Mobilität: Warum mehr Elektroautos nicht mehr Energie benötigen

von | 07.09.2021 | Allgemein, Energiewende | 0 Kommentare

Mobilität: Warum mehr Elektroautos nicht mehr Energie benötigen

Wenn die Energiewende gelingen soll, dann müssen wir nicht nur lernen, Komplexität anzuerkennen und mit ihr zu leben, sondern auch, sie klug und weitsichtig zu beeinflussen. Und dabei kommt es auf die passenden Maßnahmen an. Ein Elektrofahrzeug ist dabei ein wichtiger Baustein, denn Sie sind auch gigantische Energiespeicher. Und die Annahme, dass mit mehr Elektrofahrzeugen der Energiebedarf steigt, ist praktisch falsch. Es ist genau andersherum. Was ist Energie und wie ist die Effizienz der Energieträger? Andere Bereiche unseres Lebens verbrauchen auch immer mehr Energie und auch hier wird der Bedarf an sicherer Energie weiter steigen. Eines der großen Probleme ist, dass diese Komplexität als Gefahr und selten als Chance begriffen wird. Es gleicht einer Schockstarre und Lähmung. Das kann uns gefährlich werden.

Ignorierte Fakten und Tatsachen

Gerüchte, Falschinformationen, Mythen. Es geht rund in der Argumentation für etwas zu sein oder eben dagegen. Dabei ist die Einfachheit, alles so zu lassen, wie es ist nicht nur eine Behauptung, sondern eine Drohung für uns alle. Wer nichts verändert, verändert auch nichts. Um etwas zu verändern, muss man die Fakten kennen und verstehen und beim Thema Energiewende und Mobilität wird vieles vermischt, falsch dargestellt und das verunsichert mehr als es in der Sache hilft.

Politiker sind bekanntlich die falsche Adresse, um Zusammenhänge zu verstehen und erklären zu lassen. Sie gehören meistens zur ahnungslosen Spezies und haben sich eingerichtet in ein System aus Halbwahrheiten und dem Schönreden des Ist – Zustandes. Dabei wird schnell geurteilt und behauptet: Änderungen sind zu teuer. Klima und Umwelt können wir uns nicht leisten. Wirklich? Mit falschen oder fragwürdigen Behauptungen kann das stimmen – nicht aber mit den Tatsachen und dem Weitblick, der wichtiger denn je geworden ist.

So oder so: Es muss und es wird eine Menge passieren müssen. In der Energie und Verkehrspolitik, in der Frage der Energie und bei den Kosten. Klar ist auch und das ist die Wahrheit: Es wird und muss teurer werden. Ausgleich für bestimmte Gruppen selbstverständlich.

Die Gewohnheit muss neu gedacht werden

Im Erdölzeitalter hieß die scheinbar einfache Lösung: Das Grundbedürfnis nach weiträumiger Mobilität „ist ein Auto mit einem Antrieb, der auf Erdöl beruht“. Mobilität ist eines von vielen Beispielen, die zeigen, wie entscheidend es für die Energiewende ist, den Prozess der Mobilität auf eine komplexere Weise zu lösen.

Mobilität muss als dynamischer Mix von Öffentlichkeit, Fahrrad und Auto, Kommunikation, Wohnen, Arbeiten und Freizeit begriffen werden. Dabei müssen jeweils unterschiedliche Antriebskonzepte abgewogen werden. Bequemlichkeit, Denken und Handel müssen definiert und geregelt sein. Verbote nur dann, wenn diese Teil der Lösung sind.

Komplexität anzuerkennen, bedeutet, zu verstehen, dass es nicht einen Antrieb für alle Anforderungen geben kann. Daher wird es in Zukunft einen Mix geben aus Fahrzeugen mit Wasserstoff- sowie mit Elektroantrieb – und vermutlich einen nicht vernachlässigbaren Rest an Erdöl- beziehungsweise Erdgasfahrzeugen. Individualmobilität funktioniert aus unserer Sicht dabei rein elektrisch.

