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Tank- und Ladeinfrastruktur

Auch Elektroautos brauchen „Kraftstoff“. Was für Verbrennungsmotoren die Tankstelle ist, ist für E-Mobile die Steckdose, Ladesäule oder Wasserstoff-Zapfsäule. Ein ausreichendes und bedarfsgerechtes Angebot an öffentlich zugänglicher Ladeinfrastruktur ist deshalb ein wichtiges Kriterium für die Akzeptanz von Elektromobilität. Ein dichtes Netz an Tank- und Lademöglichkeiten wirkt auch gegen die Befürchtung, mit leerer Batterie oder Wassertoff-Tank liegen zu bleiben.

Als Innovationstreiber fördert Elektromobilität die Implementierung einer neuen Mobilitätskultur und bietet das Potential, insbesondere den innerstädtischen Verkehr klimafreundlicher, sauberer und leiser zu gestalten. In gewerblichen oder kommunalen Flotten, im ÖPNV und im Individualverkehr leisten Elektrofahrzeuge einen wichtigen Beitrag, um Vorgaben zur Luftreinhaltung zu erreichen und Lebensqualität in städtischen Räumen zu verbessern.

Strom laden

Umsetzung

Handlungs-
leitfaden

Wasserstoff tanken

Von Steckdosen, Ladesäulen, Schnellladung und Wallboxen

Es gibt vielfältige Möglichkeiten die Batterie eines E-Fahrzeugs zu laden:

  • Wallboxen: an der Wand montierte Boxen werden extra fürs Laden von E-Fahrzeugen installiert
  • hauseigene Elektroinstallationen, z.B. über eine speziell fürs Laden ausgelegte Schuko-Dose
  • Ladesäulen, die eigens für E-Fahrzeuge installiert wurden
Quelle: Handlungsleitfaden Elektromobilität in Flotten

Je nach Zugangänglichkeit einer Fläche, auf der sich die Tank- oder Ladeinfrastruktur befindet, spricht man von öffentlichem oder privatem Raum.

In der Ladesäulenverordnung (LSV) wird einzig nach öffentlich zugänglichen und nicht öffentlich zugänglichen Ladepunkten unterschieden. In diesem Sinne „ist ein Ladepunkt öffentlich zugänglich, wenn er sich entweder im öffentlichen Straßenraum oder auf privatem Grund befindet, sofern der zum Ladepunkt gehörende Parkplatz von einem unbestimmten oder nur nach allgemeinen Merkmalen bestimmbaren Personenkreis tatsächlich befahren werden kann“ (§2 Nr. 9 LSV). Dadurch gelten auch Ladepunkte in einem öffentlichen Parkhaus mit Schranke als öffentlich zugänglich. Zum privaten Raum gehören private Stellplätze oder Firmenparkplätze, der Zugang ist auf wenige Nutzer beschränkt.

Infrastruktur bedarfsgerecht aufbauenInfrastruktur bedarfsgerecht aufbauen anzeigen

Für das Funktionieren der Elektromobilität ist ein 3-Säulen-Ansatz sinnvoll:

  • Die erste Säule bilden Normalladepunkte bis 22 kW Ladeleistung, an denen das Elektrofahrzeuge geladen werden können. Das private Laden, in der Garage oder im Carport ist heute dabei die am häufigsten genutzte Form. Dennoch sind öffentliche Ladepunkte im Straßenraum unverzichtbar für all jene, die über keinen eigenen Stellplatz verfügen.

  • Ein engmaschiges, bedarfsgerechtes Schnellladenetz für längere Fahrten bildet die zweite Säule. An Schnellladepunkten (häufig 50 kW und mehr) können viele Fahrzeuge in sehr kurzer Zeit nachladen. Schnellladepunkte sind in städtischen Gebieten ebenso wichtig wie entlang von Landes- und Bundesstraßen sowie von Bundesautobahnen.

  • Das Zwischendurchladen (Opportunity Charging) im öffentlichen Raum als dritte Säule der Ladeinfrastruktur ist eine Ergänzung zu den beiden anderen Säulen. Ladepunkte zum Zwischendurchladen können Normal- aber auch Schnellladepunkte sein..Für einen bedarfsgerechten Aufbau öffentlicher Lademöglichkeiten ist es wichtig, die Zahl der ankommenden Fahrzeuge (Zielverkehr) und jene der abfahrenden (Quellverkehr) im Blick zu haben.

Hochfrequentierte Standorte mit Schnellladetechnik auszustatten ist besonders effektiv, da so lange Lade- und damit Parkzeiten vermieden werden. Normalladepunkte werden durch die geringere Ladeleistung im Vergleich zu Schnelladepunkten länger belegt. Das muss bei der Standortauswahl beachtet werden.

Das Planungsinstrument SIMONE hilft ganz praktisch dabei den Bedarf an öffentlich zugängliche Ladeinfrastruktur abzuschätzen.

Die Wahl des Standortes ist eng mit der Entscheidung zur Ladetechnik verknüpft. Eng mit der Standortwahl ist die Entscheidung zur Ladetechnik verknüpft.

