Gibt es genug Strom für Elektroautos?

Das Kraftfahrt-Bundesamt berichtet, dass Deutschland im Jahr 2022 die Marke von einer Million batteriebetriebener Fahrzeuge überschreiten wird, was einen kontinuierlichen Aufwärtstrend bedeutet. Aber können wir das Aufladen all dieser neuen Elektroautos bewältigen? 

Das gleichzeitige Aufladen vieler Autos, wie es oft zu Stoßzeiten geschieht, kann eine Herausforderung für die örtlichen Stromnetze darstellen. Im Vergleich zu normalen Haushaltsgeräten wie der Waschmaschine oder dem Computer benötigen Elektroautos viel mehr Strom, und zwar über einen längeren Zeitraum. 

Wie sieht also die Zukunft der Elektrofahrzeuge aus?

Wie du bereits weißt, bedeutet der Umstieg auf Elektroautos und andere elektrische Verkehrsmittel (z. B. Elektrobusse), dass wir erheblich mehr Strom benötigen.  Aber nicht nur die E-Mobilität steigert den Strombedarf. Die Umstellung der Haushalte auf elektrische Wärmepumpen als Teil der Dekarbonisierung wird den Strombedarf ebenfalls stark erhöhen. Alles in allem werden wir in Zukunft viel Energie für verschiedene Dinge brauchen. 

Aber konzentrieren wir uns zunächst einmal darauf, wie sich die Entwicklung von Elektrofahrzeugen auf die Energielandschaft auswirken wird.

Du hast wahrscheinlich viele Bedenken. Du machst dir vielleicht Gedanken über die hohe Energienachfrage, die steigenden Strompreise und die Auswirkungen all dieser Entwicklungen auf die Umwelt. Schließlich sind es nicht nur ein paar Teslas, die du gelegentlich auf den Straßen siehst, sondern die gesamte Fahrzeugflotte wird nach und nach auf Elektroantrieb umgestellt.

Das Überraschende ist, dass es sich um einen positiven, und nicht um einen negativen Trend handelt.

Elektrofahrzeuge sind äußerst energieeffizient und haben damit einen Vorsprung gegenüber Fahrzeugen mit herkömmlichen Motoren. Das bedeutet, dass wir mit der sich weltweit ausbreitenden E-Mobilität den Gesamtenergieverbrauch senken können, indem wir von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor auf Elektrofahrzeuge umsteigen. Tatsächlich verbraucht ein Auto, das mit sauberem Strom betrieben wird, während seiner gesamten Lebensdauer etwa 50 % weniger Energie als ein normaler Benziner.

Die Gründe:

• Normale Autos sind nicht so gut darin, den Kraftstoff zu nutzen, den sie bekommen. Nur etwa 25 % (!) der im Kraftstoff enthaltenen Energie wird tatsächlich für die Fortbewegung des Fahrzeugs (vom Tank zu den Rädern) genutzt. Der Rest geht als Wärme verloren - Pustekuchen. Bei Elektroautos kann jedoch ein viel größerer Teil des Stroms, den sie erhalten, für die Fortbewegung genutzt werden - etwa 85 %.
• Eine weitere faszinierende Eigenschaft von Elektroautos ist, dass sie beim Bremsen einen Teil der Energie wieder in Strom für die Autobatterie umwandeln können. Das nennt man Rekuperation, und es ist im Grunde so, als würde man beim Abbremsen Energie zurückgewinnen. Wie kann man sich da nicht in die E-Mobilität verlieben?

Wenn eine Million mehr Elektroautos auf die Straße kämen, würden sie nur etwa 3,6 % mehr Strom benötigen. Stelle dir vor, 10 % aller Autos in einem Land wie Österreich wären elektrisch - dann würde der zusätzliche Strombedarf nur 1,8 % betragen. Auch wenn mehr Elektroautos einen höheren Strombedarf bedeuten, ist dieser doch nicht so hoch, wie du vielleicht denkst. Und es ist viel besser für die Umwelt.

Und vergessen wir nicht, dass die Umstellung auf Elektrofahrzeuge nicht über Nacht erfolgen wird. Im Jahr 2030 werden voraussichtlich etwa 15 % der europäischen Fahrzeugflotte aus emissionsfreien Leichtfahrzeugen und Lastkraftwagen bestehen.