Dabei spielt auch die Digitalisierung der Energiewende eine Rolle und in einem zunehmenden Maß auch die digitale Infrastruktur. Auch diese Sektoren lassen sich adäquat zur Mobilität differenzieren. 

Energie in jeder Form muss neu gedacht werden

Der besondere Fokus wird ein wahrer Gamechanger sein. Die Speicherung beziehungsweise der Transport von Energie. Auch dieser Sektor muss auf seine Komplexität hin untersucht werden – und das Streben nach einer alles überstrahlenden Technologie muss vermutlich auf die Müllhalde der Energiepolitik verbannt werden.

Wir können die Energiewende nur schaffen, wenn wir Komplexität zulassen, verstehen und nachhaltig zu steuern lernen. Am Ende der Anforderungsliste für eine gelingende Energiewende steht der vielleicht anspruchsvollste Punkt: die Kommunikation der Energiewende und der damit einhergehenden Komplexität.

Gefährlich wird es, wenn wir nicht verstehen wollen welche Möglichkeiten wir haben. Zu ignorieren ist genauso falsch wie die Annahme jetzt nicht vorzubereiten was es zu ändern gilt.

Mobilität: Ohne Elektroauto ist keine grüne Energiewende möglich

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Alles spricht von Klimaschutz, von Energiewende und Elektromobilität. Dabei wird aber häufig nicht erwähnt, dass all diese Technologien einander bedingen und einzeln nicht funktionieren. Mit fast 50 Prozent produzierter erneuerbarer Energie geht einher, dass diese aber auch nicht immer in der Menge zur Verfügung steht, wie man sie braucht. Das Elektrofahrzeug bietet dabei eine entscheidende Chance. Der Energiespeicher auf 4 Rädern. Nicht nur als Fahrzeug, sondern ganz gezielt als Lückenfüller, auch zur Entnahme bei Bedarf. Das verbessert zusätzlich die Ökobilanz der Stromer. Ein sinnvolles Geschäftsmodell ist möglich…

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Die Erklärungen als Basis

Energieträger? Was ist das genau? Strom kommt aus der Steckdose und kaum jemand denkt darüber nach wie man die Versorgungssicherheit und die erneuerbare Energie verändern kann. Schnell kommt auf: Mit Elektrofahrzeugen ist die Versorgungssicherheit in Gefahr. Wirklich? Die Meinung kann man nur vertreten, wenn man nicht versteht, wie Energieproduktion in der Zukunft funktioniert und was wir ändern müssen, um die Sicherheit zu gewährleisten. Und genau das ist das Problem: Die meisten können ganz offensichtlich nicht viel anfangen mit verschiedenen Energiearten. Was ist Kohlestrom? Primär – oder Sekundärenergie? Eine Übersicht zeigt auf das alles zusammengehört, dennoch anders ist. Energie muss neu und anders gedacht werden. Dafür braucht es Grundlagen.

Energieformen die man verstehen muss

Die einfachste Nutzung: Reine Elektromobilität mit Akku

Im Hinblick auf die Entwicklung eines klimaneutralen Energiesystems sind nicht nur ein Bedarf und die Anforderungen des Verkehrs entscheidend, sondern das Gesamtsystem zu sehen. Besondere Bedeutung hat es auch, weil der Einsatz erneuerbarer Energiequellen mit Herausforderungen verbunden sein kann. Perspektivisch wird der Verkehrssektor mit dem Energiebedarf aus der Industrie und dem Gebäudewärmesektor konkurrieren. Da die hierfür notwendigen Flächen, Standorte und Potenziale auch bei uns begrenzt sind, ist eine effiziente Energieverwendung von entscheidender Bedeutung. Ineffizienzen belasten uns alle durch steigende Energiepreise sowie wachsende Energieaufwände aufgrund des Mehrverbrauchs der sich ergeben kann. Dabei kann man in Effizienz und Nutzung ziemlich viel lenken, ohne sich wesentlich einschränken zu müssen. In der Regel muss man nur anders handeln.