Ladetechnik für jeden AnlassLadetechnik für jeden Anlass anzeigen

Bei batterieelektrischen Fahrzeugen gibt es drei verschiedene Systemansätze für das Aufladen der Batterien:

  1. Das Laden über ein Kabel,
  2. der Austausch der Batterie und
  3. das induktive Laden.

Derzeit ist das Laden über Kabel der Standard. Der Batterieaustausch hat sich in der Vergangenheit nicht durchsetzen können, da es unter anderem keine standardisierten Batterien für alle Elektrofahrzeuge gibt. Das induktive Laden befindet sich in der Erprobungs- und Entwicklungsphase.

Das kabelgebundene Laden ist aktuell aufgrund seiner hohen Verbreitung die mit Abstand wichtigste Ladetechnologie. Die Batterie im Fahrzeug wird immer mit Gleichstrom geladen. Am Ladepunkt kann aber auch Wechselstrom zur Verfügung gestellt werden. Beim Wechselstrom-Laden wandelt ein Ladegerät mit einem Gleichrichter im Auto den Strom in Gleichstrom um. Beim Gleichstromladen befindet sich der Gleichrichter in der Ladesäule. Gleichstromladen ist im Vergleich schneller und ist daher besonders geeignet an Standorten, die in Verbindung mit längeren Distanzen stehen. Für das Zwischendurchladen oder das regelmäßige Laden sind Punkte mit einer Verweildauer von 30 Minuten und mehr geeignet. Die Standzeiten ziehen einen Platzbedarf in Form von Parkplätzen mit sich – Ladetechnik und Ladepunkt sind somit eng miteinander verknüpft. Bei der Umsetzung vor Ort ist dies zu bedenken.

Der sogenannte Typ 2 Stecker für die Wechselstromladung und für die Gleichstromladung der sogenannte Combo 2 Stecker (umgangssprachlich auch CCS Stecker (Combines Charging System)) sind die gängigen Steckertypen. Sie sind nach der Ladesäulenverordnung vom März 2016 an jedem Ladepunkt vorzusehen. Ein weiterer Steckertyp zum Gleichstromladen vor allem von Fahrzeugen asiatischer Hersteller ist der sogenannte CHAdeMo Stecker.

Quelle: Handlungsleitfaden Elektromobilität in Flotten

Abrechnung beim LadevorgangAbrechnung beim Ladevorgang anzeigen

Stehen die Ladepunkte im öffentlichen oder halböffentlichen Raum, ist in der Regel eine Authentifizierung des Nutzers nötig. Das heißt, bevor das Ladekabel angeschlossen werden kann, muss sich der Nutzer anmelden.

Die Anmeldung kann z.B. über Funk erfolgen (RFID). Dabei hat der Nutzer in der Regel eine Karte mit einem Funkchip, die er an die Ladesäule halten muss. Der Datenabgleich funktioniert dann automatisch.

Noch einfacher ist die Anmeldung per Plug and Charge (engl. „Einstecken und Laden“. Bei dieser Technik werden die Daten über das Ladekabel übertragen, d. h. Auto und Ladesäule kommunizieren direkt miteinander und das Fahrzeug kann über elektronische Zertifikate zugeordnet werden. Für den Nutzer entfällt die Anmeldung, er muss nur das Ladekabel einstecken. Diese Art der Anmeldung wird sich vermutlich in den kommenden Jahren durchsetzen, ist jedoch noch nicht verbreitet. Es ist jedoch ratsam, bei der Neuinstallation von Ladeinfrastruktur diese Art der Authentifizierung vorzusehen.

Wichtig ist für Betreiber von Ladeinfrastruktur darauf zu achten, dass sowohl die Ladeeinrichtung als auch die Abrechnung der Ladevorgänge die Anforderungen des Mess- und Eichrechts erfüllen.

Wichtige Kriterien, Akteure und Modellprojekte

Betreiber eines Ladepunktes sind zumeist Energieversorger oder Service-Anbieter, die zwischen Netzbetreiber und Endkunde stehen. Die Broschüre „Genehmigungsprozess der E-Ladeinfrastruktur in Kommunen“ bietet weitere Informationen.

Quelle: Genehmigungsprozess der E-Ladeinfrastruktur in Kommunen

StandortTOOL - Planungswerkzeug für LadeinfrastrukturStandortTOOL - Planungswerkzeug für Ladeinfrastruktur anzeigen

Das "StandortTOOL des BMVI für Infrastrukturen alternativer Kraftstoffe (IAK)" soll dazu beitragen, bundesweit ohne Einschränkungen mit emissionfreien oder -armen Fahrzeugen unterwegs sein zu können. Es zeigt bereits vorhandene Ladeinfrastruktur (LIS) sowie Wasserstoff- und CNG/LNG-Tankstellen auf und liefert vor dem Hintergrund angenommener demografischer und wirtschaftlicher Entwicklungen eine Einschätzung, wo ein Zubau erforderlich ist.

Im Bereich Ladeinfrastruktur gilt dies insbesondere für die Weiterentwicklung von Schnellladepunkten, um bundesweit eine gute Abdeckung für eine unkomplizierte Routenplanung zu gewährleisten. Für die Planung von Normalladeinfrastruktur sind zusätzlich kleinräumigere Kenntnisse erforderlich.

