Angesichts der wachsenden Zahl von Elektrofahrzeugen und Plug-in-Hybriden auf den Straßen haben einige Menschen Bedenken darüber geäußert, welche Auswirkungen die zunehmende Verbreitung solcher Fahrzeuge auf das Energienetz haben könnte. In diesem Artikel werden die wichtigsten Behauptungen zu diesem Thema aufgeführt und dann auf sie eingegangen.
Die Hauptfrage scheint zu sein, ob das Stromnetz mit der steigenden Nachfrage Schritt halten kann, da Experten davon ausgehen, dass Elektrofahrzeuge bis 2040 58 % des weltweiten Fahrzeugabsatzes ausmachen werden, verglichen mit 10 % heute. Die pessimistischste Prognose sieht etwa so aus: Nehmen wir das Vereinigte Königreich als Beispiel, gab es Ende 2020 nach Angaben des Verkehrsministeriums 32.697.000 Autos. Wenn sie alle batteriebetrieben wären und gleichzeitig mit einer typischen Heimladeleistung von 7 kW geladen würden, würden sie 229 GW Strom benötigen – mehr als das Doppelte der aktuellen Netzkapazität des Landes von 101 GW.
Das Stromnetz kann einfach nicht mit allen kommenden Elektrofahrzeugen umgehen!
Lassen Sie sich gleich beruhigen – ja, die Energienetze können die zusätzliche Belastung durch Elektrofahrzeuge bewältigen. Berechnungen wie die oben gezeigten basieren auf falschen Annahmen und sind unnötig alarmierend. Das obige Beispiel lässt sich tatsächlich nicht im wirklichen Leben reproduzieren. Zum einen wird davon ausgegangen, dass die Masseneinführung von Elektrofahrzeugen über Nacht erfolgt.
Das wird aus einer Reihe von Gründen einfach nicht passieren, aber erstens ist es unmöglich, die Produktion von Elektrofahrzeugen in diesem Tempo hochzufahren. Zweitens wird nicht jeder einzelne Mensch auf der Welt (oder in einem bestimmten Land) gleichzeitig auf ein Elektrofahrzeug umsteigen. Das macht einfach keinen Sinn – die Leute werden ihre vorhandenen Autos im Allgemeinen wie gewohnt ein paar Jahre lang behalten, und dann könnte ihr nächster Kauf ein Elektrofahrzeug sein. Und da nicht jeder gleichzeitig sein aktuelles ICE-Auto gekauft hat, werden sie diese nicht alle gleichzeitig durch Elektrofahrzeuge ersetzen, selbst wenn es weltweit genügend Produktionskapazitäten für Elektrofahrzeuge gäbe, was nicht der Fall ist.
Sie werden alle gleichzeitig aufgeladen!
Die „skeptische“ Sichtweise geht zudem davon aus, dass diese Elektrofahrzeuge immer alle gleichzeitig laden, was kaum möglich ist. Erstens, weil es dafür keine tatsächliche Nachfrage seitens der Eigentümer geben wird, und zweitens, weil es dafür einfach nicht genügend Ladegeräte geben wird – zumindest nicht für eine Weile, in der das Netz seine Produktionskapazität anpassen kann.
Nach der gleichen Logik bräuchte jeder Brite, wenn er gleichzeitig seine Waschmaschine einschaltete, rund 51,4 GW Strom, ein Wert, der weit über dem durchschnittlichen Tagesbedarf von 30 GW liegt – und das ist der gesamte durchschnittliche Stromverbrauch im Vereinigten Königreich an einem ganzen Tag, wovon Waschmaschinen offensichtlich nur einen kleinen Teil ausmachen.
Aber Autos werden viel gefahren und Elektrofahrzeuge brauchen viel Strom!
Wenn wir realistischer sein wollten, müssten wir die durchschnittliche Distanz, die Autos zurücklegen, und den durchschnittlichen Verbrauch eines Elektrofahrzeugs untersuchen. Im Durchschnitt wurden Autos in Großbritannien im Jahr 2019 rund 6.500 Meilen gefahren. Um die Berechnung zu vereinfachen, nehmen wir an, dass der mittlere Elektroverbrauch 0,346 kWh pro Meile beträgt. Wenn wir davon ausgehen, dass alle Fahrzeuge in Großbritannien elektrisch sind, beträgt der jährliche Verbrauch pro Auto im Vereinigten Königreich 2.249 kWh. Wenn wir diese Zahl mit der Gesamtzahl der Autos multiplizieren, erhalten wir eine Energiemenge von 73,5 TWh pro Jahr, die für den Antrieb jedes Autos im Vereinigten Königreich erforderlich ist. Das entspricht etwa 22 % der Stromerzeugung des Landes im Jahr 2019. 22 % zusätzliche Netzkapazität ergeben sicherlich ein anderes Bild als 200 %.