Bis 2040 wird erwartet, dass der Anteil elektrifizierter Fahrzeuge an der Gesamtflotte sowohl bei Leichtfahrzeugen als auch bei LKWs über 30 % betragen wird. Der Löwenanteil der Fahrzeuge auf den europäischen Straßen wird jedoch auch 2040 noch mit einem Verbrennungsmotor (ICE) ausgestattet sein.

Alles in allem wird es eine beträchtliche Zeit dauern, bis die gesamte bestehende Flotte ersetzt ist. Das bedeutet, dass die Energiewirtschaft Zeit hat, sich auf die steigende Nachfrage nach elektrischer Energie einzustellen.

Um sicherzustellen, dass Elektroautos gut für die Umwelt sind, müssen wir den Strom, den sie verbrauchen, auf eine Weise erzeugen, die unseren Planeten schont. Seit 2016 wurden weltweit mehr Kraftwerke gebaut, die erneuerbare Energien (wie Solar- und Windenergie) nutzen, als solche, die fossile Brennstoffe oder Kernenergie verwenden.

Der Einsatz von mehr erneuerbaren Energien macht diese auch billiger. So könnten die Kosten für Solarenergie in den kommenden Jahren um 40-70 % und für Onshore-Windenergie um 10-25 % sinken.

Die Art und Weise, wie wir unsere Energie beziehen, verändert sich stark, dank Dingen wie Solarenergie, Windenergie und Wärmepumpen. Die Experten der Internationalen Energieagentur (IEA) sagen, dass bis 2030 fast die Hälfte des Stroms weltweit aus diesen sauberen Quellen stammen wird. Im Moment liegt ihr Anteil bei etwa 30 %.

In Österreich und ganz Europa gibt es derzeit eine hohe Stromnachfrage, die das System belastet.

Auch ohne viele Elektroautos ist das Stromnetz unter Druck. Österreich muss manchmal Strom importieren, damit zu Spitzenzeiten genug zur Verfügung steht. Die gute Nachricht ist, dass die Stromversorgung stabil ist. Das Hauptproblem bei den Netzen ist, dass sich die Nachfrage nach Strom ständig ändert. Der Strom muss nämlich so schnell verbraucht werden, wie er erzeugt wird, und das ist eine Herausforderung.

Eine Lösung besteht darin, in die Erhöhung der Gesamtkapazität der Stromerzeugung im Land um 1,9 Gigawattstunden zu investieren.

Das bedeutet nicht nur den Bau weiterer Kraftwerke, sondern auch den Ausbau der Stromleitungen. Wenn zum Beispiel Windenergie an einem Ort (z.B. Niederösterreich) erzeugt wird, sollte sie effizient dorthin geleitet werden, wo sie gebraucht wird (z.B. Tirol).

Derzeit können wir keine großen Mengen an elektrischer Energie speichern. Das bedeutet, dass wir genau die Menge an Strom erzeugen müssen, die dem aktuellen Bedarf zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Dazu müssten wir in die Zukunft blicken können. 🧙‍♂️ 

Mit der zunehmenden Nutzung erneuerbarer Energiequellen, die nicht vorhersehbar sind (z. B. Sonnen- oder Windenergie), kann es Zeiten geben, in denen zu viel oder zu wenig Strom vorhanden ist. Dies belastet das Stromnetz und erhöht das Risiko von lokalen Stromausfällen. Um dem entgegenzuwirken, werden neue Lösungen benötigt, um Strom effizient zu speichern, wenn er gebraucht wird, denn es wird immer schwieriger, Angebot und Nachfrage auszugleichen.

Was das Laden von Elektrofahrzeugen betrifft, so gehören zu diesen Lösungen Lastverschiebung, Spitzenausgleich und bidirektionales Laden. Aber dazu etwas später.

Eine aktuelle Studie der Technischen Universität Wien legt nahe, dass Österreich bis 2030 seinen Strombedarf zu 100 % aus erneuerbaren Energien decken könnte, und zwar ohne nennenswerte Zusatzkosten. Diese Umstellung könnte 53.000 Arbeitsplätze schaffen, die jährlichen Treibhausgasemissionen um 17,5 % reduzieren und 210 Millionen Euro an Emissionszertifikaten einsparen. Selbst bei einem bescheidenen Anteil von 30 % an Elektroautos bis 2030 scheint der Umstieg auf saubere Energie machbar.

Die Daten deuten auf einen positiven Trend beim Wachstum der erneuerbaren Energien in Deutschland hin, insbesondere im Stromsektor. Der steigende Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung und ein Überschuss an grüner Energie im Jahr 2022 deuten auf das Potenzial hin, die steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen zu unterstützen.