Das Standorttool ermöglicht Kommunen und anderen AnwenderInnen somit eine Analyse der Potentialräume für die Entwicklung von Tank- und Ladeinfrastruktur und bietet eine Grundlage für die weitere Planung, Förderung und Genehmigung von Tank- und Ladepunkten.

–> Zum StandortTOOL

Das lohnt sich: Ladeinfrastruktur trifft PublikumDas lohnt sich: Ladeinfrastruktur trifft Publikum anzeigen

Zur Ermittlung eines bedarfsgerechten Aufbaus von Ladeinfrastruktur sind folgende Fragen zu beantworten:

  • Wie viel? (Anzahl der aufzubauenden Infrastruktur/wie viele Fahrzeuge sind zu erwarten)
  • Wo? (Standorte und Verortung)
  • Was? (Welche Technik/Ladeleistung, bspw. AC oder DC?)
  • Für wen? (Nutzergruppen und Anwenderfälle)
  • Wann? (Zeitlicher Horizont bzw. Zukunftssicherheit)

Verkehrsknotenpunkte und Standorte mit doppeltem Nutzungscharakter, wie etwa Supermärkte oder Parkplätze in Büro- und Arbeitsnähe, bieten einen kontinuierlichen, potentiellen Nutzerstrom und hohe Publikumswirksamkeit. Gerade Orte mit hoher Flächendichte, kurzer Verweildauer aber einer hohen Frequentierung bieten sich für den Aufbau von Schnellladesäulen (Ladeleistung größer als 22 kW) an. Mit einer geringen Anzahl an Schnelladesäulen wird so eine große Anzahl von Fahrzeugen mit Strom versorgt und eine bedarfsgerechte Infrastruktur in dichten Siedlungsräumen geschaffen.

Große Parkplätze mit hoher Frequentierung aber langer Verweildauer, wie etwa halböffentliche Firmen- und Werksparkplätze, bieten hingegen ideale Voraussetzungen für die Installation von Normalladesäulen und längere Ladevorgänge.

An Verkehrsknotenpunkten, Bahnhöfen oder etwa Park + Ride Parkplätzen, finden Pendler für den Innenstadtverkehr Anschluss an den ÖPNV. Währenddessen können E-Fahrzeuge über einen längeren Zeitraum aufgeladen werden.

Ein Mehrwert für Kommunen: Werden öffentlich zugängliche Parkplätze für Ladeinfrastruktur genutzt, entfällt die Einzelstomabrechnung und der Verwaltungsaufwand ist gering - da Parkplätze meist von Städten, Kommunen und Gemeinden verwaltet werden.

Wesentliche Kriterien für die Verortung von Ladeinfrastruktur und Mobilitätspunkten sind aus stadtplanerischer Perspektive vor allem

  • die Nutzungsdauer,
  • die Anzahl potentieller Nutzer,
  • die Anbindung an andere Verkehrsträger und
  • die technischen und räumlichen Gegebenheiten.

Die Checkliste zum Aufbau von Ladeinfrastruktur gibt Tipps zur Standortauswahl und zeigt den Weg im behördlichen Genehmigungsprozess. Das Projekt Masterplan Hamburg zeigt wie eine Analyse von Gebietstypen einer Kommune aussehen kann und hat einen Beurteilungsbogen zur Standorteignung entwickelt.

Das Planungsinstrument SIMONE hilft ganz praktisch dabei den Bedarf an öffentlich zugängliche Ladeinfrastruktur abzuschätzen. Die Broschüre "Öffentliche Ladeinfrastruktur" zeigt dies am Praxisbeispiel.

Bevorrechtigtes Parken für Elektrofahrzeuge (EmoG)Bevorrechtigtes Parken für Elektrofahrzeuge (EmoG) anzeigen

Ausführliche Informationen zum Elektromobilitätsgesetz (EmoG) finden Sie auf unserer Themenseite zum EmoG!

Das nötige Know-how – Verbündete helfenDas nötige Know-how – Verbündete helfen anzeigen

Städte verfügen oftmals nicht über die personellen und finanziellen Ressourcen, ihren Bedarf an Ladeinfrastruktur zu errechnen. Wird der Bedarf durch wissenschaftliche Institutionen ermittelt, treffen die Grenzen des theoretischen Modells auf die Realität in der Kommune. Ein Austausch an der „Schnittstelle Kommune“ ist erforderlich, um die stadtpolitischen Interessen, die Integration in den Stadtraum, etc. zu berücksichtigen.

Bei der Bedarfsermittlung helfen Studien, bspw.:

Zudem gilt es, die Zustimmung der Stadt- und Bezirksvertreter, genau wie die Akzeptanz der Bürger, sicherzustellen. Eine frühzeitige und am konkreten Raum orientierte Bürgerbeteiligung, kann bei der Planung einer bedarfsgerechten Ladeinfrastruktur ein Erfolgsfaktor sein.

Die Kosten im BlickDie Kosten im Blick anzeigen

Neben der Nutzerzahl und Nutzungsdauer gilt es zudem auf den technischen und finanziellen Aufwand für die Installation und den Betrieb der Ladesäulen zu achten. Die Integration der Neuinstallation von Ladesäulen in bestehende Straßen- und Infrastruktursanierungspläne und der Anschluss an existierende Strom- und Telekommunikationsleitungen senkt Kosten und spart Zeit.

