Vollausbau der Elektromobilität? Nur mit Stromrationierung zu haben …

Die Frage, ob das Stromnetz der steigenden Zahl von E-Autos dauerhaft gewachsen sein wird, dient häufig als Anlass, um eigene, feste Überzeugungen zu bekräftigen. Ernsthafte Diskussionen sind die Ausnahme.
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Schauen wir uns also die Fakten an:

● Die Schweiz hat ein Stromnetz mit einer Leistung von ca. 7,7 GW

● 2020 lag der Bruttostromverbrauch (incl. Eigenbedarf der Kraftwerke und Netzverlusten) bei 62,28 TWh

● 2020 fuhren die Eidgenossen 4,7 Millionen Pkw

Angenommen, der gesamte Fahrzeugbestand werde auf E-Fahrzeuge umgestellt: Welche Belastung kommt damit auf das Stromnetz zu?

1.) Betrachtung der benötigten Energie

Das meistverkaufte Elektroauto in der Schweiz, der Tesla Model 3, verbraucht lt. Spritmonitor.de 18,71 kWh/100 km (Stand 17.10.2021). Dazu kommen aber noch die gerne großzügig übersehenen Verluste des Lademanagements sowie der Übertragungs- und Verteilnetze; außerdem der Eigenbedarf der Kraftwerke:

● Der ADAC ermittelte für dieses Auto 25 % Ladeverluste. Dieses Ergebnis wurde allerdings kontrovers diskutiert; wir rechnen mit 20 %.

● Aus dem Verhältnis von Brutto- und Nettoverbrauch ergibt sich für die Schweiz 2020 ein Wert von insgesamt 10 % des Nettoverbrauchs für die Verluste im Netz plus den Eigenbedarf der Kraftwerke.i

Das bedeutet für den Tesla 3 einen Aufschlag auf den vom Bordcomputer angezeigten Verbrauch von insgesamt 32 %; je 100 km müssen also 24,7 kWh Strom produziert werden.
Würden alle konventionellen Schweizer Pkw durch Tesla 3 ersetzt und 15.000 km/a gefahren werden, so müsste für jedes Fahrzeug 3,7 MWh Strom erzeugt werden. Für 4,7 Millionen Autos ergibt dies 17,4 TWh.

Der Bruttostrombedarf der Schweiz stiege um ca. 28%.

Das mag angesichts der aktuell eher sinkenden Versorgungssicherheit etwas gewagt erscheinen; für völlig unmöglich mag ich es aber nicht erklären.

2.) Betrachtung der Leistung

Ein ganz anderes Bild ergibt sich hinsichtlich der erforderlichen Netzleistung:

Netzleistungsbedarf je nach Anteil der gleichzeitig ladenden Pkw und Ladestrom; Annahme: 4,7 Millionen batterieelektrische Autos; eigene Grafik des Autors

Schon ein kleiner Teil der angenommenen 4,7 Millionen Autos könnte diese massiv ansteigen lassen. Sollen z.B. nur 3,3 % der Autos gleichzeitig mit 50 kW geladen werden (was unmittelbar vor einem langen Wochenende nicht unrealistisch erscheint), so müsste die Netzleistung verdoppelt werden (siehe der Schnittpunkt der roten und der gepunkteten Linie).

50 kW ist nicht viel: Die meisten Schnellladestationen von Tesla geben zwischen 150 und 250 kW an; für neue Stationen werden bereits 300 kW angekündigt. Neue Super-Akkus sollen sogar mehrfach höhere Ladeleistungen ermöglichen. Die dann erforderliche Netzleistung lässt sich im obigen Diagramm gar nicht mehr darstellen.

Eine Vervielfachung würde enorme Investitionen in Kraftwerke und Stromnetz voraussetzen. Welche Steigerung technisch und ökonomisch machbar ist, können die Energieexperten dieses Blogs sicher besser beurteilen.

Beim jetzigen Stand der Stromversorgung würde der Vollausbau der Elektromobilität zum Netzzusammenbruch führen; eine Stromrationierung wäre zwingend notwendig.

