Der elektrische Antrieb verbessert den Wirkungsgrad von Autos erheblich. Dennoch werden batterieelektrische Fahrzeuge mittelfristig keine optimale Lösung sein, da zusätzliche Stromverbraucher den Treibhausgasausstoß erhöhen.
In Deutschland ist gesetzlich festgelegt, dass Ökostrom stets zuerst abgenommen werden muss und praktisch immer vollständig verbraucht wird. Mehrbedarf kann nur von fossilen Kraftwerken gedeckt werden. Die Einsatzreihenfolge der Kraftwerke, von der Energiewirtschaft auch Merit Order genannt, wird durch die Grenzkosten der Stromerzeugung bestimmt.
Im Endeffekt heißt das, dass die steigende Stromnachfrage der E-Fahrzeuge nicht von erneuerbarer Energie abgedeckt werden kann, weil diese bereits vollständig eingespeist ist. Der Ladestrombedarf bewirkt stattdessen die Produktion fossilen Ausgleichsstroms in gleicher Menge.
Prinzipdarstellung der Merit Order. [16] Residuallast ist die Leistung, die nicht aus erneuerbaren Energien erzeugt werden kann.
Batterieelektrisch betriebene Fahrzeuge konkurrieren mit für die Energiewende wertvolleren Verwendungen um Grünstrom.
Angenommen, in Deutschland würden alle 48 Mio. konventionellen Pkw durch BEV? ersetzt werden. Weiters sei angenommen, dass die Fahrleistung 15.000 km/a betrage und der Verbrauch bei 25 kWh / 100 km inklusive Heizung und Kühlung liege. Jedes BEV muss daher, um die Jahresfahrleistung zu erreichen, 150-mal im Jahr geladen werden und nimmt dabei je 25 kWh auf. Das würde einen Gesamtenergiebedarf der Elektromobilität in Deutschland von 179 TWh/a ergeben. Eigens dafür müsste die Stromerzeugung aus erneuerbarer Energie kräftig ausgebaut werden: 179 TWh/a würden 42.400 zusätzliche Windräder (+ 137 %) oder 2.600 km² mehr Photovoltaikfläche (+ 380 %) erfordern. Die zugebaute Kapazität würde aber sogleich mit anderen, notwendigen oder für die Senkung der Treibhausgasemissionen wirkungsvolleren Verwendungen (wie dem steigenden Bedarf der Informations- und Kommunikationstechnologie [IKT], der lokalen Wasserstofferzeugung für die Industrie und dem Ersatz von Hausbrand mittels fossiler Kraftstoffe durch Wärmepumpen) konkurrieren. Batterieelektrisch betriebene Fahrzeuge verzögern somit die Defossilisierung der Stromerzeugung und damit die Energiewende.
Ein Vollausbau der Elektromobilität würde das Stromnetz überfordern.
Derzeit liegt die Netzleistung in Deutschland bei durchschnittlich ca. 75 GW. Würden nur 10 % von 48 Mio. Autos gleichzeitig mit 25 kW laden, so müsste die Netzleistung auf 195 GW steigen; bei 50 kW Ladeleistung wären es bereits 314 GW .[17] Ein Netzzusammenbruch wäre die Folge und würde nur vermieden werden können, wenn Verbraucherinnen und Verbraucher unzumutbare Beschränkungen auf sich nehmen (z. B. „alle 58 h einmal zwischen 6 – 22 Uhr laden, jedoch weniger als 2 % der Pkw gleichzeitig und mit Leistungen von unter 50 kW“). Daher sollen z. B. im Vereinigten Königreich zur Vermeidung von Stromengpässen an Wochentagen private Ladestationen, die vom öffentlichen Netz versorgt werden, zwischen 8 und 11 Uhr sowie zwischen 16 und 22 Uhr automatisch abgeschaltet werden können .[18]
Ladestrom bedeutet hohe Netzbelastung für wenig Anwendernutzen.
60 Liter Diesel werden heute üblicherweise in ca. drei Minuten getankt. Das entspräche einem elektrischen Kabel mit 12 MW Leistung. Die (trotz der 250-kW-Schnellladestationen) relativ langsamen „Betankungs“-Geschwindigkeiten der BEV führen also zu einer unzulässig starken Belastung des Stromnetzes, welches sich damit als für diesen Zweck prinzipiell ungeeignet erweist. Bei gleichmäßigem Stromfluss sind die Netzverluste am geringsten (bei Nennlast ca. 5 % der abgegebenen Leistung). Steigt die Netzleistung aufgrund schwankender Einspeisung oder Abnahme an, um die von Verbrauchern benötigte Energie in kurzer Zeit zu übertragen, nehmen die Netzverluste quadratisch mit der Übertragungsleistung zu. Verengt sich das Zeitfenster auf 24 % der bisherigen Zeit, so betragen die Netzverluste bei konstanter Last ca. 27% der Netzleistung; bei einem Zeitfenster von nur 11% kann die gewünschte mittlere Leistung nicht mehr über das Netz übertragen werden. Schon bei etwas mehr als der halben mittleren Leistung wird etwa gleich viel Energie als Verlustwärme im Netz anfallen wie an die Endverbraucher abgegeben wird. [18]
BEV erhöhen die Netzverluste aufgrund von Lastspitzen.
Einfluss von Lastschwankungen auf den Netzwirkungsgrad.[19] Die Verbraucherleistung PL ist gleich der Netzleistung PN verringert um die Netzverluste PV. Stromnetze eignen sich nicht dazu, punktuell hohe Leistungen zur Verfügung zu stellen. Diese besondere Anforderung der Elektromobilität erschwert und verzögert die Defossilisierung der Stromversorgung.
Ja – aber intelligent und sinnvoll!
Aufgrund des großen Wasserstoffbedarfs der Industrie wird noch für Jahrzehnte kein Grünstrom überschüssig sein. Jeder zusätzliche Stromverbrauch wird von kalorischen Kraftwerken gedeckt werden müssen. Diese werden derzeit mit fossilen Brennstoffen betrieben und zukünftig auf Synfuels umgestellt. Die Rückverstromung von Synfuels muss nicht in Kraftwerken erfolgen, sondern kann z. B. in Fahrzeuge verlagert werden. Es ist nicht sinnvoll, die Stromnetze, die aufgrund der ungleichmäßigen Leistungseinspeisung in ihrer Stabilität gefährdet sind, auch noch mit Ladestromverteilung zu belasten.
Serielle Hybridfahrzeuge mit hocheffizienten Verbrennungsmotoren erlauben es, die Effizienz des Elektroantriebs mit der hohen Energiedichte herkömmlicher Fahrzeugtanks zu verbinden.
Dieses Konzept
verringert die Netzbelastung
vermeidet die bekannten Rohstoffengpässe und geografischen Abhängigkeiten aufgrund der Akku-Herstellung
verringert das Fahrzeuggewicht
senkt den Energieverbrauch gegenüber BEV [20]
umgeht die Kosten der Ladeinfrastruktur