Schneller laden – Förderinitiative auf BundesebeneSchneller laden – Förderinitiative auf Bundesebene anzeigen

Mit dem Förderprogramm Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge hilft die Bundesregierung, mehr Akzeptanz für diese umweltfreundliche Technologie bei den Nutzerinnen und Nutzern zu erreichen. Denn für zukünftige Nutzer von E-Fahrzeugen und deren Kaufentscheidung ist von zentraler Bedeutung, dass Mobilität und Reichweite schnell, unkompliziert und deutschlandweit über eine Nachladung jederzeit gewährleistet sind. Der Kunde möchte Gewissheit darüber haben, seine Fahrten mit batterieelektrischen Fahrzeugen flexibel, sicher und ohne Umwege gestalten zu können.

Ziel ist deshalb in den kommenden vier Jahren den Aufbau von 15.000 Ladestationen mit insgesamt 300 Millionen Euro zu fördern. Davon sind 100 Millionen für Normalladung und 200 Millionen für Schnellladung vorgesehen. Damit soll eine flächendeckende und bedarfsgerechte Ladeinfrastruktur für batterieelektrische Fahrzeuge in Deutschland aufgebaut werden.
Hierfür bedarf es einer ausreichenden Ladeinfrastruktur (LIS) nicht nur in Metropolregionen, sondern auch im ländlichen Raum und in touristischen Gebieten. Mit dem Aufbau eines flächendeckenden Netzes an Ladeinfrastruktur wird auch die Verbreitung von Elektrofahrzeugen vorangebracht und so die Wertschöpfung, Beschäftigung und Schaffung von Arbeitsplätzen entlang der gesamten Wertschöpfungskette unterstützt.

Der Schwerpunkt im Ausbau der LIS sollte aufgrund von bisherigen Erfahrungen des Nutzerverhaltens sowie der absehbaren Entwicklung der in den Fahrzeugen eingebauten Technik bei der Ladetechnologie des Schnellladens liegen. Die meisten bisherigen privaten Nutzer von Elektroautos wählen als primäre Lademöglichkeit überwiegend Standorte, die eine hohe Standzeit des Fahrzeugs aufweisen, z.B. am Wohnort oder Arbeitsplatz. Das Laden im öffentlichen Raum wird vor allem als ergänzende Möglichkeit genutzt, um die Reiseweite vergrößern zu können. Daher sollten diese Vorgänge ohne größere Zeitverluste durchgeführt werden können, um die Aufenthaltszeit des Nutzers bzw. die Standzeit des Fahrzeugs möglichst gering zu halten. Zur Überbrückung der dennoch gebrauchten Ladezeit von maximal 30 Minuten können Betätigungsangebote, wie z.B. Einkaufsmöglichkeiten oder Cafés, die Attraktivität eines Ladestandorts erhöhen.

Das SLAM-Projekt beschäftigt sich mit dem Aufbau von Schnelladern an Achsen und in Metropolen. Zusätzlich gibt es das Tank & Rast Programm, welches einen Aufbau von Schnelladern an allen 400 Tank & Rast Standorten vorsieht.

Kommunen als Anbieter von LadeinfrastrukturKommunen als Anbieter von Ladeinfrastruktur anzeigen

Können sich Kommunen bzw. kommunale Betriebe eigentlich gut als Ladeinfrastrukturanbieter positionieren? Und wie passt das ggf. mit dem Gemeindewirtschaftsrecht zusammen? Diese Frage liegt nahe, da Kommunen per se mit der Errichtung von Ladeinfrastruktur zu tun haben. Allerdings ist das nur unter recht engen rechtlichen Voraussetzungen möglich. Diese variieren je nach Bundesland.

Will eine Gemeinde sich wirtschaftlich betätigen, muss sie im Regelfall einen öffentlichen Zweck verfolgen. „Umweltschutz“ in Form der aktiven Förderung des Umstiegs auf umweltschonende Mobilität könnte als grundsätzlich ausreichender öffentlicher Zweck angesehen werden. Den Gemeinden steht insoweit ein Beurteilungsspielraum zu und der „öffentliche Zweck“ ist weiter als die „öffentliche Daseinsfürsorge“. In den meisten Bundesländern ist außerdem darauf zu achten, dass der Schwerpunkt der Tätigkeit der Gemeinde nicht auf einer Gewinnerzielung liegt.

Zu beachten ist in allen Bundesländern der Grundsatz (in unterschiedlicher Schärfe ausgestaltet), dass die Kommunen neben Privatanbietern nicht stets, sondern nur unterstützend auftreten dürfen (Subsidiaritätsgrundsatz). Die Gemeindeordnungen der Bundesländer setzen meist voraus, dass Kommunen nur dann als Anbieter tätig werden dürfen, wenn eine bestimmte Leistung nicht ebenso gut und wirtschaftlich durch einen anderen (Privaten) vorgenommen werden kann.

