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 mal 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.

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Für die durchschnittliche tägliche Fahrstrecke eines deutschen Autofahrers, muss das Elektrofahrzeug (BEV oder PHEV) 7,3 kWh nachladen. Im Kraftwerk müssen damit 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.

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Die Windkraft leistet bereits einen erheblichen Anteil an den erneuerbaren Energien.

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 nicht allzu hoch. 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 den 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

Lizenz:

Creative Commons Lizenzvertrag
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.

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

Gib deinen ab

  1. Es kommt eine völlig neue Technologie. In diesem Fall können alle Autos elektrisch fahren und es werden keine Ladestellen mehr gebraucht. Das heist, die Infrastruktur Ladestellen ist völlig überflüssig.

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  2. Das ist Stundendata Finnlands. Nacht, auch bei -30 C in Januar, sind jede Stunde wenigstens 1 kWh unbenutzt, geht verloren wenn nicht ein Fas 3kw 16A für zwischen 23.00-08.00 für langsame Ladung benutzt. Bei uns gibt es 1,5 Mi Doppelseulen für Heizung seit 1973 die jetzt EV Ladung upgraded werden. Auch am Hofgelände wie auch in den Garagen. Read Schlafenundladen in visit Finland, I am happy to help out Germany fron the big catastrophy awaitin unless… Pauli Ahvonen paulahvonen@gmail.com +´358 400446797 Ladenundschlafen.com Eelläkävijä.blogspot.fi FIN-07900 Loviisa

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  3. Sehr geehrter Herr Zacher. Vielen Dank für diese wirkliche und ehrliche Aufstellung. Ich lese Ihre Artikel sehr gern. Ich finde es sehr gut, das Sie als Fachmann das so ehrlich beschreiben. Es gibt viel zu wenig im Internet davon. Nur bescheuerte Journalisten die irgendeine Schei… daher schwafeln die sie irgendwo auf einem Bierdeckel gelesen habe. Wir brauchen Fachwissen und keine Fabeln. Ich bin gelernter Automechaniker der seit einigen Wochen auf eine ZOE ZE 40 umgestiegen ist und keine Sekunde davon bereut. Im Gegenteil ! Ihre Rechnung kann ich bestätigen. Bei uns im Haus lebt ein aktiv bei großem Energieunternehmen arbeitender Elektroingenieur den ich genau das fragte. Er lächelte und sagte “ Peanuts nicht mal 1 Prozent“

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  4. Hallo Marcus,
    Deine Berechnung läßt den Stromverbrauch für die Herstellung von Benzin/Diesel außer Acht. In der Raffinerie werden pro Liter Kraftstoff zwischen 1,2 bis 1,5 kWh Strom benötigt um den Sprit herzustellen. Bei einem Verbrauch von 7 ltr./100 km sind das ca. 10 kWh nur für die Herstellung. Dein Smart braucht ca. 15 kWh auf 100 km. Es wird schon heute bis zu 2/3 des Stroms für die Kraftstoffherstellung von den Kraftweken erzeugt (mutmaßlich aus dem schlimmen Braunkohle-Strom für die Elektroautos), so daß du für deine Rechnung den zusätzlichen Bedarf Dritteln darfst.
    Grüße aus Schellbronn

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  5. Windkraft – wie viel MW und Volllaststunden?
    Bei 3,3 MW und >1800 VLH selbst in Süddeutschland sind es also nur ca. 600 WKAs!

    PV: 3 TWh => 3 GWp, 0,5 MWp/ha ergibt nur 6000 ha.

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