Daran wird sich in absehbarer Zeit nichts ändern. In Großbritannien sorgt man daher heute schon vor (Zitat):

«Um den Stromnetz-Kollaps zu verhindern: Erstes Land stellt E-Autos den Saft ab
Wer ab Mai 2022 im UK morgens zwischen acht und elf Uhr sein Auto an die hauseigene Ladesäule ansteckt, staunt nicht schlecht. Denn laut einem Bericht der englischen Tageszeitung Times plant die britische Regierung, für Stoßzeiten private Ladesäulen vom Netz zu nehmen, um einen System-Blackout zu verhindern.»

Andere Länder werden folgen (Zitat):

«Stromnetzbetreiber aus mehreren EU-Ländern wollen ab 2021 den Ladestrom an privaten Ladestationen beschränken. So soll verhindert werden, dass es in Spitzenzeiten zur Überlastung der Verteilernetze kommt.«

Zur Erstellung der obigen Kurve genügten die vier Grundrechenarten.
Wie plausibel ist die Annahme, dass die Lobbyisten der Elektromobilität über diesen Engpass nicht genauestens im Bilde sind?

Doch ist auch den E-Auto-Fans bewusst, in welche Schöne neue Welt sie gerade gelockt werden? Entweder werden sie in Zukunft nicht mehr jederzeit fahren können, wann sie wollen (bzw. müssen). Oder sie werden gar nicht mehr Auto fahren – weil die Umstellung auf die Elektromobilität dazu genutzt wurde, die Anzahl der Fahrzeuge gewaltig zu verringern.

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Anmerkung:
Der Hinweis auf die drohende Netzüberlastung wurde einem Vortrag mit dem Titel «Schafft man in Europa die Energiewende?» entnommen, den Prof. Dr. Georg Brasseur, TU Graz, am 25. Juni 2021 im Rahmen der Gesamtsitzung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften hielt.

Quelle: https://www.youtube.com/watch?v=weI_ga3TYoI, ab 31:30 min

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i
Bruttoverbrauch: 62,28 TWh / Endverbrauch: 56,61 TWh = 1,10

Quelle: https://www.swissgrid.ch/dam/dataimport/energy-statistic/EnergieUebersichtCH-2020.xlsx

Ruhsert Kai
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17 Kommentare

  • Hanspeter Vogel

    «Wasserstoff kann die Schweiz mit Sommerstrom ….. produzieren. Vielleicht konkurrenzfähig.
    Konkurrenzfähig oder nicht (bei Vollkostenrechung)? Das ist die entscheidende Frage!
    «Strom der PV für die Ladung von E-Autos». Dummerweise wird aber immer noch empfohlen, das E-Auto nachts daheim an der Steckdose aufzuladen. Tagsüber wird es ja meistens gebraucht.

  • Wasserstoff kann die Schweiz entweder mit Sommerstrom von Laufwasserkraftwerke oder KKW produzieren. Vielleicht konkurrenzfähig. Der Strom der PV für die Ladung von E-Autos, Warmwasseraufbereitung oder Betrieb von Klimaanlagen. Das ist die neue Welt und das macht viel Sinn, auch wenn viele Kollegen beim CCN es nicht einsehen können oder wollen.

  • Tagsüber im Sommer gar kein Problem, wir werden mit der PV mehr als genug Leistung haben, um die E-Autos mit 20 kW und mehr zu laden.
    Aber im Winter und in der Nacht nicht, das bedeutet dann halt mit dem Hund spazieren gehen anstatt in die Stadt in Ausgang. Wer das Auto aber tagsüber geladen hat, kann trotzdem ins Theater oder ins Kino. Alles eine Frage der Organisation.

    • «wir werden mit der PV mehr als genug Leistung haben, um die E-Autos mit 20 kW und mehr zu laden.»
      Das kann man sich nur solange einbilden, wie man den enormen Bedarf von Strom zur Produktion von Wasserstoff ignoriert.
      Die Wasserstofferzeugung ist (im Gegensatz zum vollkommen überflüssigen Luxus-Stromverbraucher E-Auto) notwendig, um die Energieversorgung der Industrie zu entfossilisieren. Wasserstoff kann wegen der großen Transportverluste nicht aus fernen Ländern importiert werden.
      Dazu kommt noch der steigende Strombedarf von Verbrauchern, die (im Gegensatz zum vollkommen überflüssigen Luxus-…) nicht auf andere Energieträger ausweichen können, wie z.B. die Kommunikations- und Informationstechnik – Stichwort Rechenzentren.
      (Ich gehe bei alledem davon aus, dass die politische Blockade der Kernenergie anhält.)