Die geringsten Anforderungen an die wirtschaftliche Betätigung von Kommunen stellen die Länder Niedersachsen, Sachsen, Sachsen-Anhalt, Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein. Dort verlangen die Gemeindeordnungen, dass Privatanbieter besser und wirtschaftlicher agieren können müssen als die Kommune um eine wirtschaftliche Betätigung der Kommune auszuschließen. Aber selbst diese relativ schwache Voraussetzung wird regelmäßig nur schwer zu widerlegen sein, da sich Private stärker als Kommunen spezialisieren können. Verschärft wird dieser Effekt dadurch, dass das Gemeindehandeln grundsätzlich auf das Gemeindegebiet beschränkt ist, wohingegen Private deutschlandweit operieren können und mithin Skaleneffekte nutzen können.

Teilweise sieht das Landesrecht Ausnahmen vom Subsidiaritätsgrundsatz für den Bereich der kommunalen Daseinsvorsorge (z. B. Wasserversorgung) vor. Inwieweit jedoch die Stromversorgung von Elektromobilien heute – oder künftig – als Daseinsvorsorge betrachtet werden kann, ist sehr fraglich. Erst Recht angesichts der Tatsache, dass die Ladeinfrastruktur bewusst nicht als Bestandteil des Energieversorgungsnetzes angesehen wird.

Weniger strenge Voraussetzungen bestehen nur für sog. Regiebetriebe, die sich aber auf die gemeindeinterne Verwaltung beschränken, also z. B. Betriebe zur Förderung von Elektromobilität für Kraftfahrzeuge der Gemeinde.

Die Rolle der Verteilnetzbetreiber (VNB)Die Rolle der Verteilnetzbetreiber (VNB) anzeigen

Durch die Elektromobilität und der damit verbundene Aufbau von Ladeinfrastruktur lässt eine gesteigerte Stromnachfrage erwarten. Durch den erhöhten Bedarf kann es zu Lastspitzen kommen die eine intelligente Ladung, gerade im Niederspannungsbereich, erfordern. Insbesondere wenn durch Ladevorgänge verstärkte Nachfrage an einem Ort entsteht, muss geprüft werden, ob das Verteilnetz ausreichende Kapazitäten zur Verfügung stellen kann. Dabei ist meist die Leistung (kW) der beschränkende Faktor und nicht unbedingt die Energiemenge (kWh) an sich.

Auf die Frage, ab wann die Verteilnetze an ihre Kapazitätsgrenzen kommen, gibt es keine pauschale Antwort. Das hängt vom jeweiligen Ort, dem Bedarf an Ladeleistung und der lokal genutzten bzw. noch zur Verfügung stehenden Leistung ab. Da der Markthochlauf der Elektrofahrzeuge aktuell noch in der Anfangsphase steht, gibt es bisher kaum Probleme hinsichtlich der Verteilnetzbetreiber, die nicht gelöst werden können. Die zunehmende Anzahl an Elektrofahrzeugen in den nächsten Jahren hingegen bedeutet eine Herausforderung auf einem ganz neuen Niveau – besonders auf lokaler Ebene. Mit langfristiger Perspektive sollten die Verteilnetzbetreiber daher frühzeitig, d.h. bei der Entwicklung einer entsprechenden Mobilitätsstrategie bzw. eines -szenarios am besten in Zusammenarbeit mit dem örtlichen Versorger mit eingebunden werden.

Einzelne Ladesäulen
Die Aufstellung einzelner Ladesäulen ist in der Regel unkritisch. Steht der geplante Ort für die Ladestation fest, wird mit dem Verteilnetzbetreiber abgestimmt, wo eine Anschlussmöglichkeit vorhanden und welche Leistung dort verfügbar ist. Eine Ausnahme stellen Schnellladesäulen dar, da diese einen hohen Leistungsbedarf und damit höhere Anforderungen an den Netzanschluss haben.

Flächendeckende Ladeinfrastruktur
Ist ein flächendeckender Ausbau der Ladeinfrastruktur geplant, steigt der Leistungsbedarf um ein Vielfaches an und damit auch die Anforderungen an den Verteilnetzbetreiber. Stimmen Sie rechtzeitig mit dem örtlichen Versorger und dem Verteilnetzbetreiber Ihr Elektromobilitäts-Szenario ab.

ÖPNV
Werden z.B. mehrere elektrische Busse in einer Kommune eingesetzt, muss auch hier geklärt werden, an welchen Stellen wieviel Leistung für die Ladevorgänge benötigt wird. Laden alle Busse gleichzeitig nachts im Betriebshof? Oder wird während des Betriebs mit hoher Leistung auf der Fahrstrecke geladen?

Je nach Umfang der Elektrifizierung können die Verteilnetze an ihre Grenzen kommen und es müssen ggf. neue Umspannungswerke gebaut werden, um Betriebshöfe mit ausreichender Leistung versorgen zu können.

In Köln werden bspw. 8 Busse mit 50 kW über Nacht im Betriebshof geladen. Dies war ohne weitere Umbaumaßnahmen des Verteilnetzes möglich. Übertragbar sind Beispiele allerdings nicht, daher ist eine individuelle Prüfung und Absprache mit den Verteilnetzbetreibern vor Ort wichtig.