Die Auswahl eines anderen Landes oder einer anderen Region führt zu ähnlichen Ergebnissen. In der Europäischen Union beispielsweise betrug die durchschnittliche Fahrstrecke, die ein Auto im Jahr 2019 zurücklegte, 11.300 km (oder etwa 7.021 Meilen). Wenn wir davon ausgehen, dass alle Autos in der EU elektrisch sind und durchschnittlich 0,346 kWh pro Meile verbrauchen, ergibt sich ein Jahresverbrauch von 2.429 kWh pro Auto. Multipliziert man diese Zahl mit der Gesamtzahl der Personenkraftwagen in der Region, kommen wir auf 589,5 TWh oder etwa 21 % der erzeugten elektrischen Energie.
In den USA sind die Zahlen aufgrund größerer Reisedistanzen etwas höher, aber immer noch nicht besorgniserregend. Die Amerikaner sind im Jahr 2019 durchschnittlich etwas mehr als 14.000 Meilen pro Auto gefahren, was den durchschnittlichen Verbrauch von Elektrofahrzeugen in unserem vorgestellten Szenario, in dem alle Fahrzeuge elektrisch sind, auf etwa 4.844 kWh pro Auto und Jahr bringt – multipliziert mit der Anzahl der in Betrieb befindlichen Fahrzeuge ergibt das insgesamt 1.354,4 TWh oder 33 % der gesamten Netzproduktion. Dies steht im Einklang mit der schätzungsweise 30 % höheren Stromproduktion, die erforderlich wäre, wenn alle benzinbetriebenen Fahrzeuge in den USA plötzlich elektrisch würden.
Es gibt einfach nicht genug Kraft, um herumzukommen!
Keine der verfügbaren Daten gibt uns Anlass zur Sorge. Das letzte Jahrzehnt war eine Zeit sinkender Stromnachfrage aufgrund der Popularisierung effizienterer Unterhaltungselektronik, des Rückgangs der Industrieproduktion usw. In den 2010er Jahren ist die Stromerzeugung in den Vereinigten Staaten um 3 % und in Großbritannien um satte 18 % zurückgegangen.
Vergessen wir außerdem nicht, dass die Nachfrage nach Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor sinken wird, sobald Elektrofahrzeuge weit verbreitet sind. Dies wiederum wird sich auf die Benzinproduktion auswirken und zum Trend beitragen, den Stromverbrauch in der Industrieproduktion insgesamt zu senken. Somit könnte freigewordener Strom aus jedem Industriesektor stattdessen zum Antrieb dieser Elektrofahrzeuge genutzt werden.
Es ist unmöglich, die Stromproduktion entsprechend der Nachfrage hochzufahren!
Tatsächlich ist eine Steigerung der Stromproduktion auch ohne radikale Innovationen in der Branche im Bereich des Möglichen. Norwegen ist ein hervorragendes Beispiel dafür. Das nordische Land ist eines der am weitesten fortgeschrittenen Länder bei der Einführung von Elektrofahrzeugen – 12 % seiner Fahrzeuge sind mittlerweile elektrisch. Norwegen scheint den gestiegenen Strombedarf problemlos bewältigt zu haben. Seit 1990 ist der Verbrauch um 26 % gestiegen, aber die Produktion konnte die Nachfrage decken, wie die folgende Grafik zeigt.
Die allmähliche Akzeptanz ist ein weiterer wichtiger Grund, warum sich die Menschen keine Sorgen darüber machen sollten, ob die Stromnetze für Elektrofahrzeuge geeignet sind. Im Gegensatz zu unseren theoretischen Beispielen können wir nicht mit einem Zauberstab alle Fahrzeuge auf der Stelle elektrisch machen. In den letzten 10 Jahren sind die Verkäufe von Elektrofahrzeugen sprunghaft angestiegen. Allein im Vereinigten Königreich ist die Zahl der zugelassenen Elektro-Pkw von 1.544 im Jahr 2010 auf 314.966 im dritten Quartal 2021 gestiegen, ein Anstieg von fast 5.000 %, was unglaublich klingt, aber sehen Sie sich die Basiszahl an – das Wachstum begann bei nur 1.544 Fahrzeugen, und 314.966 sind immer noch ein Tropfen auf den heißen Stein.
Experten gehen davon aus, dass die Einführungsraten in naher Zukunft weiter steigen werden. Beispielsweise gehen EY und Eurelectric davon aus, dass der europäische Fahrzeugpark bis 2030 65 Millionen Elektrofahrzeuge und bis 2035 130 Millionen erreichen wird (aber im Jahr 2019 beträgt der gesamte Fahrzeugpark in der EU 242 Millionen, sodass selbst wenn diese Zahl gleich bleibt, Elektrofahrzeuge nur 53 % der Fahrzeuge auf der Straße ausmachen werden). Verglichen mit den heutigen mageren 3,2 Millionen Elektrofahrzeugen auf europäischen Straßen ist das ein Anstieg von mehr als 2.000 % bzw. 4.000 %, und doch wären wir in diesem Szenario immer noch sehr weit davon entfernt, dass jedes Auto auf der Straße ein Elektrofahrzeug ist. Es überrascht daher nicht, dass der zitierte Bericht zu dem Schluss kommt, dass das Netz nicht zusammenbrechen wird und auch den prognostizierten Massenanstieg bei der Zahl der Elektrofahrzeuge erfolgreich bewältigen wird.
