Ist Elektromobilität mit 100 Prozent Strom aus erneuerbaren Energien möglich?

Vorbemerkungen

In meinem Beitrag Stromerzeugung und Speicherung von erneuerbaren Energien sind für Deuschland die Proklamierung einer 100-prozentige Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und die damit zusammenhängenden (unüberwindbaren?) Probleme beschrieben.
Nachstehend folgt die Betrachtung eines Teilaspekts davon: Ist Elektromobilität zu 100 Prozent mit erneuerbaren Energien möglich?

Beabsichtigt war, zum Beitragsthema einige Berechnungen anzustellen und interessante Informationen zusammenzutragen.

Begonnen habe ich damit auch. Im Zuge meiner „Recherchen“ bin ich dann allerdings auf eine sehr interessante Seite gestossen, die genau das schon erledigt hat – und viel besser, als ich es hätte jemals tun können.

Insofern habe ich zwischendrin meine eigene Arbeit eingestellt. Im Folgenden werde ich meinen „eigenen“ – eher bescheidenen – Ergebnisstand wiedergeben und dann mit besagter Seite weitermachen bzw. darauf hin- und verweisen (wer abkürzen will, siehe am Fuß des Beitrags)

Aber der Reihe nach:
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E-Mobilität: zusätzlicher Strombedarf aus erneuerbaren Energien

Folgende, stark vereinfachte Rechnung kann erstellt werden:

Gemäß Kraftfahrt-Bundesamt betrug im Jahr 2017 die „Gesamtfahrleistung der in Deutschland zugelassenen Kraftfahrzeuge 725,8 Milliarden Kilometer.

Der Energieverbrach eines E-PKW kann realistischerweise mit 20 kWh/100 km bzw. 0,2 kWh/km angesetzt werden.

Angenommen, die im Jahr 2017 konventionell gefahrenen Kilometer wären vollständig – also zu 100 Prozent – durch elektrisch betriebene Fahrzeuge erbracht worden, wäre eine zusätzliche Gesamtleistung von 145,16 Mrd. kWh erforderlich gewesen (725,8 Mrd. km x 0,2 kWh/km).

Im Jahr 2017 betrug die gesamte Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien gemäß Bundeswirtschaftsministerium 217,9 Mrd. kWh.

Resultierend müssten bei dem unterstellten Szenarion mit der zusätzlich anfallenden E-Mobilität insgesamt ca. 363,06 Mrd. kWh Strom vollständig aus erneuerbaren Energien erzeugt werden; ca. 67 Prozent mehr als im Jahr 2017.
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Gesamter zukünftiger Strombedarf aus erneuerbaren Energien

Folgende, stark vereinfachte Rechnung kann erstellt werden:

Nach vorläufiger Schätzung der Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen für das Jahr 2017 betrug der Nettostromverbrauch in der BRD insgesamt 530 Mrd. kWh.

Den derzeitigen, vergleichsweise minimalen Bestand an E-Autos und Hybridfahrzeugen der Einfachheit halber ignorierend, fallen nach erfolgreichem Austausch der gesamten konventionellen Autoflotte mit E-KFZ die o. g. 145,16 Mrd. kWh vollständig zusätzlich an.

Resultierend müssten bei dem unterstellten Szenario mit der zusätzlich anfallenden E-Mobilität insgesamt ca. 675 Mrd. kWh Strom vollständig aus erneuerbaren Energien erzeugt werden; ca. 210 Prozent mehr als im Jahr 2017 – etwas mehr als eine Verdreifachung (!).

Anmerkung:
Selbst eine Verdreifachung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien wird bei weitem nicht ausreichen, wie in meinem Beitrag Stromerzeugung und Speicherung von erneuerbaren Energien aufgezeigt.
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Erneuerbare Energien: Installierte Nennleistung
im Vergleich zur Stromerzeugung

Kurzer Exkurs:

Ein generelles Problem der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien ist, wie auch schon hier gezeigt, die Diskrepanz zwischen installierter Nennleistung und tatsächlicher Stromerzeugung. Weht kein Wind, bringen auch noch mehr Windanlagen – noch mehr Nennleistung – keinen Vorteil (gleiches gilt vom Prinzip her natürlich auch für Solarenergie). Diese Problematik – „Dunkelflaute“ –  ist naturimmanent; das Vorhandensein somit eine unabänderliche, politisch nicht beeinflussbare Konstante. Nachstehende, exemplarische Graphiken veranschaulichen dies recht eindrücklich.