Stelle dir vor, jedes Fahrzeug in Deutschland wäre ein Elektrofahrzeug. Im Jahr 2020 wären das etwa 45 Millionen Elektroautos. Nach Angaben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit würde die Stromnachfrage in diesem Fall nur um etwa 20 % steigen, was kein großer Sprung ist. Mit einem Anteil von 46,2 % erneuerbarer Energien am Bruttostromverbrauch des Landes scheint es genügend Kapazitäten zu geben, um diesen Bedarf zu decken.

Die Strommenge selbst ist nicht das Problem. Derzeit konzentrieren sich die Experten auf die Optimierung der Stromnetznutzung und nicht auf die Erforschung von Energiespeicherlösungen.

Wir müssen nicht nur erneuerbare Energiequellen nutzen, sondern auch die Nutzung der Energie effizient gestalten. Und genau hier kommt das smarte Laden ins Spiel.

Schon jetzt können Elektroautos nachts aufgeladen werden, wenn der Strombedarf gering ist. Dies ist mit smarten Wallboxen möglich, mit denen sich der Ladevorgang planen lässt. Eine solche Strategie wird als Lastverschiebung bezeichnet und wird häufig eingesetzt, um die Stabilität des Stromnetzes zu erhöhen. 

Mit unserer smarten Wallbox, dem go-e Charger, kannst du beispielsweise in der go-e-App den Ladevorgang für die Nachtstunden planen und zu einem beliebigen Zeitpunkt ins Bett gehen - der Ladevorgang beginnt und endet automatisch zur angegebenen Zeit. 

Um die Energieeffizienz und Kosteneinsparungen zu erhöhen, bieten unsere go-e Charger flexible Energietarife. Die go-e App zeigt dir die aktuellen Energieversorger an, so dass die Wallbox den Ladevorgang in Zeiten geringer Stromnachfrage optimieren kann. Im "Eco Mode" kannst du ein Preislimit pro kWh festlegen, das die Wallbox veranlasst, den Ladevorgang zu starten, wenn der Strompreis unter den von dir festgelegten Schwellenwert fällt. Darüber hinaus kannst du bei der Einstellung "Next Trip" kWh und Ladezeit ohne Preisgrenze angeben, wobei der go-e Charger automatisch die kostengünstigsten Ladezeiten auf der Grundlage deines Stromtarifs auswählt.

Bei der Spitzenlastreduzierung, auch Peak Shaving genannt, geht es darum, einen abrupten Anstieg des Stromverbrauchs, die sogenannten Lastspitzen, zu minimieren, um ein Gleichgewicht zwischen Energieangebot und -nachfrage zu erhalten.

In Zeiten hoher Nachfrage, wie an heißen Sommertagen, kann beispielsweise ein übermäßiger Stromverbrauch, häufig durch Klimaanlagen, das Netz belasten und zu potenziellen Stromausfällen führen. Mit einer smarten Wallbox, wie dem go-e Charger, können Nutzer ein kW-Limit für das Aufladen festlegen und so eine übermäßige Belastung des Stromnetzes verhindern.

Diese Strategie lässt sich effektiv skalieren, wenn mehrere go-e Charger eingesetzt werden, von denen jeder sein eigenes Limit hat, das über die go-e App oder das Backend-System verwaltet wird. Für eine bessere Kontrolle überwacht ein Energiemanagementsystem, wie der go-e Controller oder andere kompatible Systeme, die Energieströme des gesamten Gebäudes und passt die Ladeleistung dynamisch an die voreingestellten Grenzwerte, die sich ändernden Bedingungen und den Energiebedarf an.

Wenn es um bidirektionales Laden geht, hast du es im Wesentlichen mit zwei Begriffen zu tun:

• Vehicle-to-Grid (V2G) ermöglicht es Elektrofahrzeugen, Energie in das Netz einzuspeisen und so die Netzstabilität zu unterstützen.

• Vehicle-to-Home (V2H) ermöglicht es dem Fahrzeug, ein Haus mit Strom zu versorgen und bei Stromausfällen als Reserveenergiequelle zu dienen.

Im Grunde bedeutet das, dass dein Elektroauto mit V2G Strom mit dem Stromnetz teilen kann, während es mit V2H bei Stromausfällen dein Haus mit Strom versorgen kann.