Für die Staaten führte U.S. Drive eine aufschlussreiche Studie durch, in der Fahrzeuge anhand ihrer relativen Einführungsgeschwindigkeit mit verschiedenen Elektrogeräten verglichen wurden, und ging dabei von drei Szenarien für die Einführung von Elektrofahrzeugen aus: niedrig, mittel und hoch. In allen drei Szenarien kamen sie zu dem Schluss, dass das US-Netz die neue Nachfrage bewältigen kann, da es in der Vergangenheit mit ähnlichen Herausforderungen zu kämpfen hatte.
Der Spitzenverbrauch wird explodieren!
All dies bedeutet nicht, dass es keine Probleme mit der prognostizierten erhöhten Stromnachfrage aufgrund der Masseneinführung von Elektrofahrzeugen gibt. Die größte Sorge ist die gleiche wie bei anderer Unterhaltungselektronik: die Überlastung des Netzes zu Spitzenzeiten. Unkontrolliertes Laden könnte sich direkt auf die Qualität der Stromversorgung auswirken und zu Spannungsschwankungen und Leistungsverlusten führen.
Stromverteiler müssen in höhere Kapazitäten auf der „letzten Meile“ und insbesondere in höhere Spitzenkapazitäten investieren, könnten Verbraucher aber auch dazu anregen, außerhalb der Spitzenzeiten zu laden, indem sie die Kosten beispielsweise mitten in der Nacht senken. Dies ist in vielen Ländern bereits mit günstigeren Nachttarifen möglich, könnte aber noch weiter ausgebaut werden, um insbesondere EV-Nutzer anzulocken.
Eine weitere Lösung ist die weitere Integration intelligenter Netze, die die Effizienz der Energieinfrastruktur verbessern und bessere Möglichkeiten zur Bewältigung der Nachfrage in Spitzenzeiten bieten wird. Damit verbunden ist die Idee für künftige Vehicle-to-Grid-Lösungen (V2G). V2G ist eine Technologie, die es Autobatterien ermöglicht, das Netz aufzuladen, wenn der Strombedarf zu groß ist.
Offensichtlich kann dies in der heutigen Welt nicht passieren, da V2G viele Probleme mit sich bringt. Dazu gehört die weitere Erschöpfung der Li-Ion-Batterien in Fahrzeugen, indem ihnen zusätzliche Zyklen aufgezwungen werden. Es gibt auch das Problem, dass die Leute generell Elektrofahrzeuge kaufen wollen, um sie als Elektroautos und nicht als netzverbessernde Batterien nutzen zu können. Eine solche Lösung könnte jedoch in Kombination mit der Smart-Grid-Technologie eingesetzt werden, insbesondere in einem geschlossenen System, z. B. einem Haus mit Ökostrom, in dem ein Elektrofahrzeug in Notfällen oder in der Nacht eine wichtige Rolle als Stromquelle spielen könnte.
Alles geht so schnell!
Letzten Endes deutet alles darauf hin, dass das Stromnetz mit Elektrofahrzeugen gut zurechtkommt, wenn man bedenkt, dass die Akzeptanz schrittweise zunimmt (und sie verläuft immer noch schrittweise, selbst wenn sich die optimistischsten Einschätzungen als wahr erweisen). Darüber hinaus hat eine Studie nach der anderen gezeigt, dass die Auswirkungen der Masseneinführung von Elektrofahrzeugen auf das Stromnetz mehr als beherrschbar sind.
Vergessen wir nicht, dass wir in der Vergangenheit mit der Einführung der zahlreichen Elektrogeräte, ohne die wir in der heutigen Welt nicht leben können, mit ähnlichen Herausforderungen für die bestehende elektrische Infrastruktur zu kämpfen hatten. Vor einem Jahrhundert verbrauchte der Durchschnittsverbraucher Strom nicht viel mehr als zum Anschalten des Lichts, und heute sind wir bei der Arbeit, in der Freizeit und natürlich auf Reisen immer mehr darauf angewiesen.
Manchmal hat man das Gefühl, dass die Einführung von Elektrofahrzeugen zu schnell voranschreitet, viel schneller als die Einführung eines dieser Geräte jemals der Fall war, aber das geschah im 20. Jahrhundert, und wir sind nicht mehr so weit. Windkraft, Solarenergie, intelligente Netze, Batterien – nichts davon war verfügbar, als die Geräterevolution stattfand, und das ist jetzt der Fall.
Also lasst uns alle gemeinsam tief durchatmen und aufhören, uns über Katastrophen zu sorgen, die nicht passieren werden. Und vielleicht, *nur vielleicht* – genießen Sie alle Vorteile, die uns Elektrofahrzeuge gegenüber Autos mit Verbrennungsmotor bieten, ohne ständig darüber nachdenken zu müssen, „was das für das Stromnetz bedeutet“ oder ähnliches.
TL;DR
Es gibt viele Herausforderungen, die einer breiten Einführung von Elektrofahrzeugen im Wege stehen, aber die Stromerzeugung und das Stromnetz gehören nicht dazu.