Windenergie - installierte Nennleistung im Vergleich zur Stromproduktion 2012  Windenergie - installierte Nennleistung im Vergleich zur Stromproduktion 2017

Stromerzeugung erneuerbare Energien Windkraft Solar Stromverbrauch 2013

Stromerzeugung erneuerbare Energien Windkraft Solar Stromverbrauch 2017

Anmerkung:
Die installierte Gesamtleistung und vieles mehr könnt ihr beim „Informationsportal Erneuerbare Energien, Zeitreihen zur Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland“ des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie einsehen.
Weitere Links: „Offshore lieferte jeden Tag Strom und onshore gab es im Jahr 2016 deutschland­weit keine einzige Stunde ohne Windstrom­erzeugung“ | 
„Strukturelles Missverhältniss zwischen Kapazität und tatsächlicher Leistung“

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Immer mehr und immer größere Anlagen ändern nicht wirklich etwas an dem Grundproblem. Natürlich weisen die Stromerzeugungsspitzen heute höhere Werte auf als noch vor ein paar Jahren. Selbstverständlich wird heute insgesamt mehr Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt als früher. Ausgeprägte Stromerzeugungstäler zeigen sich – natur bedingt – aber nach wie vor; trotz Erhöhung der installierte Gesamtleistung von 2013 auf 2017 um über 50 Prozent. Nur zur Erinnerung:

  • Bei dem angepeilten Ziel von 100 Prozent Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien müssen die Wellentäler auschließlich mit Windkraft, Solar und untergeordnet mit Wasserkraft und Biomasse dauerhaft auf bzw. über die Ganglinie des Stromverbrauchs gebracht werden; unsere komplex verflochtenen Energie-, Sozial- und Wirtschaftssysteme vertragen nicht einen Tag ohne Strom! (Stichwort Speicherung siehe abermals hier: Stromerzeugung und Speicherung von erneuerbaren Energien).
  • Der passend geprägte Begriff „Dunkelflaute“ trägt es bereits in sich: insbesondere Nachts zeigen sich die Probleme. Womit ich…

… an dieser Stelle wieder zurück zum eigentlichen Thema Elektromobilität komme.
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Zukünftiger bevorzugter Ladezeitraum und Ladeort von E-KFZ: NACHTS und ZUHAUSE

Laut DAT-Report 2016 entfielen rd. 33 % der PKW Jahresfahrleistung auf Fahrten zwischen Wohnung und Arbeitsstätte; das Umweltbundesamt kommt zu ähnlichen Ergebnissen.

Für diese Nutzer eines E-PKW bleiben angesichts der Ladezeiten im Grund nur zwei Alternativen:

  1. Den „Stromer“ tagsüber an der Arbeitsstätte aufladen
  2. Den „Stromer“ abends bzw. nachts zu Hause aufladen
EnBw:
Einfach an der normalen Hausteckdose sollte ein Elektroauto besser nicht laden, denn das kann im Zweifel zu einem kompletten Stromausfall im gesamten Haus führen. Denn bereits eine Waschmaschine und ein Elektroauto am gleichen Stromnetz können dafür sorgen, dass die Sicherungen herausspringen. … (>>)

Zu 1.)

Ist eine ausreichende Anzahl Ladestationen am Arbeitsplatz vorhanden (wir sind im Jahr 2050, JEDES KFZ ist eine Stromer und außerdem siehe Kasten rechts)? Parkplatz in der Tiefgarage? Stromkosten werden vom Arbeitgeber übernommen? Usw. usf. etc.

Die angefragten Probleme sind grundsätzlich / theoretisch nicht unlösbar. Zumindest partiell wird sich in dieser Hinsicht sicherlich etwas tun (Stichwort bspw. „induktives Laden“; wobei ich mich nicht nur diesbezüglich frage, wer das alles bei großumfänglicher Umsetzung bezahlen soll – wir leben im Debitismus there’s no free lunch).