Bei einer direkten Elektrifizierung des Verkehrs wird regenerativ erzeugter Strom direkt in einen Akku, geladen. Aus diesem beziehen die Elektromotoren die notwendige Energie für den Vortrieb. Bei schweren Nutzfahrzeugen ist ein Energiebezug während der Fahrt über Oberleitungen denkbar. Teststrecken an deutschen Autobahnen lohten aus, ob diese Art effizient sein kann. Aber auch Elektro – LKW sind mittlerweile marktreif und anwendungsfreundlich – z.B. im regionalen Wirtschaftsverkehr. Teststrecken, z.B. zwischen Berlin und Dortmund auf der A2 werden aktuell auf die Langstreckentauglichkeit untersucht.

Bei der direkten Nutzung von Strom in batterieelektrischen Fahrzeugen sind die Leitungsverluste gering, Umwandlungsverluste in andere Energieträger sind nicht vorhanden. Der Well-to-Tank-Wirkungsgrad ist entsprechend hoch. Gleiches gilt aufgrund der hohen Effizienz des Elektromotors für den Tank-to-Wheel-Wirkungsgrad. Der energetische Gesamtwirkungsgrad liegt bei etwa 70 – 80 %.

Mobilität: Warum mehr Elektroautos nicht mehr Energie benötigen

Brennstoffzelle ist elektrisch aber anders und schlechter für das Klima

Brennstoffzellenfahrzeuge werden ebenfalls von Elektromotoren angetrieben. Die notwendige Energie wird nicht in Akkus, sondern bei Wasserstoff-Sauerstoff- und Wasserstoff-Luft-Brennstoffzellen in Form von flüssigem oder gasförmigem Wasserstoff mitgeführt. Der Wasserstoff reagiert in der Brennstoffzelle mit Sauerstoff / Luft zu Wasser. Bei dieser Reaktion wird elektrische Energie frei, die in kleinen Akkus zwischengespeichert bzw. direkt dem Elektromotor zugeführt wird. Erstaunlich ist, dass oft behauptet wird, dass auch Verbrenner Wasserstoff tanken und damit fahren könnten. Die Annahme ist völlig falsch. Das Problem beim Wasserstoff ist nicht mal zwingend die Verfügbarkeit, eher die Nutzbarkeit in einem Fahrzeug.

Neben der hohen Energiemenge, die benötigt wird, um den Stoff zu produzieren, muss dieser aber auch logistisch an eine Wasserstofftankstelle transportiert werden, um anschließend mit hohem Druck für ein Wasserstoff Fahrzeug verfügbar gemacht zu werden. Nur so kann dieser geladen werden. Eine technische Herausforderung. Der Tankvorgang ist was völlig anders als fossile Kraftstoffe wie gewohnt an der Tankstelle. So einfach wie man sich das vorstellt ist es nicht und von den Kosten im laufenden Betrieb ganz abgesehen. Zwar ist Wasserstoff von der EEG-Umlage befreit, aber die meisten Hersteller haben kaum oder keine Modelle im Vertrieb. Volkswagen und Audi sehen hier keine mobile Zukunft. Glauben Sie mir: Wenn Sie die Gesamtbilanz der Kosten + den laufenden Betrieb sehen dann wollen sie Wasserstoff-Modelle nicht mehr. Es macht schlicht keinen Sinn.

