FAQ – Teil 1: Woher soll der Strom für die E-Autos kommen?

In dieser neuen Serie möchte ich Behauptungen, die praktisch in jeder Diskussion über Elektromobilität fallen, widerlegen bzw. in ein sachliches Licht rücken. Los geht es mit diesem Klassiker: Woher soll der Strom für die E-Autos kommen?

Um diese Frage zu beantworten, habe ich ein paar einfache Rechnungen durchgeführt, die ihr in der angehängten Excel-Datei herunterladen, nachvollziehen und anpassen könnt.

Durchschnittliche Fahrleistung

Gehen wir zunächst einmal davon aus, dass wir 1 Mio. Elektroautos (PKW) auf der Straße haben. Dies ist ja das Ziel der Bundesregierung, auch wenn dieses Ziel vielleicht nicht schon 2020 erreicht wird. Zusätzlich schauen wir uns die durchschnittlich zurückgelegte Strecke eines Autos in Deutschland an. Diese betrug 2016 im Schnitt 13.341 Kilometer im Jahr bzw. 36,6 Kilometer am Tag.

Elektrischer Verbrauch pro Tag

Als durchschnittlichen Verbrauch unterstelle ich hier 20 kWh/100km inkl. Ladeverluste. Damit dürften auch die im Schnitt etwas inneffizienteren Plug-In-Hybride repräsentativ abgedeckt sein. Ein Elektroauto benötigt also am Tag im Durchschnitt 36,6 km * 20 kWh / 100 km = 7,3 kWh.

Da dies allerdings der Strom ist, der aus der Steckdose kommt (=Nettoverbrauch), und nicht der, der in einem Kraftwerk erzeugt wird (=Bruttoverbrauch), müssen hier noch die Übertragungsverluste und der Strom, der zum Betrieb eines Kraftwerks benötigt wird, hinzugerechnet werden. Man kann quasi vom Wirkungsgrad unseres Stromnetzes sprechen. Dieser liegt ungefähr bei 88%.

Für die 7,3 kWh die pro Auto am Tag im Durchschnitt nachgeladen werden müssen, müssen im Kraftwerk also 7,3 kWh / 0,88 = 8,4 kWh erzeugt werden.

Benötigte Energiemenge pro Jahr

Bei 1 Mio. Elektroautos bedeutet dies einen täglichen Energieaufwand von 1 Mio. mal 8,4 Kilowattstunden. Dies sind letztendlich 8,4 Millionen Kilowattstunden oder anders ausgedrückt 8,4 Gigawattstunden (GWh).

Auf das Jahr hochgerechnet ergibt sich damit ein Bedarf von 365 mal 8,4 GWh, was 3,0 Terawattstunden (TWh) sind.

Klingt nach einer enormen Menge Energie. Aber betrachten wir diese im Kontext des Jahresenergieverbrauchs in Deutschland. Dieser beträgt in Deutschland im Schnitt um die 600 TWh. Eine Millionen Elektro-PKW auf Deutschlands Straßen hätten also einen zusätzlichen elektrischen Energieverbrauch von sagenhaften 0,5% zur Folge. Das ist eine Größenordnung, die die aktuelle Kraftwerksstruktur ohne Probleme abpuffern kann, da diese Energiemenge deutlich kleiner ist als die Schwankungen im jährlichen Energieverbrauch.

Gehen wir mal davon aus, dass eines Tages sogar 10 Millionen elektrische Fahrzeuge (PKW) auf den Straßen unterwegs sind, dann würde der Energiebedarf um ganze 5,1% bzw. 30,5 TWh steigen. Hier kommen wir langsam in eine Größenordnung, in der zusätzliche Kraftwerkskapazitäten geschaffen werden müssten.

Stromerzeugung

Möchten wir den Strom für die eine Millionen Elektro-PKW sauber und regenerativ erzeugen – was unbedingt das Ziel sein muss – würden wir folgende zusätzliche Kraftwerke benötigen, wenn man jeweils nur eine Kraftwerksart ausbauen würde:

Kraftwerksart	1 Mio. PKW	10 Mio. PKW
Windräder	1.078	10.782
Solarfläche	2.541 ha	25.411 ha
große Wasserkraftwerke	5	46

Windkraft

Die Zahlen in der Tabelle sind dabei natürlich im Kontext zu sehen. Beispielsweise sind aktuell in Deutschland ca. 28.000 Windräder installiert. Bereits mit knapp 1.000 zusätzlichen Windrädern könnten wir die ersten Millionen versorgen. Ein Anstieg von nicht einmal 4%. Das sollte in jedem Falle unser Anspruch sein, diese Anzahl pro Jahr zusätzlich zu installieren.