Ich gehe jedoch davon aus – auch bei verbreitetem induktivem Laden -, dass der überwiegende Teil der Ladetätigkeiten zu Hause vorgenommen werden wird.

Zu 2.)

Wohnsituation (>>):

  • in der BRD gibt ca. 39 Mio. Wohnungen / Haushalte, ca. 3/4 davon besitzen einen PKW (>>)
  • ca. 50 % aller Wohnungen befinden sich in einem freistehenden Haus
  • ca. 32 % aller Wohnungen befinden sich in Reihenhäusern (Parkplätze wo? Evtl. auf öffentlicher Straße?)
  • ca. 12 % aller Wohnungen befinden sich in Doppelhaushälften
  • ca. 5 % aller Wohnungen befinden sich in anderen Gebäudetypen wie Hochhäusern usw.

Wie soll die bestehende Infrastruktur – insbesondere die zwei- und mehrparteien Gebäude – nachträglich sicher und flächendeckend mit wie auch immer gearteten Lademöglichkeiten ausgestattet werden? Wer kommt für die Kosten auf? Im Prinzip zwar alles machbar, meines Erachtens jedoch sicher nicht vollumfänglich und unter Erhaltung des Status Quo des PKW-Durchsatzes.

Nächtliche Ladetätigkeit:

Unabhängig wie die zukünftige E-Mobilität im Detail ausgestaltet sein wird, ein nennenswerter Anteil der Ladevorgänge wird m. E. NACHTS durchgeführt werden. Die Wellentäler des nächtlichen Stromverbrauchs werden demzufolge weniger ausgeprägt sein. Nicht nur der momentane Zustand des Stromverbrauchs (siehe Graphiken oben) ist daher zukünftig über entsprechend konzipierte Pufferspeicher regelbar zu halten und die Versorgung zu sichern – insbesondere bei überwiegend nachts eintretender Dunkelflaute. Zusätzliche Stromverbräuche durch E-Mobilität im Allgemeinen und nächtliche im Speziellen erzwingen im Vergleich dazu nochmal zusätzliche Pufferspeicherkapazitäten obendrauf.

STOP

Bis hierher bin ich mit meinen eigenen Recherchen gekommen. Dann habe ich, wie eingangs erwähnt, eine wirklich hervorragende Seite zum Thema entdeckt (siehe folgend!) und meine eigene Arbeit eingestellt (das Rad muss nicht zweimal erfunden werden).

Fazit

Mein eigenes:

100 Prozent Elektromobilität isoliert betrachtet ist sicherlich machbar.

100 Prozent Elektromobilität, bei gleichzeitiger 100-prozentiger Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien dagegen, halte ich für NICHT realistisch. Einfach deshalb, weil 100 Prozent Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien NICHT umsetzbar ist – aus physikalischen Gründen, politische Vorgaben hin oder her.

Jetzt zur angesprochenen Seite.
Aus dieser entleihe ich mir das zweite Fazit:

Ideal erscheinen mir Elektroautos für Zustelldienste und dgl. Im privaten Bereich wird die Akzeptanz wegen der Nachteile begrenzt bleiben. Ich sehe, dass die meisten Leute jederzeit überall hinfahren können wollen. Für sie ist es ein Albtraum – eine Bedrohung ihres sozialen Ansehens –, wenn sie sagen müssen: „Ich kann jetzt nicht, denn mein Akku ist leer“ oder „So weit kann ich nicht fahren.“
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In Anbetracht der nur relativ geringen Umweltvorteile von Elektroautos erscheint es mir nicht als höchste Priorität, dass die Benzin- und Diesel-Fahrzeuge abgelöst werden. Viel dringender wären Maßnahmen zur Reduzierung von Verkehr und zur Förderung von kleineren, sparsameren Fahrzeugen. Die Förderung von Elektroautos sehe ich kritisch.

Ich empfehle jedem dringend, sich die Zeit zu nehmen und diese Seite ausführlich zu Sichten!!

ELEKTROAUTO (von Mario Sedlak)