Der Wirkungsgrad muss berücksichtigt werden

Bei Brennstoffzellenfahrzeugen und der Verwendung von Wasserstoff treten bei der Elektrolyse zur Wasserstoffgewinnung, dem Transport des Wasserstoffs und der Verdichtung auf Tankstellendruck sowie bei der Rückverstromung in der Brennstoffzelle Wandlungsverluste auf. Bei der Elektrolyse gehen bis zu 35 % der eingesetzten Energie verloren. Der Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle liegt deutlich oberhalb von 50 %. Dennoch sind der Well-to-Tank- wie auch der Tank-to-Wheel-Wirkungsgrad im Vergleich zur direkten Stromnutzung um den Faktor 2 – 3 geringer. Der energetische Gesamtwirkungsgrad beläuft sich auf etwa 25 – 35 %. Würde man für die Wasserstoff Produktion Energie nutzen, die z.B. aus Kohle gewonnen würde, wäre der Wirkungsgrad noch einmal deutlich schlechter. Fachleute sprechen hierbei von einem Wirkungsgrad von unter 20 Prozent.

Synthetische Kraftstoffe sind gelogener & politisch gewollter Blödsinn

Die dritte Option einer indirekten Elektrifizierung ist die Verbrennung synthetisch erzeugter Kraftstoffe in Verbrennungsmotoren. So wie man es gewohnt ist. Und auch deshalb redet man sich das schön, ohne mit den Fakten zu beschäftigen. Sogenannte E-Fuels. Gefördert und geforscht geht es um den Erhalt der Verbrennungsmotoren wie wir sie kennen. Ein Märchen, dass sich kaum durchsetzen wird. Die Kosten für diese Kraftstoffherstellung sind zu hoch und die Produktion dieser Kraftstoffe so energieintensiv, dass das Blödsinn ist, wenn man für die Herstellung von einem Liter synthetischen Kraftstoff soviel Energie benötigt wie ein durchschnittliches batteriebetriebenes Fahrzeug benötigt um 100 km Strecke damit zu fahren. Das sind die Tatsachen.

Hohe Kosten bei der Herstellung bleiben

Mittels Elektrolyse produziertem Wasserstoff wird in einem weiteren Umwandlungsschritt konzentriertes CO2 zugeführt und entweder durch Methanisierung synthetisches Methan (CH4, PtG) erzeugt oder über die Fischer-Tropsch-Synthese / Methanolsynthese synthetischer Flüssigkraftstoff (PtL) hergestellt. Beim Verbrennungsprozess im Motor wird das zuvor gebundene CO2 wieder freigesetzt. Zur Herstellung eines klimaneutralen Kraftstoffs darf das verwendete CO2 aber nicht aus fossilen Quellen stammen. Es könnte z.B. aus der Luft gewonnen werden. Letzteres ist jedoch wegen der geringen CO2-Konzentration in der Luft derzeit noch mit einem hohen Energieaufwand und sehr hohen Kosten verbunden.

Je nach eingesetztem Energieträger unterscheiden sich die energetischen Gesamtwirkungsgrade der verschiedenen Antriebsoptionen. Der Gesamtwirkungsgrad (Well-to-Wheel, WtW) setzt sich zusammen aus dem Well-to-Tank-Wirkungsgrad (WtW) und dem Tank-to-Wheel-Wirkungsgrad (TtW). Der Well-to-Tank-Wirkungsgrad deckt den Weg von der Primärenergiegewinnung bis zur Bereitstellung der Energie im Fahrzeug ab, der Tank-to-Wheel-Wirkungsgrad die Umwandlung dieser Energie in mechanische Energie.

Der Wirkungsgrad ist verehrend

Bei der Herstellung synthetischer Kraftstoffe kommen zu den Umwandlungsverlusten bei der Wasserstoffproduktion die Verluste bei der Synthetisierung der Kraftstoffe hinzu. Wird das dafür benötigte CO2 aus der Luft entnommen, wächst der Energiebedarf des Prozesses weiter. Neben des geringen Well-to-Tank-Wirkungsgrads kommt es aufgrund der Ineffizienzen des Verbrennungsmotors mit einem Wirkungsgrad im Realbetrieb von häufig unter 30 % zu weiteren Verlusten. Der Primärstromverbrauch des PtX­-Technologiepfades beträgt damit etwa das Doppelte des Brennstoffzellenpfades und mindestens das Vier – bis Fünffache der direkten Elektrifizierung. Der energetische Gesamtwirkungsgrad liegt bei 12 – 20 %. Wird beim Einsatz von Wasserstoff und deren Herstellung auch aus fossilen Rohstoffen Energie erzeugt und eingesetzt verringert sich der Wirkungsgrad noch einmal deutlich. Fachleute wie Energieökonomin Claudia Kempfert sprechen vom „Wahnsinn“ mit nur 15 Prozent Wirkungsgrad.