  • Hänsel Grimm sollte nun genug Stoff zum Nachdenken haben. Ein Stichwort von ihm nehme ich aber gerne noch auf: Den Gleichzeitigkeitsfaktor.
    Versorgungssysteme werden nicht auf den höchstmöglichen, sondern den maximal zu erwartenden Bedarf ausgelegt. Dieser Faktor gibt das Verhältnis des zweiten zur ersten Größe an.
    Praktische Versuche ergaben Werte von 0,22 bis 0,5 (https://www.golem.de/news/testprojekt-in-tiefgarage-so-wenig-strom-brauchen-elektroautos-2104-155934-2.html). Bei Eniktric.de heißt es: „Bei einer Ladeleistung von 2,7 kW wird beispielsweise der Gleichzeitigkeitsfaktor von den Energieversorgern auf 0,4 geschätzt.“ (https://www.eniktric.de/blog/wie-viele-elektroautos-vertraegt-das-stromnetz#)

    Der Rest ist einfaches Malnehmen: 2,7 kW (!) mal 4.700.000 Fahrzeuge in der Schweiz mal 0,4 Gleichzeitigkeitsfaktor ergibt eine Leistung von etwas über 5 GW – bei 7,7 GW aktueller Nennleistung.
    Es hat gute Gründe, warum so viele Netzbetreiber vorsichtig sind und die Aufladung von E-Autos einschränken (wollen).

    • @Ruhsert: Erst wird mit allerlei Berechnungen und Diagrammen «bewiesen», wie böse E-Autos doch sind, doch sobald ein simpler Gegenbeweis vorliegt, dem Sie ganz offenkundig nichts mehr entgegen zu setzen haben, sind plötzlich «Gedanken» wichtiger, und man will sich mit «ich geb’s auf» aus der Affäre stehlen – Klassiker. Wie wäre es, stattdessen den Fehler einfach zuzugeben? Kann ja wirklich mal passieren. Haben sie die Grösse? Oder war es gar kein Fehler, sondern gezielte Irreführung?

      Sollten wir hier von Ihnen weder eine schlüssige Gegenargumentation zu meinen letzten Post unten lesen (welche auch tatsächlich auf den Inhalt des Posts eingeht), noch ein Eingeständnis, dass Ihr Diagramm falsch ist, dann wissen wir, wie die Antwort darauf lautet.

      Leider zieht auch Ihr Argument (um nicht zu sagen: Ablenkungsversuch) bzw. Gleichzeitigkeitsfaktor nicht, denn dieser ist natürlich nicht konstant, sondern sinkt rapide, je mehr Teilnehmer ein Netz hat, siehe z.B. hier: https://www.rehau.com/downloads/556596/fachartikel-gleichzeitigkeit.pdf

      Zusammenfassung:
      – Ihre Diagramme sind falsch und entbehren jeglicher Grundlage. Belege dafür habe ich geliefert.
      – Ihr Versuch, die notwendige Leistung von Millionen von E-Autos durch Multiplikation mit einem Gleichzeitigkeitsfaktor zu ermitteln, der aber nur für wenige Autos gilt, ist methodisch falsch (elementare Wahrscheinlichkeitstheorie), womit der Versuch gescheitert ist.

      • In dem von Ihnen zitierten Text ist von 300 Abnehmern die Rede – mit der Angabe: «Der Parametersatz läuft asymptotisch gegen den Wert von 0,45.»
        Im von mir zitierten Text wird bei 10.000 Teilnehmern der Faktor 0,4 angenommen.
        Sie haben NICHTS verstanden.
        EOD.

