Erhöhen Sie die Emissionsreduzierung von Elektrofahrzeugen, indem Sie wissen, wann Sie aufladen müssen

0

MIT-Forscher entwickeln neuartiges EV-Emissionsmodell zur Quantifizierung der Bedeutung von Fahrzeuglademustern und des Einflusses der Umgebungstemperatur auf die EV-Emissionswerte.
Die verkehrsbedingten Emissionen nehmen weltweit zu.

Derzeit tragen leichte Nutzfahrzeuge – also Pkw wie Limousinen, SUVs oder Minivans – etwa 20 Prozent zu den Netto-Treibhausgasemissionen in den USA bei.

Studien haben jedoch gezeigt, dass der Austausch Ihres konventionellen, benzinschluckenden Autos gegen ein elektrisch betriebenes Fahrzeug einen erheblichen Beitrag zur Reduzierung dieser Emissionen leisten kann.
Eine aktuelle Studie, die in der Zeitschrift Environmental Science and Technology veröffentlicht wurde, geht noch einen Schritt weiter und untersucht, wie sich die Emissionen im Zusammenhang mit der Stromquelle, die zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs (EV) verwendet wird, reduzieren lassen.

Unter Berücksichtigung regionaler Lademuster und der Auswirkung der Umgebungstemperatur auf den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs haben die Forscher der MIT Energy Initiative (MITEI) herausgefunden, dass die Tageszeit, zu der ein Elektrofahrzeug geladen wird, die Emissionen des Fahrzeugs erheblich beeinflusst.

“Wenn man das Aufladen zu bestimmten Zeiten erleichtert, kann man die Emissionsreduzierung, die aus dem Wachstum der erneuerbaren Energien und der E-Fahrzeuge resultiert, wirklich verstärken”, sagt Ian Miller, der Hauptautor der Studie und wissenschaftlicher Mitarbeiter am MITEI. “Und wie machen wir das? Nutzungsabhängige Stromtarife verbreiten sich und können die Tageszeiten, zu denen E-Fahrer laden, dramatisch verschieben.

Wenn wir die politischen Entscheidungsträger über diese großen Auswirkungen der Ladezeiten informieren, können sie die Stromtarife so gestalten, dass das Laden zu Zeiten, in denen unsere Stromnetze stark von erneuerbaren Energien geprägt sind, günstiger wird.

In Regionen mit hohem Solaranteil ist das die Mittagszeit.

In windstarken Regionen, wie dem Mittleren Westen, ist das über Nacht.
Nach ihren Untersuchungen verursacht das Aufladen eines Elektrofahrzeugs über Nacht im sonnenreichen Kalifornien 70 Prozent mehr Emissionen als das Aufladen am Mittag (wenn mehr Sonnenenergie das Netz versorgt). In New York hingegen, wo Atom- und Wasserkraft einen größeren Anteil des Strommixes während der Nacht ausmachen, ist die beste Ladezeit das Gegenteil.

In dieser Region reduziert das Laden eines Fahrzeugs über Nacht die Emissionen um 20 Prozent im Vergleich zum Laden am Tag.
“Die Ladeinfrastruktur ist ein weiterer wichtiger Faktor, wenn es darum geht, das Laden zu bestimmten Zeiten zu ermöglichen – vor allem tagsüber”, fügt Emre Gençer, Mitautor und Forscher am MITEI, hinzu. “Wenn Sie Ihr Elektroauto in der Mittagszeit aufladen müssen, dann brauchen Sie genügend Ladestationen an Ihrem Arbeitsplatz.

Heute laden die meisten Menschen ihre Fahrzeuge über Nacht in ihren Garagen auf, was zu höheren Emissionen an Orten führt, an denen es am besten ist, tagsüber zu laden.”
In der Studie machen Miller, Gençer und Maryam Arbabzadeh, eine Postdoc am MITEI, diese Beobachtungen zum Teil durch die Berechnung des prozentualen Fehlers in zwei gängigen EV-Emissionsmodellierungsansätzen, die stündliche Schwankungen im Netz und temperaturbedingte Schwankungen im Kraftstoffverbrauch ignorieren.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass der kombinierte Fehler dieser Standardmethoden in 30 Prozent der Fälle 10 Prozent übersteigt und in Kalifornien, wo die Hälfte der E-Fahrzeuge in den Vereinigten Staaten steht, 50 Prozent erreicht.
“Wenn man die Ladezeit nicht modelliert und stattdessen das Laden mit der durchschnittlichen Jahresleistung annimmt, kann man die EV-Emissionen falsch einschätzen”, sagt Arbabzadeh. “Natürlich ist es großartig, wenn mehr Solarstrom ins Netz eingespeist wird und mehr Elektrofahrzeuge dieses Netz nutzen. Egal, wann Sie Ihr Elektroauto in den USA aufladen, seine Emissionen werden niedriger sein als die eines vergleichbaren benzinbetriebenen Autos; aber wenn das Aufladen des Elektroautos hauptsächlich bei Sonnenuntergang erfolgt, werden Sie nicht so viel Nutzen aus der Reduzierung der Emissionen ziehen, wie Sie denken, wenn Sie einen Jahresdurchschnitt verwenden.”
Um diese Fehlermarge zu verringern, verwenden die Forscher stündliche Netzdaten aus den Jahren 2018 und 2019 – zusammen mit stündlichen Lade-, Fahr- und Temperaturdaten – um die Emissionen der EV-Nutzung in 60 Fällen in den Vereinigten Staaten zu schätzen.

Anschließend führen sie eine neuartige Methode (mit weniger als 1 Prozent Fehlermarge) ein und validieren sie, um die EV-Emissionen genau abzuschätzen.

Sie nennen es die Methode des “durchschnittlichen Tages”.
“Wir haben herausgefunden, dass man die saisonalen Schwankungen bei den Netzemissionen und dem Kraftstoffverbrauch ignorieren kann und trotzdem eine genaue Schätzung der jährlichen EV-Emissionen und der Auswirkungen auf die Ladezeiten vornehmen kann”, sagt Miller. “Das war eine angenehme Überraschung.

In Kansas stiegen im letzten Jahr die täglichen Netzemissionen zwischen den Jahreszeiten um etwa 80 Prozent an, während der EV-Strombedarf aufgrund von Temperaturschwankungen um etwa 50 Prozent anstieg. Frühere Studien spekulierten, dass das Ignorieren solcher saisonalen Schwankungen die Genauigkeit der EV-Emissionsschätzungen beeinträchtigen würde, aber sie haben den Fehler nie wirklich quantifiziert.

Wir haben das getan – über verschiedene Netzmixe und Klimazonen hinweg – und festgestellt, dass der Fehler vernachlässigbar ist.”
Dieses Ergebnis hat nützliche Implikationen für die Modellierung zukünftiger EV-Emissionsszenarien. “Man kann Genauigkeit ohne Rechenkomplexität erhalten”, sagt Arbabzadeh. “Mit der Average-Day-Methode können Sie die EV-Emissionen und die Auswirkungen des Ladens in einem zukünftigen Jahr genau abschätzen, ohne 8.760 Werte der Netzemissionen für jede Stunde des Jahres simulieren zu müssen.

Alles, was Sie brauchen, ist ein Durchschnittswert

Share.

Leave A Reply