Die effizienteste Variante für die Mobilität ist demnach batteriebetriebene Elektromobilität. Die Effizienz ist überragend, die Technik weit, der Ausbau der Ladeinfrastruktur schreitet voran.

Technologieoffen muss transparent sein

Auf der einen Seite muss aus Klimaschutzgründen grüne Energie genutzt werden, die wir aber noch nicht ausreichend haben, nachdem die aktuelle Politik das Thema ignoriert, behindert und verschlafen hat. Auf der anderen Seite will man „technologieoffen“ Systeme haben die unfassbare Energiemengen benötigen, die auch in Jahren nicht verfügbar sein können, selbst wenn man den Ausbau der erneuerbaren Energie beschleunigen würde.

Fossile Kraftstoffe sind bequem, aber klimaschädlich

Auch deshalb ist klar, dass Batterieelektrische Modelle die Zukunft haben und insgesamt weniger Energie verbrauchen als jede andere Nutzung durch Wasserstoff oder synthetische Kraftstoffe. Begründet wird dieses aber auch damit, dass der fossile Einsatz von Öl im Verkehr mehr Wärme als Vortrieb erzeugt und auch das Öl mit großem Energieaufwand raffiniert werden muss. Durchschnittlich 8 kW Energieeinsatz sind erforderlich, um einen Liter fossilen Kraftstoff zu produzieren. Zur Erinnerung: Ein durchschnittliches Elektrofahrzeug benötigt 16 KW Energie um 100 km zu fahren. Wie weit kommt ein fossiler Verbrenner mit 2 Litern Kraftstoff? Gehen wir von durchschnittlichen 7,5 Liter aus um 100 Kilometer weit fahren zu können benötigt man in diesem Fall rund 60 kW Energie. Ein batteriebetriebenes Fahrzeug fährt damit fast 400 km Strecke. Gern wird außerdem behauptet, dass elektrisches Fahren auch nicht klimafreundlich sein, weil der Strom Mix auch einen Fußabdruck hat. Teilweise stimmt es, aber dann darf auch erwähnt werden, dass der Strom Mix, den wir derzeit nutzen auch zum Raffinieren genutzt wird, das aus Öl Kraftstoff wird. So viel Ehrlichkeit muss sein.

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Synthetische Kraftstoffe werden sehr teuer

Im Vergleich der verschiedenen Elektrifizierungsoptionen besitzt die direkte Elektrifizierung aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads die größten Effizienzvorteile. Insbesondere der starke Einsatz strombasierter synthetischer Kraftstoffe würde aufgrund hoher Umwandlungsverluste mit einem um ein Vielfaches größeren Strombedarf und, damit verbunden, höheren Kosten einhergehen. Das Problem dabei ist: Es wird gesagt, dass es technisch geht. Gar nicht bis selten wird erwähnt mit welchen Kosten man beim Tanken rechnen müsste. Abschreckend wäre es spätestens dann. Wir rechnen versteuert mit rund 3 Euro pro Liter – mindestens.

Der Importbedarf wächst, da in Deutschland für eine heimische Produktion von PtX-Kraftstoffen aus regenerativer Energie keine Flächen in ausreichendem Maße zur Verfügung stehen. Für eine rasche Dekarbonisierung des Verkehrs, einer Steigerung der Energieeffizienz des Verkehrssektors und einer Reduktion weiterer Umweltauswirkungen wie z.B. der lokalen Luftschadstoffbelastung bieten batterieelektrische Elektrofahrzeuge innerhalb des Technologievergleichs derzeit die besten Voraussetzungen.