        • Spannend, dass diejenigen, welche die Wahrheit auf ihrer Seite wissen wollen, plötzlich eine ganz kurze Zündschnur haben, wenn ihre Falschbehauptungen exponiert werden. Dann hagelt es plötzlich nur so von Ablenkungsversuchen und Abbruchdrohungen. Es ist fast so, dass man glauben könnte, dass sie ihre Behauptungen nicht verteidigen können?

          In meinem rehau-Link geht es übrigens um Wärmeverteilungsnetze (notabene das erste Wort im ganzen Artikel), nicht um E-Autos, haben Sie das etwa «nicht verstanden»? Ich wollte damit bloss ganz generell zeigen, dass Gleichzeitigkeitsfaktoren sinken, je höher die Teilnehmerzahl ist, mehr nicht.

          Weitere Aspekte, die Sie bei Ihrer einfachen Hochrechnung nicht berücksichtigt haben, sind flexible Ladetarife und Erzeuger-gesteuertes Laden. Beides wird dafür sorgen, dass bei Lastspitzen weniger E-Autos laden und bei Erzeugungsspitzen mehr. Bei Vollelektrifizierung wird die Summe an E-Autos eine der grössten steuerbaren Lasten im Stromnetz sein, und es gibt bereits Stimmen (z.B. Netzbetreiber), die sagen, dass E-Autos das Stromnetz stabilisieren können – diametral entgegengesetzt zu Ihrer simplistischen Hochrechnung und zu Ihren falschen Propaganda-Diagrammen: https://www.adac.de/der-adac/motorwelt/reportagen-berichte/auto-innovation/elektroautos-stromnetz-stabilisieren/

          Stichwort «Diagramme»: Da sie weder mein letztes Posting zum Schnellader-Horrorszenario widerlegt haben noch Ihr Diagramm zurückziehen wollen, ist es nun offiziell: es geht Ihnen bloss um faktenbefreites Schlechtreden von E-Autos, nicht um Aufklärung oder Fakten.

          Und da sie offenbar lieber den Kopf in den Sand stecken, statt sich meinen Argumenten zu stellen, schliesse ich diese aufschlussreiche Diskussion mit ein paar Zitaten ab – notabene aus IHREN Links. Einfach, um nochmal das riesige Gefährdungspotenzial der E-Autos zu unterstreichen:

          – «Insgesamt zeigt der Test, dass die Stromnetze durch eine stärkere Verbreitung von Elektromobilität nicht so schnell an ihre Grenzen kommen werden.»
          – «Dass wir also allabendlich im Dunklen sitzen, wenn die Elektroautos laden, ist Schwarzmalerei.»
          – «Kurz- und Mittelfristig ist ein kompletter Umstieg auf Elektroautos möglich, die dafür nötige Energie kann erzeugt und bereitgestellt werden, bzw. ist vorhanden. Auch mit einem gleichzeitigen Wandel zur erneuerbaren Energie. Niemand muss Angst vor einem Blackout haben.»

  • Ich hätte gehofft, dass ein Ingenieur berechnen können sollte, ob «1% bis 10% aller E-Autos am Schnellader» ein realistisches Szenario darstellt. Umgemünzt auf heute würde das nämlich bedeuten, dass vor jedem «langen Wochenende» zwischen 47’000 und 470’000 Autos an an 3400 Schweizer Tankstellen tanken wollen, also irgendwo zwischen 14 und 140 Autos an JEDER HINTERLETZTEN TANKSTELLE DER SCHWEIZ!

    Haha, danke, der war gut 🙂

    • @Grimm: Vielen Dank für diesen weiteren Einblick in die Geisteswelt von E-Auto-Fans.
      Diese Werte müssen natürlich nicht an jeder hinterletzten Tankstelle, sondern nur im Schnitt erreicht werden.
      Wie lange dauert es wohl, bis an einer Großstadt-Tankstelle 14 Fahrzeuge vorgefahren sind?
      E-Autos müssen außerdem viel häufiger und länger tanken. Dazu kommen dann noch alle privaten Ladestationen.
      Für so einfache Überlegungen braucht es eigentlich kein Ingenieursdiplom.