Wenn du dein Elektroauto als Energiespeicher nutzt, bist du unabhängiger vom Stromnetz. Mit der bidirektionalen Ladung vom Auto zum Haus könntest du dein Elektroauto nachts aufladen, wenn dein Computer, dein Geschirrspüler und deine Waschmaschine schlafen und die allgemeine Stromnachfrage in deiner Region niedrig ist. Mit der gespeicherten Energie könntest du dann tagsüber, wenn der Stromverbrauch steigt, dein eigenes Haus mit Strom versorgen. Auf diese Weise trägst du nicht nur zur Stabilität des Stromnetzes bei, sondern sparst auch Geld aufgrund der schwankenden Strompreise.

Leider ist das bidirektionale Laden nicht die ideale Lösung... noch nicht! Viele neue Elektrofahrzeuge unterstützen das bidirektionale Laden, aber der Mangel an kompatibler Software und erschwinglichen Wallboxen schränkt ihren praktischen Nutzen erheblich ein. Leider ist es unwahrscheinlich, dass sich diese Situation in naher Zukunft verbessern wird. Ziehe stattdessen vorerst kostengünstigere und leicht verfügbare Alternativen in Betracht, wie z. B. smarte Wallboxen.

Auch wenn es nicht immer möglich ist, dein E-Auto ausschließlich mit Solarenergie aufzuladen, kann die Nutzung überschüssiger Solarenergie zum Laden deiner Autobatterie den Ladevorgang nachhaltiger und auch kostengünstiger machen.

Unsere intelligente Kombination, der go-e Charger und der go-e Controller, ist das, was du dafür brauchst. Der go-e Controller, ein Energiemanagementsystem (EMS), optimiert die Nutzung des Solarstroms und minimiert so deine Abhängigkeit vom Stromnetz. Durch die Überwachung des häuslichen Energieverbrauchs leitet er das Aufladen des Autos automatisch ein, wenn überschüssiger Solarstrom verfügbar ist.

Das System passt sich auf intelligente Weise an die Leistung deines Solarmoduls an und bietet ein- oder dreiphasige Ladeoptionen. Lege deine Präferenzen in der go-e App fest, und lasse die Magie des effizienten PV-Überschussladens auf dich wirken.

Elektrofahrzeuge stellen ebenso wie herkömmliche Fahrzeuge eine Herausforderung für die Umwelt dar, was eine Änderung der Reisegewohnheiten erfordert. Bis 2030 werden die Batterien wahrscheinlich mehr Energie speichern können, so dass Elektroautos mit einer einzigen Ladung durchschnittlich 600 Kilometer oder mehr zurücklegen können. Um dies zu erreichen, muss das Design von Batterien und Autos verbessert werden, es müssen bessere Materialien verwendet werden und es müssen Wege gefunden werden, weniger Energie zu verbrauchen.

Die Internationale Energieagentur (IEA) weist darauf hin, dass trotz der zunehmenden Nutzung erneuerbarer Energien fossile Brennstoffe wie Kohle und Öl immer noch stark gefördert werden. Die IEA sagt voraus, dass wir bei der heutigen Politik bis 2025 am meisten Kohle, Öl und Gas verbrauchen und damit die höchsten CO₂-Emissionen verursachen werden. Bis 2030 werden diese fossilen Brennstoffe voraussichtlich 73 % unserer Energie ausmachen, statt der üblichen 80 %. Die IEA warnt jedoch, dass wir immer noch zu viele fossile Brennstoffe verbrauchen, wenn wir die globale Erwärmung auf 1,5 Grad Celsius begrenzen wollen. 

Einige der von der IEA vorgeschlagenen Lösungen:

• Verdoppelung des Tempos der Verbesserung der Energieintensität

• Verdreifachung des weltweiten Anteils erneuerbarer Energien bis 2030

• Senkung der Methanemissionen aus fossilen Brennstoffen um 75 %

• mehr Investitionen in saubere Energie in ärmeren Ländern

Aber man muss kein Politiker sein, um etwas zu bewirken. Der Umstieg auf ein Elektroauto, die Verwendung einer smarten Wallbox und die Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel, wann immer dies möglich ist, statt mit dem eigenen Auto zu fahren, können einen großen Unterschied machen. Diese scheinbar winzigen Schritte können dazu beitragen, den Weg für eine nachhaltige Zukunft zu ebnen, in der wir genug Energie für alle unsere Bedürfnisse und mehr haben.