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Beängstigend und bezeichnend zugleich: Bereits Ende Juli hat die Menschheit in diesem Jahr alle Ihre natürlichen Ressourcen verbraucht, die der Planet innerhalb eines Jahres erzeugen und regenerieren kann. Und welche Konsequenz hat es? Erstmal wohl keine, denn eigentlich müsste jedes Auto stehen bleiben, jeder CO2 Ausstoß gestoppt werden, Konsum drastisch eingeschränkt werden. Es heißt nichts anderes, dass wir alle deutlich über unsere Verhältnisse leben. Geht nicht anders? Doch. Aber dem einen ist es egal, andere fragen sich: Was kann man tun und wieder andere sind besorgt.

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Energie für Mobilität ist das eine – Energie für die Digitalisierung die andere Herausforderung

Die Diskussion heute ist häufig animiert von Theorien und Annahmen aber meistens weder zielführend noch qualifiziert. Schnell wird behauptet, dass es zu wenig erneuerbare Energie gibt. Falsch, weil wir das nur anders denken müssen, denn dann sehen wir, dass die Effizienz schon einiges rausholt. Nicht die batterieelektrische Energie wird eine Herausforderung, sondern insbesondere der Energiebedarf der Digitalisierung die oft vergessen und parallel läuft. Das Bundeswirtschaftsministerium geht heute davon aus, dass rund 40 Prozent des kompletten Energiebedarfes im Jahr 2030 für die Digitalisierung benötigt wird. Ob autonomes Fahren, Internet, Streaming, Alexa, Smart Home und Co. Dabei ist ein hoher Energiebedarf nur dann unproblematisch, wenn weitaus mehr Strom produziert, als tatsächlich benötigt wird. Das ist aber ineffizient, wenngleich durchaus möglich. Da die Stromproduktionsmenge von Windenergie- und Photovoltaikanlagen von den Umweltbedingungen, d.h. Wind und Sonnenschein, abhängig ist, besteht die Notwendigkeit zur Speicherung für den Fall einer Überschussproduktion oder eines Nachfrageüberhangs. Die Differenz zwischen der Nachfrage nach Strom aller Stromverbraucher und der Stromerzeugung aus fluktuierenden erneuerbaren Energien wird als Residuallast bezeichnet. Diese muss zu jeder Stunde durch den Einsatz von Flexibilitätstechnologien auf Angebotsseite wie z.B. flexible Kraftwerke oder Speicher bzw. auf Nachfrageseite mittels Einspeicherung, flexiblen Verbrauchern und Umwandlungsprozessen in andere Energieformen auf null gebracht werden. Etwaige Fluktuationen können auch über einen europäischen Netzverbund und / oder durch eine Kombination von Kurzzeit- und Langzeitspeichern abgedeckt werden. Und genau das ist der Ansatz, denn Akkufahrzeuge sind riesige Energiespeichereinheiten. 

Im Rahmen der sogenannten Sektor Kopplung kommt es zu diversen Verflechtungen zwischen den einzelnen Sektoren insbesondere zwischen dem Verkehrssektor, dem Industriesektor und dem Gebäudesektor. Die einzelnen Sektoren besitzen unterschiedliche Anforderungen an Flexibilität und Formen der Energiebereitstellung. Gleichzeitig können sie in unterschiedlichen Größenordnungen und Zeiträumen Energie für andere Bereiche bereitstellen oder speichern. Neben einer Konkurrenz um regenerativ erzeugte Energie kommt es somit auch zu einer Kooperations- und gegenseitigen Stabilisierungswirkung.