Sektorenkopplung: Einbindung der LadeinfrastrukturSektorenkopplung: Einbindung der Ladeinfrastruktur anzeigen

Sektorenkopplung: Einbindung der lokalen und regenerativen Stromquellen in die Ladeinfrastruktur
Verteilnetzbetreiber stehen im Verbund mit anderen Stromnetzen und die Betreiber haben die Pflicht, diskriminierungsfrei alle Letztverbraucher anzuschließen, dazu gehören unter anderem Ladepunkte für Elektrofahrzeuge sowie Erzeugungs- und Speicheranlagen. Durch die Energiewende müssen die Verteilnetze neue Aufgaben übernehmen, insbesondere durch die vermehrte Aufnahme dezentral erzeugten Stroms durch EE-Anlagen und die Einbindung steuerbarer Verbraucher wie Elektrofahrzeuge.

Die Verteilnetze verfügen über ausreichende Kapazitätsreserven, um beim momentan niedrigen Bestand an Elektrofahrzeugen eine stabile Versorgung mit elektrischer Energie sicherzustellen. In einzelnen Netzabschnitten kann es aber durch eine unerwartete Zunahme von Verbrauchern oder Erzeugungsanlagen jetzt schon zu Engpässen kommen. Da die Netze auch bei einer Elektrofahrzeuge-Quote von 100 % einen sicheren Betrieb ermöglichen sollen, ist es die Aufgabe der Verteilnetzbetreiber, ihre Netze für den Markthochlauf der Elektromobilität vorzubereiten. Um sich auf die sich ändernden Gegebenheiten im Verteilnetz einzustellen, stehen den Betreibern folgende Optionen zur Verfügung:

Mögliche Maßnahmen zur Anpassung der Verteilnetze

  • Neue Standardlastprofile und Gleichzeitigkeitsfaktoren ermitteln
  • Konventioneller Netzausbau (Kupfer und Erdarbeiten)
  • Begrenzung der zugesicherten Netzanschlusskapazität von Hausanschlüssen
  • Intelligente Netze und Lastmanagement
  • Stationäre Batteriespeicher
  • Sonderkonditionen für steuerbare Ladeinfrastruktur
  • Plattform für den Strommarkt bereitstellen

Die Aufgabe der Verteilnetzbetreiber ist es, in Zukunft die Kopplung der Sektoren Strom und Verkehr in einem noch viel stärkeren Umfang zu ermöglichen. Dafür müssen die Verteilnetze angepasst werden. Worauf es dabei ankommt und wie es umgesetzt werden kann, wird u.a. in der Broschüre "Energiewende im Verkehr im kommunalen Umfeld (Sektorenkopplung") diskutiert.

Der Ausbau einer Ladeinfrastruktur in Kommunen ist ein vielschichtiger und sehr individueller Prozess, der stark von den Begebenheiten vor Ort abhängt. Welche Akteure arbeiten in welcher Rolle zusammen, wo sollen Ladepunkte entstehen oder welche kommunalen Konzepte zur Mobilität gibt es bereits?

Bei der Beantwortung dieser und vieler anderer Fragen – bietet die Checkliste Ladeinfrastruktur eine erste Orientierung.

Tiefergehende Informationen für die Entwicklung einer Ladeinfrastruktur bietet der Handlungsleitfaden Ladeinfrastruktur.
Er enthält ausführliche Empfehlungen und Hinweise - angefangen bei Planung und Genehmigungen, über den Aufbau bis zum Betrieb der entsprechenden Infrastruktur. Dabei sind die Informationen auf unterschiedliche Adressaten wie Kommunen, Betreiber, Arbeitgeber oder Privatpersonen zugeschnitten.

Ich bin:

Neben der Batterie bietet die Brennstoffzelle in Zusammenhang mit Wasserstoff eine gleichwertig Alternative bei der Bereitstellung von Energie für eine emissionsfreie Mobilität. Attraktiv ist die derzeit höhere Reichweite und der schnelle Tankvorgang gegenüber batterieelektrischen Fahrzeugen. Aufgrund der wenigen verfügbaren Serienfahrzeuge und den damit in Zusammenhang stehenden hohen Kosten, sind Wasserstofffahrzeuge immer noch eher selten auf deutschen Straßen unterwegs. Dennoch bietet Wasserstoff als Energieträger vielfältige Möglichkeiten die Mobilitäts- und Energiewende auf den Weg zu bringen und kann insbesondere bei der Kopplung der Sektoren seine Vorteile ausspielen.

Wasserstoff auf dem VormarschWasserstoff auf dem Vormarsch anzeigen

Um die Energiewende im Verkehrssektor hin zu einer emissionsfreien Mobilität weiter voranzutreiben, ist die flächendeckende Errichtung von Wasserstofftankstellen unerlässlich. Die H2 MOBILITY Deutschland GmbH & Co.KG plant, baut und betreibt seit 2015 Wasserstofftankstellen im gesamten Bundesgebiet. Bis 2020 sollen 100 Stationen zur Verfügung stehen. In einer zweiten Ausbauphase sollen weitere 300 Tankstellen hinzukommen, deren Aufbau unter anderem an Fahrzeugzahlen gekoppelt sein wird.