      • E-Autos müssen länger laden, richtig – sagen wir 5x so lange, wie ein Verbrenner an der Tankstelle steht. Dann haben wir heute also im Schnitt angeblich noch immer zwischen 2,8 und 28 Verbrenner an JEDER Tankstelle der Schweiz. Dass das nur unwesentlich realistischer ist als die vorherigen 14 bis 140, dürfte klar sein.

        Ebenfalls richtig ist, dass das nur Schnitte sind. Das heisst also, dass heute an einigen Tankstellen deutlich MEHR als die 2,8 bis 28 Autos GLEICHZEITIG TANKEN müssten. Sagen wir mal grosszügig, dass die Hälfte der Tankstellen an solchen «langen Wochenenden» unbenutzt bleibt, was dann – im Schnitt – zu irgendwas zwischen 5,6 und 56 Autos pro Tankstelle entspricht. Danke – das unterstreicht die Absurdität Ihrer Szenarien.

        Dass E-Autos auch an privaten Ladestationen laden, hat mit mit der Realitätsferne der von IHNEN aufgestellten Behauptung (1% – 10 % E-Autos gleichzeitig an 50 kW) nichts zu tun.

        • @Grimm: Ei da schau her, schon sind es nur noch 2,8 statt 14 – immerhin ein Erkenntnisfortschritt, das lässt sich nicht bestreiten.
          Nun fehlt noch, dass Zapfsäulen über 30 Liter/min schaffen – das ist eine ganz andere Größenordnung als die Langsam-Ladesäulen für E-Autos. Der Faktor 5 ist daher nicht mehr als ein frommer Wunsch.
          Dann ist noch zu bedenken, dass E-Autos wegen der geringeren Reichweite mindestens doppelt so häufig tanken müssen. Wo sie das tun, spielt hierfür keine Rolle.
          Ferner braucht es zum Blackout bei weitem keine Verdoppelung der Netzleistung.
          Nehmen Sie das alles zusammen und denken noch einmal gründlich drüber nach, könnten Sie mit etwas gutem Willen ja doch noch zum selben Schluss gelangen wie die zitierten Netzbetreiber: Unbeschränkte Nutzung wäre nicht möglich. Die vollkommen überflüssige zusätzliche Last E-Auto muss bei Bedarf abgeworfen werden können, um den Strom für sinnvolle Dinge zu nutzen – und das muss für manche Tageszeiten sogar zum Regelfall erklärt werden können. Siehe Zitat.

          • Hänsel Grimm

            Nicht wirklich – es waren mit IHREN Annahmen («im Schnitt») eher 5,6 bis 56 Autos. Fünf oder sechs Verbrenner GLEICHZEITIG an jeder zweiten Tankstelle in der Schweiz, geschweige denn über 56? Das kann nicht Ihr Ernst sein.

            Die reine Tankdauer liegt bei ca. 2 Minuten, richtig, doch mit Anfahrt, Aussteigen, Dieselhandschuhen, Tankdeckel, danach nochmals Tankdeckel, Gang zum Shop, Anstehen, Bezahlen, Gang zurück und Abfahrt sind wir bei sicher 5 Minuten. Der Faktor 5 zum Elektroauto bedeutet 25 Minuten Laden, also nicht unrealistisch für ältere E-Autos, die nur mit 50 kW laden können.

            Aber die Realität sieht so aus, dass aktuelle E-Autos, die auf Langstrecke («langes Wochenende») bewegt werden, mittlerweile allesamt mit 100+ kW laden können. Laden wir also, um richtig pessimistisch zu sein, mit durchgehend 150 kW, ok?

            Dann sollte man vielleicht noch beachten, dass von den 3400 Tankstellen in CH nur gerade 65 an Autobahnen stehen – schliesslich fahren wir ja in ein «langes Wochenende» nicht über Waldwege. Gehen wir weiter zu Ungunsten der E-Autos von einem Horrorszenario aus, bei welchem heute 10 Verbrenner GLEICHZEITIG an all diesen Tankstellen stehen und tanken (was nur schon aufgrund der geringeren Anzahl an verfügbaren Tanksäulen am Autobahn-Tankstellen gar nicht möglich ist), dann erhalten wir gerade mal 650 gleichzeitig tankende Verbrenner.

