sind auch für Besitzer älterer Elektrofahrzeuge mit geringerer Reichweite hilfreich. Für Arbeitsplätze mit Mitarbeitern mit geringerem und mittlerem Einkommen ist die Bereitstellung von Ladestationen ein Mitarbeitervorteil, der den Menschen den Kauf gebrauchter Elektrofahrzeuge mit geringeren Kosten und geringerer Reichweite ermöglichen und einen gerechteren Übergang zu Elektrofahrzeugen unterstützen kann.

Aktuelle Umfragen zeigen, dass etwa ein Drittel der Verbraucher den Kauf eines Elektrofahrzeugs erwägt. Das ist eine erhebliche bevorstehende Nachfrage, wenn man bedenkt, dass Elektrofahrzeuge derzeit etwa 8 % der Neuwagenverkäufe ausmachen. Dennoch bleibt der Zugang zu Schnellladegeräten, um die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen und Fernreisen zu ermöglichen, ein Kaufhindernis. Aus diesem Grund haben die politischen Entscheidungsträger des Bundes das 5 Milliarden US-Dollar schwere National EV Infrastructure (NEVI)-Programm des überparteilichen Infrastrukturgesetzes ins Leben gerufen, um den landesweiten Aufbau eines Schnellladenetzes voranzutreiben.

Heutige Schnellladegeräte sind sehr schnell und neue EV-Modelle können schnell viel Strom verbrauchen. Ein typisches modernes Elektrofahrzeug muss auf einer Autofahrt alle 150–200 Meilen für eine 15–20-minütige Schnellladung anhalten, denn genau wie Sie Ihren Benzintank vor dem Tanken nicht vollständig leerlaufen lassen würden, entleeren Sie auch Ihre Batterie nicht, bevor Sie anhalten Aufladung. Im Idealfall entscheiden sich Fahrer von Elektrofahrzeugen für ein Schnellladegerät, wenn die Batteriekapazität nur noch 15–25 % erreicht, und laden den Akku bis zu etwa 60–70 % auf. Zwischen 70 % und 100 % beginnen Elektrofahrzeugbatterien, die Ladegeschwindigkeit deutlich zu verlangsamen. Dies trägt dazu bei, die Batteriegesundheit langfristig zu schützen, macht es aber auch ineffizient, an ein Schnellladegerät angeschlossen zu bleiben, um die letzten 30 % aufzuladen. Sie verkürzen die Zeit auf Ihrem Roadtrip, wenn Sie bei etwa 70 % den Stecker ziehen und weitere 150–200 Meilen bis zum nächsten Schnellladegerät weiterfahren.

Selbst wenn wir das Ziel erreichen, Schnellladegeräte entlang der Autobahnen des Landes von Meer zu strahlendem Meer einzusetzen, stehen Fahrer von Elektrofahrzeugen vor Herausforderungen, wenn ihre Reise an einem Zielort ohne Ladegerät endet. An vielen Reisezielen, insbesondere in Hotels und Attraktionen, einschließlich Staats- und Nationalparks, fehlen Ladestationen. Heutzutage ist es daher wahrscheinlicher, dass Sie keinen Zugang zum Zielladegerät haben, insbesondere wenn Ihr Ziel eher ländlich oder abgelegen ist.

Ein typisches Beispiel dafür ist, dass ich kürzlich einen 1.000 Meilen langen Elektroauto-Roadtrip zur abgelegenen Insel Ocracoke Island in den Outer Banks von North Carolina unternommen habe, wo ich festgestellt habe, dass es am Zielort keine Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge gibt.

Meine Frau und ich unternahmen den Roadtrip in einem Tesla Model Y mit einer Reichweite von 330 Meilen von unserem Zuhause in den Bergen im Westen von North Carolina in der Nähe von Asheville. Unterwegs haben wir an zuverlässigen und praktischen Schnellladestationen aufgeladen, die Teil des Supercharger-Netzwerks von Tesla sind. Unsere letzte Schnellladung fand außerhalb von New Bern, NC statt. Als wir den New Bern Supercharger verließen, waren auf der Karte keine weiteren Ladestationen mehr zu sehen. Von dort fuhren wir für ein paar Tage nach Cedar Island, bevor wir die Fähre nach Ocracoke bestiegen. Als wir nach Ocracoke kamen, hatten wir noch 50 % Akkuladung übrig, genug, um nach unserer Woche auf Ocracoke zum New Bern Supercharger zurückzukehren, aber gerade noch so.

