RP-Energie-Blog > 2016-12-12

Können wir den Strombedarf für Elektroautos problemlos decken?

Dass wir nicht auf Dauer massenhaft mit fossilen Brennstoffen angetriebene Fahrzeuge einsetzen können – hauptsächlich wegen des unabdingbaren Klimaschutzes – ist inzwischen gut bekannt. Dass Elektroautos wohl die einzige Möglichkeit darstellen, trotzdem einen umfangreichen Individualverkehr aufrecht zu erhalten, ist auch klar. Schließlich haben andere Ansätze wie Biogas und Biodiesel nur recht beschränkte Potenziale und sind ökologisch auch nicht so vorteilhaft, wie man es sich wünschen sollte. Jedoch entsteht die Sorge, ob der durch Elektrofahrzeuge wachsende Bedarf an elektrischer Energie auch gut gedeckt werden kann und ob man damit das Problem nur in einen anderen Sektor verlagert.

Im Folgenden soll anhand einiger einfacher Rechenbeispiele gezeigt werden, inwieweit hier tatsächlich Probleme zu erwarten sind.

Vergleich mit Energieverbrauch eines konventionell angetriebenen Fahrzeugs

Zunächst einmal ist von Interesse, ob ein Elektroauto mehr oder weniger Energie verbraucht als ein konventionell angetriebenes. Der Vergleich ist freilich nicht trivial, da es sich um unterschiedliche Energieformen handelt:

• Ein nicht allzu großes benzingetriebenes Auto braucht beispielsweise 5 Liter Benzin pro 100 km. Das entspricht einem Primärenergiegehalt von ca. 42,5 kWh (nach dem Heizwert berechnet).
• Ein ähnlich großes Elektroauto mag für diese Strecke 15 kWh elektrische Energie benötigen. Nun wird Strom üblicherweise nicht aus Benzin hergestellt – womit sollen wir also vergleichen? Mit Strom aus einem halbwegs effizienten Gaskraftwerk würde man rund 30 kWh Erdgas benötigen. Natürlich ginge es auch mit 15 kWh Solarstrom. Dagegen läge man bei Kohlestrom in einem ehelichen Primärenergieverbrauch wie beim benzingetriebenen Auto.

Also hängt schon die Menge der für das Elektroauto benötigten Primärenergie stark davon ab, wie man diese bereitstellt. Für die spezifische Umweltbelastung gilt dies erst recht. In der Regel steht das Elektroauto aber schon heute deutlich besser da, und zukünftig wird die Stromerzeugung sicherlich noch grüner werden.

Besondere Vorteile hat Elektroantrieb natürlich auf kurzen Strecken und im langsamen Verkehr, weil die Nachteile durch die Warmlaufphase des Verbrennungsmotors und seine niedrigen Wirkungsgrad bei niedriger Motorleistung entfallen.

Zusätzlicher Strombedarf in einem Haushalt

Ein typischer Vierpersonenhaushalt verbraucht pro Jahr rund 4000 kWh Strom. Wenn nun zusätzlich ein Elektroauto (wie oben beschrieben) betrieben wird, mit dem pro Jahr 10 000 km gefahren werden, kommen dadurch noch rund 1500 kWh dazu – das ist also eine recht spürbare Erhöhung des Verbrauchs. Allerdings folgt daraus nicht, dass die Umstellung von Benzin auf Strom nicht vertretbar wäre; schließlich wird an anderer Stelle eine meist größere Energiemenge eingespart.

Wenn der Haushalt über eine Photovoltaikanlage verfügt und diese oft für das Aufladen der Autobatterie genutzt werden kann, steigt der Anteil des Eigenverbrauchs und damit die Wirtschaftlichkeit der Solaranlage bzw. des Elektrofahrzeugs: Man zahlt dann effektiv wesentlich weniger für den Strom. Energiewirtschaftlich gesehen ist es allerdings relativ wenig wichtig, ob der Solarstrom vom eigenen Dach verwendet wird oder als Ökostrom woanders erzeugt und über das öffentliche Stromnetz transportiert wird; für den nötigen Ausbau der Stromnetze dürfte dies jedenfalls nicht allzu viel ausmachen.

Zusätzlicher Strombedarf für ganz Deutschland

Das offizielle Ziel der Bundesregierung ist immer noch, bis 2020 eine Million Elektroautos auf die Straße zu bekommen. Das wird zwar sicher nicht klappen, jedoch kann man trotzdem schon einmal ausrechnen, wie stark dies den Strombedarf Deutschlands erhöhen würde, wenn diese Fahrzeuge z. B. durchschnittlich 1500 kWh pro Jahr verbrauchen würden: offenkundig um 1,5 Milliarden Kilowattstunden bzw. 1,5 TWh. Das ist im Vergleich zur deutschen Bruttostromerzeugung von 647 TWh (Stand 2015) nicht viel. Allein die Windenergie brachte in Deutschland in 2015 bereits gut 79 TWh.