Solaranlagen

Auf den ersten Blick sieht der Flächenverbrauch für die Solaranlagen extrem hoch aus. Berücksichtigt man jedoch, dass in Deutschland fast 2,3 Mio. Hektar zum Anbau von Energiepflanzen verwendet werden, erscheinen selbst die 25.000 Hektar für die 10 Mio. Fahrzeuge als nicht unrealistisch. Man müsste also nur ca. 1 Prozent der Anbaufläche für Energiepflanzen der Solarenergie umwidmen.

Wasserkraft

Bei der Wasserkraft habe ich mich auf das große Rhein-Kraftwerk Gambsheim bezogen, welches pro Jahr ca. 650 GWh Strom erzeugt. Davon müssten wir für die Versorgung von 1 Millionen Fahrzeuge fünf weitere bauen. Es gibt auch viele kleine Laufkraftwerke die 50 MWh und weniger pro Jahr erzeugen – ein ganz andere Größenordnung. Wie auch immer, fünf zusätzliche, große Wasserkraftwerke in den Rhein oder einen anderen großen Fluss zu setzen mag nicht unmöglich sein, der Aufwand ist aber sicherlich ziemlich hoch.

Sinnvolle Aufteilung der Energieträger

Aus diesem Grund ist es sicherlich sinnvoll, die benötigte Energiemenge – auch aus Gründen der Verfügbarkeit – auf mehrere Energieträger zu verteilen. Ein Szenario für die 1 Mio. Elektroautos könnte demnach wie folgt aussehen:

• 1 zusätzliches, großes Wasserkraftwerk (=650 GWh)
• 400 zusätzliche Windräder (=1.100 GWh)
• 1.000 Hektar zusätzlicher Solarfläche (=1.200 GWh)
• Summe: 2.950 GWh bzw. 2,95 TWh

Fazit

Die heutige Kraftwerkslandschaft in Deutschland kann eine Millionen Elektrofahrzeuge ohne Probleme verkraften. Der Anstieg von 0,5 Prozent geht hier im Grundrauschen unter.

Wächst die Einspeiseleistung an erneuerbaren Energien aber parallel zur wachsenden Anzahl von Elektroautos, können selbst eine Millionen Fahrzeuge problemlos regenerativ betrieben werden, ohne zusätzlichen Atom- und Kohlestrom erzeugen zu müssen. Bis es soweit ist, dass in Deutschland 10 Millionen Fahrzeuge auf den Straßen unterwegs sind, haben wir hoffentlich genügend erneuerbare Energien installiert, um die Fahrzeugflotte nahezu CO2-neutral betreiben zu können.

Doch selbst bei einem Strommix, wie wir ihn heute haben, bleibt das Elektroauto CO2-technisch im Vorteil. Doch das ist ein Thema für einen nächsten Teil dieser Serie 😉

Anmerkungen:

• Der Anteil erneuerbarer Energien in Deutschland für das Jahr 2017 betrug nach aktuellen Schätzungen bereits 36 Prozent.
• Beim Ausbau regenerativer Energien muss natürlich berücksichtigt werden, dass Deutschland aus der Atom- und Kohlestromproduktion aussteigen möchte. Diese Kraftwerke müssen zusätzlich kompensiert werden.
• Sämtliche Berechnungen könnt ihr dieser Excel-Tabelle entnehmen: GenerationStrom_Energiebedarf_E-Fahrzeuge.xlsx

Mehr Antworten zu häufig gestellten Fragen rund ums Elektroauto findet ihr hier:

FAQ-Serie auf Generation Strom

Lizenz:

FAQ – Teil 1: Woher soll der Strom für die E-Autos kommen? von Marcus Zacher ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung – Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

Bedeutet: Alle Texte der Serie FAQ stehen unter Creative Commons und dürfen für sachliche Diskussionen um das Thema Elektromobilität ohne meine Genehmigung kopiert werden.