Energie, Strom

Sind Elektroautos eine Gefahr für das Stromnetz?

Sind Elektroautos eine Gefahr für das Stromnetz? quellen

Die Stammtischparole dazu lautet, dass das Stromnetz zusammenbrechen würde, wenn wir lauter Elektroautos hätten und diese zum Laden einstecken würden.1https://www.goingelectric.de/forum/off-topic-stammtisch/haelt-das-stromnetz-elektroautos-aus-offtopic-abgetrennt-t23977.html Aber stimmt das auch? Inzwischen gibt es genügend Medienberichte die deutlich machen, dass keine Gefahr besteht.
Mit ein bisschen Recherche und Mathematik kann man ganz einfach beweisen, dass Elektroautos keine Gefahr darstellen:

PKW:

  • Durchschnittliche Fahrstrecke 38 km/Tag2https://www.kba.de/DE/Statistik/Kraftverkehr/VerkehrKilometer/verkehr_in_kilometern_node.html
  • Energie-Verbrauch ab Steckdose: unter 20 kWh/100 km3http://www.autobild.de/artikel/e-autos-verbrauchs-ranking-10726417.html

Ein Elektroauto benötigt also durchschnittlich 7,6 kWh am Tag.
1 Mio. Elektroautos würden täglich ca. 7,6 GWh benötigen.
Zum Vergleich: aktuell benötigen wir ca. 1.570 GWh (1,57 TWh) am Tag, d. h. 1 Mio. Elektroautos würden den Stromverbrauch nur um knapp 0,4 Prozent erhöhen! (7,6 GWh * 365 Tage = 2,7 TWh/a vs. ~570 TWh/a aktueller Verbrauch)
In Deutschland gibt es 46,5 Mio.4https://www.kba.de/DE/Statistik/Fahrzeuge/Bestand/bestand_node.html Personenkraftwagen (PKW).

Wenn 50 Prozent aller PKW elektrifiziert würden, wären es also 23,25 Mio. PKW und 176,7 GWh am Tag.
Das ist schon mehr, aber immer noch “nur” 11,3 Prozent vom Gesamtstromverbrauch.
Die Durchschnittslast bei 23 Mio. E-Autos würde nur um 7,36 GW steigen.
Aktuell benötigen wir tagsüber bis zu 80 GW und nachts sinkt der Verbrauch oft unter 40 GW.
Somit steht mehr als genügend Netz- und Erzeugungskapazität bereit.

Und wie sieht es regional aus? Also z. B. in einem Wohngebiet?

(Achtung: Theorie… Abhängig von örtlichen Begebenheiten… Aber E-Autos laden geht, wenn man will. In Zukunft mit zentraler Steuerung, sodass nichts überlastet wird. )

Wenn jeder nach Hause kommt und mit 22 kW loslädt ist das natürlich problematisch, da ein typischer Trafo z. B. 630 kVA leistet und auch noch andere Stromverbraucher vorhanden sind.
Wenn jeder Haushalt ein Elektroauto hat kann das also bei “dummem Laden” durchaus zu viel für die verbauten Leitungen und Transformatoren sein.

Die einfachste Lösung wären intelligente Ladestationen (Wallbox) welche die Netzspannung und die Netzfrequenz messen und bei einem Abfall einer der beiden Parameter die Ladeleistung reduzieren.
Oder vom Netzbetreiber gesteuerte Wallboxen, sodass die Autos hintereinander laden (über Nacht ist ja genug Zeit von z. B. 21 Uhr bis 6 Uhr, also 9 Stunden).
In 9 Stunden können bei nur 1 kW Ladeleistung ca. 9 kWh nachgeladen werden.
Bei einem 630 kVA Transformator (ca. 280 Haushalte) bleiben also abzüglich Nachtlast von weniger als 0,2 kW je Haushalt bei einer Dimensionierung von nur 2 kW je Haushalt über 1,8 kW zum Elektroautoladen übrig, d. h. es können ca. 16,2 kWh durchschnittlich nachgeladen werden. Ok ,Wärmepumpen kommen noch dazu.

Im gesamten Wohngebiet stehen bei 280 Haushalten á 1,8kW = 504 kW zur Verfügung, zuzüglich tagsüber die Erzeugung aus PV. Außerdem kommen nicht alle erst abends nach Hause, viele können also auch tagsüber, z. B. nachmittags laden.
Bei 504 kW mal 9 h können also 4536 kWh bzw. 22680 Fahrkilometer über Nacht nachgeladen werden.
Durchschnittlich müssen 7,6 kWh am Tag nachgeladen werden. Bei manchen mehr, bei anderen weniger.

