Bei der Diskussion über Elektromobilität wird oft gesagt, wenn in Zukunft alle Autos Elektroautos wären, würde zu viel elektrische Energie benötigt. Dies könnte von aktuellen Kraftwerken nicht erzeugt werden. Hier möchte ich zeigen, dass dies zumindest für Deutschland nicht zutrifft. Die gegenwärtige Energieerzeugung reicht aus, um alle Autos aufzuladen, auch wenn alle elektrisch wären. Dies wird für andere europäische Länder ähnlich sein.
Energieerzeugung
In Deutschland betrug die gesamte Stromerzeugung im Jahr 2018 646,8 TWh 1https://de.wikipedia.org/wiki/Stromerzeugung#Bruttostromerzeugung_nach_Energietr%C3%A4gern , was 1,77 TWh pro Tag entspricht. Die Verteilung dieser Energieerzeugung über den Tag ist in der folgenden Abbildung dargestellt. 2https://de.wikipedia.org/wiki/Bedarf_an_elektrischer_Energie Die grüne Linie zeigt die Verteilung über die Wochentage, die blaue Linie zeigt die Verteilung an Samstagen und die rote Linie an Sonntagen. Der dunkelblaue Teil ist die Energie, die von großen Kraftwerken mit einer kontinuierlichen Leistung erzeugt wird. Der orangefarbene Teil wird von Kraftwerken mit mittlerer Leistung und der grüne Teil von Spitzenkraftwerken erzeugt.
Kraftwerke, die kontinuierlich elektrische Energie liefern, sind in der Regel kostengünstige Kraftwerke wie Kohle-, Kern- und Wasserkraftwerke. In Mitteleuropa decken diese Kraftwerke etwa 30 % des Energiebedarfs. Zu den Kraftwerken mit mittlerer Leistung zählen Öl-, Gas- und Speicherkraftwerke. Diese Anlagen können flexibel auf größere Nachfrageschwankungen reagieren. Diese Kraftwerke decken rund 40 % des elektrischen Energiebedarfs. Um jedoch alle Nachfrageschwankungen ausgleichen zu können, werden Spitzenlastkraftwerke wie Gasturbinen- und Pumpspeicherkraftwerke benötigt. Solche Anlagen können kurzfristig ihren Betrieb aufnehmen, um den kurzfristig hohen Energiebedarf zu decken.
Die Abbildung zeigt auch, dass in der Nacht die Energieerzeugung viel geringer ist. Dies bedeutet, dass alle flexiblen Kraftwerke ihre Leistung reduzieren müssen, was nicht effizient ist.
Das blaue Rechteck zeigt die Energiemenge, die von allen Kraftwerken zusammen erzeugt wird. Die Fläche entspricht etwa der Fläche unter der roten Sonntagskurve und beträgt etwas mehr als den Tagesdurchschnitt von 1,77 TWh. Das rote Rechteck zeigt die maximale Energiemenge, die in der Nacht zwischen 0:30 Uhr und 6:30 Uhr in Deutschland mit den vorhandenen Kraftwerken zusammen erzeugt werden kann, wenn die Spitzenkraftwerke nicht mit voller Kraft arbeiten, da diese sich nicht dazu eignen. Diese Fläche entspricht etwa 25 % des blauen Rechtecks.
Innerhalb dieser 6 Stunden können also etwa 25 % x 1.77 TWh = 443 GWh erzeugt werden. Diese Energiemenge könnte benutzt werden, um Elektrofahrzeuge zu laden.
Energiebedarf für E-Mobilität
Der Energiebedarf, um alle Autos aufzuladen, kann ebenfalls berechnet werden. Dafür benötigen wir die maximale Anzahl der aufgeladenen Autos und die durchschnittlich benötigte Energiemenge pro Auto. Die Gesamtzahl der Personenautos in Deutschland betrug im Jahr 2018 47 Millionen.3https://www.kba.de/DE/Statistik/Fahrzeuge/Bestand/jaehrlich/2019_b_barometer.html;jsessionid=A7728A768EBB9C36FB1E489EB1909687.live11294?nn=2084378
Die durchschnittlich gefahrene Strecke pro Auto und Tag in Deutschland beträgt weniger als 50 km. 4https://www.kba.de/DE/Statistik/Kraftverkehr/VerkehrKilometer/verkehr_in_kilometern_node.html Wir können die Energiemenge zum Laden aller Elektroautos in Deutschland berechnen. Wir gehen von folgenden Annahmen aus:
- 40 Millionen von 47 Millionen Autos sind Batterie-elektrisch,
- Alle Autos werden nachts aufgeladen,
- Der Durchschnittsverbrauch beträgt 20 kWh / 100 km,
- Daraus resultiert, dass durchschnittlich ~10 kWh pro Fahrzeug pro Tag geladen wird,
- Es wird keine lokale Fotovoltaikanlage verwendet.
Die Energiemenge pro Tag, um alle Autos aufzuladen, beträgt also 40 Millionen x ~ 10 kWh = ~ 400 GWh. Dies ist weniger als die 442 GWh, die derzeit bereits in der Nacht geliefert werden können. Bei zusätzlicher Nutzung lokaler Fotovoltaikanlagen wäre der Energiebedarf, der von den Kraftwerken geliefert werden muss, sogar geringer.
Fazit
Aus den obigen Berechnungen können wir schließen, dass in Deutschland die Menge an elektrischer Energie, die mit den aktuellen Kraftwerken in der Nacht erzeugt werden kann, ausreichen würde, um alle Autos aufzuladen, wenn diese alle schlagartig elektrisch wären. Wenn diese Autos mit lokalen Fotovoltaikanlagen aufgeladen würden, wäre der Energiebedarf von Kraftwerken sogar geringer. Darüber hinaus wird sich die Effizienz von Elektroautos mit der Zeit verbessern, sodass der Energiebedarf weniger als 10 kWh pro Auto und Tag betragen wird und damit der Gesamtbedarf kleiner wird.