Batterien aus Elektrofahrzeugen als Teil der Lösung

Für die Kurzzeitspeicherung von Strom über einige Stunden bis Tage kommen Pumpspeicherkraftwerke an geeigneten Standorten in Betracht. In der Großindustrie wird der Energieträger Wasserstoff sein. Dieser kann in Wasserstoffspeichern gespeichert werden. Als weitere Option kann Wasserstoff durch die Zuführung von konzentriertem CO2 in synthetisches Methan gewandelt werden (Power-to-Gas, PtG). Dieses kann im Anschluss in der bestehenden Erdgasinfrastruktur gespeichert werden. Und weitere Optionen sind die Umwandlung von Überschussstrom in Wärme (Power-to-Heat; ggf. mit Einspeicherung in Wärmespeichern) und die Produktion synthetischer Flüssigkraftstoffe (PtL). Aber nur dann, wenn vorher und grundsätzlich genug erneuerbare Energie zur Verfügung steht. TESLA baut an immer mehr sonnenintensiven Standorten Groß – Energiespeicheranlagen, die überschüssige erneuerbare Energie speichern und abgeben, wenn ein (Mehr)Bedarf entsteht oder die Sonne nicht oder nicht ausreichend zur Verfügung steht.

Durch eine Flexibilisierung der Nachfrage werden Nachfragespitzen grundsätzlich kleiner. Somit sind weniger Speicherkapazitäten und Stromerzeugungskapazitäten vorzuhalten, die Energiebereitstellung wird sogar günstiger. Das ist beispielsweise darstellbar durch das gesteuerte Nachladen von Fahrzeugbatterien und die flexible Nutzung der Energie, wenn Bedarf besteht. Damit einher geht auch ein neues Geschäftsmodell, welches sich ergeben wird.

Netzstabilität wird durch Steuerung erreicht

Fahrzeuge stehen rum. Alle. Batterieelektrische Fahrzeuge können helfen das Netz stabil zu halten. Das wird die größte Bedeutung haben. Sie stehen in den Nachtstunden und während der Arbeitszeit meistens mehrere Stunden herum und könnten in dieser Zeit gut gesteuert und an gesamtsystemischen Erfordernissen orientiert geladen werden. Nachladen, kleine Leistung – das reicht meistens schon aus. Damit findet der Ladevorgang dann statt, wenn das Angebot erneuerbaren Stroms relativ (d. h. im Vergleich zur aktuellen Nachfrage) groß ist. Der Verkehrssektor würde somit einen Beitrag zur kurzfristigen Lastglättung leisten können. Bei ungesteuertem Laden eines Großteils der elektrischen Fahrzeugflotte würde der Verkehrssektor hingegen den Flexibilitätsbedarf in den anderen Sektoren stark erhöhen. So kennen wir das heute noch häufig. Im Privatbereich erleben wir heute schon oft solaroptimiertes Laden.

Die Annahme ist somit auch falsch, dass das Laden nicht passt, wenn alle angeblich zur gleichen Zeit laden wollen. Eine theoretische Annahme, die längst widerlegt ist, denn der sogenannte Gleichzeitfaktor ist mehr als gering, noch unwahrscheinlicher, dass eine mögliche volle Ladeleistung notwendig ist. Bereits heute werden Lastmanagemetsysteme verwendet, um die Lastenkurve zu optimieren und Spitzen zu vermeiden.

Bidirektionalität verringert mehr Speicherkapazitäten

Durch eine bidirektionale Einbindung der Elektrofahrzeuge in das Stromsystem kann die Notwendigkeit zusätzlicher Stromerzeugung – bzw. Speicherkapazitäten deutlich gesenkt werden (Demand-Side-Management). Hierbei würden batterieelektrische Fahrzeuge Strom in Zeiten hoher Nachfrage und eines geringen Angebots ins Netz zurückspeisen. Für 2023 könnten die rechtlichen Rahmenbedingungen endlich so weit sein die entsprechende Technik von Lade und entladefähigen Wallboxen in ein Netz zu integrieren. Neuere Elektrofahrzeuge haben die Technik bereits an Bord. Damit könnten die Fahrzeugbatterien zielgerichtet netzstützend eingebunden werden. Dies gilt insbesondere auf lokaler Ebene zur Rückspeisung elektrischer Energie wie auch überregional insbesondere zur Bereitstellung von Sekundärregelleistung.