            Dies auf moderne E-Autos übersetzt heisst, dass diese vielleicht pessimistische 30 Minuten laden (+75 kWh brutto, das sind rund 350 km), statt 5 Minuten zu tanken, also Faktor 6. Dann müssen sie ausserdem doppelt so häufig laden wie Verbrenner tanken, also nochmals ein Faktor 2. Das reicht dann für 700 km Urlaubsfahrt, das ist mehr als genug.

            Macht also im unwahrscheinlichen Extremfall 6*2*650=7800 Elektroautos, die gleichzeitig mit 150 kW laden müssen, was 1.17 GW Leistung entspricht. Und jetzt kommt’s: Das ist weniger, als E-Autos im DURCHSCHNITT benötigen.

            Ihre heraufbeschworenen Horrorszenarien bei 100% E-Autos sind also nicht bloss unrealistisch, sondern wären auch völlig harmlos, wenn sie denn tatsächlich eintreten würden. Bitte behaupten Sie jetzt nicht, dass ein Blackout drohen würde, wenn all diese 7800 E-Autos GLEICHZEITIG ein- oder ausstecken würden, denn als Ingenieur sind Sie mit dem Begriff «Gleichzeitigskeitsfaktor» vertraut.

            Wie man es dreht und wendet: Ihre Diagramme sind und bleiben faktenferne Angstmacher-Propaganda.

          • Ruhsert Kai

            Dass höhere Ladeleistungen die Gefahr von Blackouts nicht verringern, scheint Ihnen gedanklich nicht zugänglich zu sein.
            Ich geb’s auf.
            Dennoch danke für das Stichwort «Gleichzeitigkeitsfaktor», damit lässt sich für die anderen Leser noch etwas anfangen.

  • «Doch ist auch den E-Auto-Fans bewusst, in welche Schöne neue Welt sie gerade gelockt werden?»
    Nein. Den meisten sicherlich nicht.

    «Entweder werden sie in Zukunft nicht mehr jederzeit fahren können, wann sie wollen (bzw. müssen). Oder sie werden gar nicht mehr Auto fahren – weil die Umstellung auf die Elektromobilität dazu genutzt wurde, die Anzahl der Fahrzeuge gewaltig zu verringern.»
    Richtig. Und beides ist erklaertes Ziel der Gruenen – zumindest in Deutschland.
    Mittel- bis langfristig steht, geht es nach denen, die Abschaffung des motorisierten Individualverkehrs ins Haus.

  • Wie lange wird es wohl dauern, bis den meisten Menschen klar wird, dass die verordnete Generalelektrifizierung schlicht und einfach alles andere als nachhaltig ist? Und wo bleibt die heute allseits propagierte ESG (Enironment Social Governance) oder CSR (corporate social repsonsibilty) ? Ist es verantwortlich (Politk, Industrie und Aposteln ) elektrischen Konsum so zu propagieren wenn man doch weiss, dass das Versprechen nicht eingehalten werden kann und auf auf technische Wunder spekuliert? Zumindest nicht in diesem ideologisch geprägten Tempozwang? Den zusätzlichen Schwedenofen habe ich schon mal ausgesucht…..

  • 10. Behauptung: Wenn alle auf E-Mobilität umsteigen, reicht der Strom nicht mehr
    «Das ist Quatsch», so Arnet. «Wir haben das ausgerechnet. Wenn man heute alle Benzinfahrzeuge gegen E-Autos austauschen würde, würden in der Schweiz 10 bis 15 Prozent mehr Strom gebraucht. Für die Kraftwerke, die wir heute haben, ist das Peanuts.»

    Das sag nicht ich, das kommt von der BKW sowie andere E-Auto ‹Mythen› die, gemäss einem der grössten Stromversorger der Schweiz so nicht stimmen. Na ja, dann mal los mit dem ‹debunken› der ‹debunkten› Mythen …

    https://www.bkw.ch/de/ueber-uns/aktuell/blog/innovation-und-technologie/die-11-groessten-mythen-ueber-elektroautos

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