Trotz unterschiedlicher Anlagentechnik unterscheidet sich die Wasserstofftankstelle im Aussehen nur unwesentlich von einer Zapfsäule für Diesel oder Benzin und ähneln entsprechenden Tankeinrichtungen für andere gasförmige Kraftstoffe (Erdgas, Autogas, etc.). Gleiches gilt für die Handhabung: Ein Brennstoffzellenfahrzeug kann innerhalb weniger Minuten getankt werden und im Anschluss mit vergleichsweise großer Reichweite weiterfahren. Die Darstellung zeigt die Lade- bzw. Tankleistung eines Wasserstoff-Pkws im Vergleich zu einem batteriebetriebenen Pkw.

Quelle: Wasserstoff Basiswissen, H2 Mobility

In punkto Planung und Genehmigung unterscheiden sich Wasserstoff-Tankstellen ebenfalls nur unwesentlich von vergleichbaren Anlagen wie z.B. Erdgas-Tankstellen. Im Unterschied zur Ladeinfrastruktur sind die Kommunen eher seltener bei der Anschaffung und dem Betrieb von H2-Tankstellen involviert - beides wird meist von privaten Unternehmen umgesetzt. Dennoch können Kommunen wichtige Impulse setzen und Rahmenbedingungen schaffen, um die Infrastruktur für wasserstoffbetrieben Fahrzeuge voranzubringen. Der geplante Aufbau einer lokalen Flotte erhöht die Wahrscheinlichkeit für eine weitere Tankstelle in der Region.

Infos zum H2 tankenInfos zum H2 tanken anzeigen

Funktionsweise des Wasserstoff-Antriebs

In der Brennstoffzelle reagieren Wasserstoff (H2) aus einem Fahrzeugtank und Sauerstoff (O2) aus der Umgebungsluft zu Wasser (H2O) und setzen dabei elektrische Energie frei, welche wiederum zum Antrieb des Elektromotors des Fahrzeugs dient. Darüber hinaus verfügen Brennstoffzellenfahrzeuge über Batterien, welche beim Abbremsen mit Bremsenergie geladen werden. Die Energie aus den Batterien unterstützt den Elektromotor anschließend beim Anfahren. Insgesamt wird einzig flüssig oder gasförmiges Wasser von der Brennstoffzelle emittiert.

Der Tankvorgang

Der Tankprozess mit Wasserstoff bei Brennstoffzellen-Fahrzeugen gestaltet sich ähnlich wie beim Tanken von Erdgas: Für Fahrer von Wasserstoff-Fahrzeugen geht es wie gewohnt zur Tankstelle – zur Wasserstoff-Zapfsäule mit Tankstutzen. In etwa drei Minuten ist der Tank gefüllt. Die Abrechnung erfolgt meist über eine Karte von H2 MOBILITY. Informationen zu anfahrbaren Tankstellen erhält der Nutzer über h2.live oder die entsprechende App seines Smartphones.

Druckstufen – 35 MPa und 70 MPa

Bei höherem Druck kann bei gleichem Volumen mehr Wasserstoff gespeichert werden. Höhere Drücke stellen allerdings höhere Anforderungen an Tanks sowie Infrastruktur und stehen damit direkt im Zusammenhang mit höheren Kosten. Folglich kommen höhere Drücke bis zu 70 MPa insbesondere in platzkritischen Bereichen, wie bspw. im Pkw, zum Einsatz. In weniger kritischen Bereichen, wie bei Wasserstoffbussen- oder Zügen wird mit 35 MPa betankt.

So kommt der Wasserstoff zur Tankstelle

Üblicherweise wird der gasförmige Wasserstoff in Drucktanks per Lkw an die Tankstellen geliefert. Es gibt allerdings auch Tankstellen, an denen der Wasserstoff per Elektrolyse direkt vor Ort erzeugt wird (z.B. in Herten). Der Vorteil ist, dass die Transportkosten wegfallen und damit die Energieeffizienz insgesamt erhöht wird. Allerdings ist die zentrale Produktion von Wasserstoff im größeren Umfang meist wirtschaftlicher.

Sicherheit an Wasserstoff-Tankstellen

Wasserstofftankstellen werden bereits seit vielen Jahren in der Praxis genutzt. Ihre Errichtung und Betrieb unterliegen Sicherheitsanforderungen, die bei weitem strenger als Anforderungen an konventionelle Tankstellen sind. Vor Inbetriebnahme ist z.B. eine Prüfung gemäß § 14 BetrSichV erforderlich. Diese wird von einem Gutachter einer zugelassenen Überwachungsstelle (ZÜS) ausgeführt.

Alle öffentlichen Wasserstofftankstellen in Deutschland sowie deren Komponenten entsprechen internationalen ISO-Standards (beispielsweise DIN EN 17127 - Gasförmiger Wasserstoff – Betankungsanlagen). Die Normen regeln alle wichtigen Parameter, um Brennstoffzellenfahrzeuge zuverlässig und sicher bei 70 MPa zu betanken und z. B. Überhitzung und Überfüllung der Fahrzeugtanks zu verhindern.