Natürlich gibt es in Deutschland mittel- und langfristig noch viel mehr Fahrzeuge zu ersetzen – beispielsweise rund 45 Millionen Pkw. Wenn diese alle elektrisch betrieben werden sollten, würde dies beispielsweise den größten Teil der momentanen Windenergieproduktion auffressen. Allerdings lässt sich die Windenergie- und Solarenergieproduktion noch wesentlich steigern – insbesondere dann, wenn in Form von Fahrzeugen solche Verbraucher hinzukommen, deren Bedarf sich ein gutes Stück weit den momentanen Energieangebot anpassen lässt.

In der Tat wird es unabdingbar sein, dass die Elektroautos zu einem guten Teil nicht einfach dann geladen werden, wenn es dem Benutzer gerade einfällt, sondern wenn gerade ausreichend Kapazitäten hierfür vorhanden sind. Man wird also der Ladeelektronik irgendwie mitteilen müssen, bis wann das Auto wie weit geladen sein sollte, und die Details werden dann automatisch so eingerichtet, dass das Laden energiewirtschaftlich und in der Folge auch für den Benutzer möglichst kostengünstig erfolgt. Diesbezüglich kommen natürlich Schnellladestationen beispielsweise an Autobahnraststätten kaum infrage, jedoch viele zu Hause einzurichtende Ladestationen. Aufgabe des Staates wird sein, die Entstehung entsprechender technischer Standards z. B. für die technische Kommunikation zwischen Netzbetreibern und Ladegeräten sowie für die abrechnungstechnische Behandlung zu beschleunigen. (In der öffentlichen Diskussion wird bisher nur die nötige Errichtung vieler Ladestation behandelt.)

Fazit

Elektroautos werden in den nächsten Jahrzehnten massenhaft benutzt werden, da es kaum eine Alternative dazu gibt. (Natürlich sollten unbedingt Ansätze verfolgt werden, das Verkehrsaufkommen möglichst klein zu halten, jedoch sind dem Grenzen gesetzt.) Dadurch wird ein erheblicher zusätzlicher Strombedarf entstehen. Jedoch erscheint es durchaus möglich, diesen auf ökonomisch und ökologisch sinnvolle Weise zu decken – auch wenn die derzeitige Bundesregierung ihr Engagement für die Energiewende anscheinend vorwiegend so versteht, dass sie das Wachstum der erneuerbaren Stromerzeugung möglichst niedrig halten soll. Offenkundig macht es wenig Sinn, einerseits für einen möglichst schnellen Einstieg in die Elektromobilität zu werben, andererseits aber die dafür geeignete Stromerzeugung nach Kräften zurückzudrängen.

Übrigens ist die Entwicklung im Verkehrsbereich ein gutes Beispiel für den allgemeineren Trend, dass eine weitergehende Elektrifizierung erfolgt, weil es vernünftigere Ansätze schlicht nicht gibt. Nur im Strombereich haben wir die Möglichkeit, eine ganze Reihe neuer sauberer Energiequellen mit großem Potenzial anzuzapfen. Beispielsweise für die Nutzung von Biomasse gibt es hier sehr viel engere Grenzen. Dies hat zu einem guten Teil mit der dort vergleichsweise niedrigen Flächennutzungseffizienz zu tun. Erst wenn Cellulose aus pflanzlichen Abfällen technisch wesentlich besser genutzt werden könnte, würde hier ein deutlich größeres Potenzial erwachsen. In dieser Hoffnung bei den Verbrennungsmotoren zu bleiben, erscheint aber nicht als sinnvoll.

Man beachte auch den aktuellen Artikel "Wird eine Disruption den Energiemarkt umkrempeln?" vom Energieblogger-Kollegen Kilian Rüfer.

Nachtrag: Stromverbrauch für Kraftstoffe

Ich bin von einem Leser darauf hingewiesen worden, dass ich einen womöglich wichtigen Aspekt im Artikel nicht behandelt hatte: den Stromverbrauch, der mit der Kraftstoffversorgung zusammen hängt. Konventionelle Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor benötigen Kraftstoffe, und deren Herstellung und Transport kostet viel Energie – teils auch elektrische Energie. Hierzu gibt es einen interessanten Artikel von Julian Affeldt: "So viel Strom brauchen Autos mit Verbrennungsmotor". Leider konnte dort nicht aufgeklärt werden, wie viel der für die Kraftstoffe benötigten Energie tatsächlich Strom ist (also elektrische Energie). Bei der Herstellung in der Raffinerie dürfte dies der kleinere Teil sein. Auch die Sache mit den Tankstellen überzeugt nicht so ganz; ähnliche Dinge werden auch im Zusammenhang mit Elektro-Ladestationen betrieben werden. Es mag jedoch schon sein, dass mit der Elektrifizierung des Straßenverkehrs hier und da auch einiges an Stromverbrauch entfällt, was vom zusätzlichen Verbrauch für die Elektrofahrzeuge abzuziehen wäre.