Um ans Ziel zu gelangen, ist es von entscheidender Bedeutung, auf eine zuverlässige und bequeme Schnelllademöglichkeit zuzugreifen, aber das nützt den Fahrern nichts, wenn sie nicht weiterkommen. So schön es auch klingen mag, auf einer wunderschönen Insel in den Outer Banks zu stranden, das war nicht mein Wunsch. Zu unserem Glück gibt es auf Ocracoke viele Golfwagen, und wir konnten ein paar Tage lang so tun, als wäre unser Elektroauto einer, indem wir es im Level-1-Stil an Standardsteckdosen an einem 4 x 4-Holzpfosten anschlossen und die Ladung erhielten Wir mussten die Insel genießen und sorgenfrei nach Hause kommen. Allerdings habe ich etwa 30 Stunden gebraucht, um die Batterie des Tesla um 30 % aufzuladen – definitiv nicht ideal oder nachhaltig.

Meine Ocracoke-Geschichte hat zwei Seiten: Die eine zeigt die Notwendigkeit, in Zielladestationen der Stufe 2 zu investieren, und die andere zeigt, dass man ein Elektrofahrzeug überall anschließen kann.

Das Laden zu Hause, am Arbeitsplatz und am Zielort kann gut in bestehende elektrische Systeme in Häusern, Gebäuden und das Stromnetz integriert werden. Wie Sie oben sehen, können Elektrofahrzeuge an eine normale 120-Volt-Steckdose angeschlossen werden, so wie Sie Ihr Telefon aufladen, allerdings ist der Ladevorgang, wie ich erfahren habe, extrem langsam.

Eine viel bessere Option ist der Anschluss eines Level-2-Ladegeräts an einen 240-Volt-Stromkreis, z. B. für einen Herd oder Trockner, das ein Elektrofahrzeug in 4–10 Stunden aufladen kann, ideal für das Aufladen über Nacht oder an Werktagen. Im Gegensatz zum Schnellladen, bei dem schnell sehr viel Strom verbraucht wird, verbrauchen Level-2-Ladegeräte den Strom über längere Zeiträume viel langsamer. Daher können Ladegeräte der Stufe 2 das Stromnetz weniger belasten. Und wenn das Ladegerät der Stufe 2 vernetzt ist – ein Begriff, der sich auf die Kommunikationsfähigkeit eines Ladegeräts bezieht – können Energieversorger technische Hilfsmittel und Anreize für das Ladeverhalten nutzen, um das Laden von Elektrofahrzeugen zu verwalten. Energieversorger haben sich als erfolgreich darin erwiesen, Fahrer von Elektrofahrzeugen zum Laden zu ermutigen, wenn das Stromnetz über ausreichend Strom verfügt, um negative Auswirkungen auf die Netzleistung zu vermeiden.

Je mehr Ladeanforderungen langsamere Ladegeräte der Stufe 2 erfüllen können, desto mehr Möglichkeiten haben die Energieversorger, den Übergang zu Elektrizität als Transportkraftstoff zu bewältigen. Da der Marktanteil von Elektrofahrzeugen wächst, ist ein effektives Lademanagement die beste Strategie, um die Hinzufügung kostspieliger neuer Stromerzeugungsanlagen zu vermeiden. Es werden weiterhin Modernisierungen des Stromnetzes erforderlich sein, einschließlich der Übertragung (Strom von dort, wo er erzeugt wird, dorthin, wo er benötigt wird) und der Verteilung (sicherstellen, dass die Gemeinden über ausreichend Stromkapazität verfügen). Durch eine kluge Nutzung der Ladesteuerung können wir jedoch in naher Zukunft kostspielige neue Kraftwerke vermeiden .

Ein zugängliches, zuverlässiges und praktisches Schnellladenetz auf Autobahnen wird es Besitzern von Elektrofahrzeugen ermöglichen, überall und jederzeit zu fahren. Doch ohne Zugang zu Ladestationen für Privathaushalte ist der Besitz eines Elektrofahrzeugs für die meisten Verbraucher nicht realistisch. Das Laden am Arbeitsplatz kann dazu beitragen, den Mangel an Lademöglichkeiten in Privathaushalten auszugleichen und Verbraucher mit langen Arbeitswegen und älteren Elektrofahrzeugen mit geringerer Reichweite zu unterstützen. Und um den Wert von Investitionen in Schnellladestationen auf Autobahnen zu steigern, brauchen wir auch barrierefreies Laden an unseren Zielorten.

Um den Bedürfnissen der wachsenden Elektromobilität gerecht zu werden, müssen wir uns gleichzeitig auf schnelles Laden auf Autobahnen und langsameres Laden dort konzentrieren, wo wir leben, arbeiten und spielen. Es ist eine große Aufgabe, aber notwendig. Zusammen werden diese Infrastrukturinvestitionen die Einführung von Elektrofahrzeugen für alle unterstützen.

Das Electrify the South-Programm der Southern Alliance for Clean Energy nutzt Forschung, Interessenvertretung und Öffentlichkeitsarbeit, um den gerechten Übergang zum Elektroverkehr im gesamten Südosten zu beschleunigen. Besuchen Sie ElectrifytheSouth.org, um mehr zu erfahren und mit uns in Kontakt zu treten.