Außerdem könnte ein Ausgleich von Schwankungen im Bereich von 30 Sekunden bis 15 Minuten erreicht werden. Der kritische Bereich, den Versorger heute mit überwiegend gasbetrieben Kraftwerken möglich machen müssen. Oder anders gesagt eine flexible Grundlast fahren. Ein Kohlemeiler kann technisch nicht schnell genug Leistung bringen. Hierfür sind jedoch zunächst infrastrukturseitig die notwendigen technischen Voraussetzungen zu schaffen sowie wirtschaftliche Fragestellungen zu klären. Denn umsonst ist das nicht zu haben und ein mögliches Geschäftsmodell wird auch für den Halter eines Modells möglich werden müssen. Herausforderung bleibt aber vor allem die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Stromnetz. So muss ein komplettes System um die Rückspeisefunktionalität erweitert werden. Die Anzahl und Art der Ladezyklen muss ebenso bedacht werden wie die Integration in die Fahrzeugkommunikation. Die Ausrichtung ist klar: KI und Automatisierung.  

Mobilitätsverhalten wird sich ändern

Auch das Ladeverhalten wird sich ändern. Ein Vergleich: Alle wollen zur gleichen Zeit in den Urlaub. Das Problem: Die verstopfte Autobahn. Beim Laden wäre das die Gleichzeitigkeit. Wann und wie geladen wird steht grundsätzlich im Fokus. Optimaler Weise dann, wenn viel Energie verfügbar ist. Da sich das Mobilitätsverhalten ändert, entwickelt sich auch dieses Themenfeld. Dabei wird die Bedeutung des Berufsverkehrs aufgrund der größeren Zahl von Menschen im Ruhestand abnehmen, die bereits heute wichtigen Freizeitverkehre aber weiter zunehmen. Weitere Veränderungen ergeben sich auch durch veränderte Mobilitätsmuster und eine Vernetzung von Mobilität in der Zukunft. Die Fahrzeugebene wird komplexer sein als die Personenebene.

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Die Kosten sind nicht allein die Anschaffung

Eine exakte Bezifferung der Kosten der verschiedenen Energiebereitstellungsformen ist derzeit noch nicht möglich. Trotzdem wird immer wieder pauschal behauptet: Elektromobilität ist zu teuer. Das ist grundsätzlich falsch. Verdrängt wird aber auch, dass Brennstoffzelle und die Mobilität mit synthetischen Kraftstoffen einfach mit der heute fossilen Mobilität verglichen wird. Ein Trugschluss, denn es wird deutlich teurer als die Annahme vieler. Im Wesentlichen aber nur dann, wenn wir Bedarf, technische Möglichkeiten und Steuerung nicht übernehmen. Alle Kostenangaben für die Zukunft sind grundsätzlich abhängig von den Annahmen und zugrundeliegenden Modellen. Es ist aber absehbar, dass die größten Kostenblöcke im Bereich der Energieträgerproduktion liegen. Die Kosten für das Fahrzeug werden vor allem abhängig sein vom Antrieb und der Konnektivität der Modelle. Immer mehr technische Innovationen in der Ausstattung erhöhen den Preis deutlich.

Möchte man eine Vergleichbarkeit zwischen den verschiedenen Optionen herstellen, ist es zunächst von großer Bedeutung, Modelle mit gleichen Annahmen und einer konsistenten Datengrundlage zu wählen. Außerdem bietet es sich an, die volkswirtschaftlichen Kosten, statt die privat-individuellen Kosten bzw. Kilometerkosten zu betrachten, da diese unabhängiger vom individuellen Verhalten sind und die Kosten für die Energieversorgung, die Anpassung der Infrastruktur und die Herstellung der Fahrzeuge mit in den Blick nehmen.

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Autor: Harald M.

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