Darüber hinaus bietet das Wasserstoff-Sicherheits-Kompendium (PDF/2 MB) des Deutschen Wasserstoff- und Brennstoffzellenverbandes (DWV) weitere Informationen zum Thema Sicherheit und H2. Ebenfalls hilfreich zu diesem Thema ist der Report „Sichere Wasserstoffinfrastruktur“ (PDF, 2,7 MB).

Vorteile

Ein immenser Vorteil des Wasserstoffs ist seine hohe Energiedichte gegenüber anderen Kraftstoffen: 1 kg Wasserstoff entsprechen der Energie von 2,8 kg Benzin. Sein volles Potenzial kommt allerdings erst durch eine nachhaltige Produktion zum Tragen, wie bspw. durch Elektrolyse überschüssigen Stroms aus regenerativen Quellen. In der Elektrolyse wird Wasser unter Zufuhr elektrischer Energie in seine Bestandteile aufgespalten: Wasserstoff und Sauerstoff. Da ein gewissen Teil regenerativer Energie zu bestimmten Zeiten in Überschuss produziert wird und nicht in das Netz eingespeist werden kann, ergibt es Sinn diesen Überschussstrom über das sogenannte Power-to-Gas-Verfahren in Form von Wasserstoff speicherbar zu machen.

Idealerweise wird der benötigte Wasserstoff auf „grüne“ Weise produziert, d.h. durch nahezu emissionsfreie Produktion. Der gewonnene Wasserstoff wird dann als Kraftstoff in Fahrzeugtanks gefüllt und später in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung genutzt. Lokale Emissionen wie diesel- oder benzinbetriebenen Fahrzeugen gibt es nicht.

Bezahlen an der H2-Tankstelle

Aktuell erfolgt die Bezahlung an den meisten Wasserstofftankstellen mit der H2-Tankkarte. Dazu ist eine Registrierung über h2.live nötig. Anschließend erhalten Sie eine H2-Tankkkarte, mit der Sie an den meisten öffentlichen Wasserstoff-Tankstellen in Deutschland bezahlen können. Der Vorteil: Sie müssen nicht einmal in den Tankstellen-Shop zum Bezahlen.

Mit der H2-Tankkarte identifizieren Sie sich am Wasserstoff-Terminal. Anschließend erhalten Sie eine Rechnung für den jeweiligen Tankvorgang an die von Ihnen hinterlegte Adresse. Darüber hinaus ist an einigen Tankstellen zusätzlich die Bezahlung per Kreditkarte möglich.

Kosten beim Wasserstofftanken

Ein Kilogramm Wasserstoff kostet derzeit an allen öffentlichen H2-Tankstellen in Deutschland einheitlich 9,50 €. Der reale Verbrauch eines Brennstoffzellenfahrzeugs pro 100 km beträgt ca. 1 kg H2. Die Kosten liegen damit bei rund 9,50 € / 100 km und sind damit in etwa vergleichbar mit den Kraftstoffkosten eines Pkw mit Benzinmotor bei einem Verbrauch von sieben Litern.

Aktueller Stand der H2-Infrastruktur

Das Netz an Wasserstoff-Tankstellen wird kontinuierlich ausgebaut. Bis zum Jahr 2020 sollen insgesamt 100 Tankstellen errichtet werden. In der nächsten Phase soll dieses Netzwerk auf bis zu 400 Tankstellen ausgebaut werden, wobei der Aufbau dann an die Abnahme von Fahrzeugzahlen gekoppelt sein wird.

Den aktuellen Stand des Ausbaus können Sie auf der Seite der NOW verfolgen. In Kürze finden Sie hierzu auch Informationen auf dem StandortTOOL standorttool.de/wasserstoff.

Planung & GenehmigungPlanung & Genehmigung anzeigen

Ein Großteil der gegenwärtigen Wasserstofftankstellen in Deutschland wird von der H2 Mobility und den mit aufgebaut und betrieben. In der Phase der Planung und Genehmigung ist ebenso die Lieferanten der eigentlichen Anlage involviert. Die H2 Mobility und ihre Partner verfügen über Expertise im Ablauf des Genehmigungsprozesses und stellen somit eine reibungslose Zusammenarbeit der involvierten Behörden sicher. Kommunen sind also nicht auf sich allein gestellt und können auf die tatkräftige Unterstützung von erfahrenen Partnern zählen.

In Kürze wird es hierzu auch einen überarbeiteten Genehmigungsleitfaden zum Thema geben, den wir sobald wie möglich zur Verfügung stellen werden. Der Leitfaden beschreibt die einzelnen Schritte, die notwendig sind, um die Genehmigung für eine Wasserstofftankstelle zu erhalten. Trotz beidseitiger Beteiligung von Antragsteller und Genehmigungsbehörde, ist letztlich der Antragsteller für den Genehmigungsprozess verantwortlich. Die Verantwortlichkeit umfasst folgende Punkte:

  • Initiierung des Genehmigungsverfahrens
  • Vorantreiben des Genehmigungsverfahrens
  • Abschluss des Genehmigungsverfahrens

Förderung von H2-Tankstellen

Im Rahmen des Nationalen Innovationsprogramms Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (BMVI 2016-2026) ist u. a. eine Förderung für den Aufbau von Wasserstoff-Tankstellen möglich. Weitere Infos zum Förderprogramm finden Sie hier:

Foto: Philipp Plum