Ich rechne mit nur 9 h da auch noch andere Stromverbraucher aktiv sind, z. B. muss die Wäsche gewaschen und das Geschirr gespült werden. Jeweils ca. 1-2 kWh Verbrauch je Wasch- bzw. Spülvorgang.

Und bei 46,5 Mio. E-Autos?

Dann werden täglich 353,4 GWh benötigt, jährlich etwa 130 TWh, das entspricht einer Verbrauchserhöhung um 18,6 Prozent. Die Durchschnittslast würde um 14,7 GW steigen.

Die Elektrifizierung der Mobilität bedeutet, dass die Erneuerbaren Energien stark ausgebaut werden müssen. Da diese inzwischen aber so günstig sind (PV-Freifläche 4,8 Cent/kWh5https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/ElektrizitaetundGas/Unternehmen_Institutionen/Ausschreibungen/Ausschreibungen_node.html, Windkraft 6,2 Cent/kWh) wird der Strompreis dadurch nicht ansteigen, außer es ist politisch gewollt (siehe das EEG-Paradoxon).

Im Folgenden sehen Sie die vertikale Netzlast vom 17.10. bis 05.11.2019. Man sieht deutlich den Feiertag und tagsüber die Einspeisung von Solarstrom und den geringen Nachtverbrauch, also jede Menge freie Netz- und Erzeugerkapazität für Elektroautos.

(Sinnvoll ist es natürlich nicht so viele Verbrenner PKW durch E-Autos zu ersetzen, sinnvoller wäre ein Ausbau des ÖPNV, sodass Menschen auf einen eigenen, teuren (Anschaffung, Reparaturen, Sprit/Strom, Versicherung, …) PKW verzichten können.)

vertikale netzlast mit solar und wochenende feiertag
Quelle: transnetbw.de/de/transparenz/marktdaten/kennzahlen

Die derzeitigen Erdölraffinerien benötigen auch Strom, ca. 7,2 Mrd. kWh (7,2 TWh)6http://www.nationmaster.com/country-info/stats/Energy/Electricity/Consumption-by-petroleum-refineries​​ im Jahr 2005.
Allein mit dieser Energiemenge könnte man ca. 2,4 Millionen Elektroautos (je 3000 kWh/a) betreiben.

Das Thema LKW muss natürlich auch aufgearbeitet werden, sollte aber auch kein Problem sein.

Und das sollte klar sein: wir brauchen einen enormen Ausbau von Photovoltaik und Windkraft. 5 GWp/a PV-Ausbau in 2020 sind viel zu wenig, wir brauchen 15-25 GWp/a damit wir wirklich die Energiewende erreichen. Beim derzeitigen Zubautempo könnte die installierte Leistung der Erneuerbaren ab ca. 2030 sinken!

Bildquelle: eVgo NetworkCC BY 2.0

Quellen:

  • 1
    https://www.goingelectric.de/forum/off-topic-stammtisch/haelt-das-stromnetz-elektroautos-aus-offtopic-abgetrennt-t23977.html
  • 2
    https://www.kba.de/DE/Statistik/Kraftverkehr/VerkehrKilometer/verkehr_in_kilometern_node.html
  • 3
    http://www.autobild.de/artikel/e-autos-verbrauchs-ranking-10726417.html
  • 4
    https://www.kba.de/DE/Statistik/Fahrzeuge/Bestand/bestand_node.html
  • 5
    https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/ElektrizitaetundGas/Unternehmen_Institutionen/Ausschreibungen/Ausschreibungen_node.html
  • 6
    http://www.nationmaster.com/country-info/stats/Energy/Electricity/Consumption-by-petroleum-refineries
  • 1
    https://www.goingelectric.de/forum/off-topic-stammtisch/haelt-das-stromnetz-elektroautos-aus-offtopic-abgetrennt-t23977.html
  • 2
    https://www.kba.de/DE/Statistik/Kraftverkehr/VerkehrKilometer/verkehr_in_kilometern_node.html
  • 3
    http://www.autobild.de/artikel/e-autos-verbrauchs-ranking-10726417.html
  • 4
    https://www.kba.de/DE/Statistik/Fahrzeuge/Bestand/bestand_node.html
  • 5
    https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/ElektrizitaetundGas/Unternehmen_Institutionen/Ausschreibungen/Ausschreibungen_node.html
  • 6
    http://www.nationmaster.com/country-info/stats/Energy/Electricity/Consumption-by-petroleum-refineries

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