Gehen die Lichter aus, wenn alle Elektroautos fahren?

Oft hört man, dass unser Stromnetz überlastet wird, wenn jeder mit einem Elektroauto fährt.

Ich versuche hier mit ein paar Beispiele diese Frage zu beantworten und auf Probleme und Risiken hinzuweisen. Ich werde das Thema kritisch untersuchen und versuchen die rosarote Brille abzunehmen. Ihr könnt gerne Kommentare da lassen mit Fragen und Anmerkungen – egal ob Positiv oder Negativ. Ich versuche darauf einzugehen und diesen Blogeintrag zu erweitern.
Mein Blogeintrag gilt natürlich nur für Deutschland und ich weiß nicht, ob man das für andere Länder in Europa übertragen kann. In Türkei hat man oft Probleme mit Stromausfälle (Blackouts) – mit Millionen Elektrofahrzeuge wird das mit Sicherheit nicht besser…

Deutschland hat im Jahr 2017 55TWh exportiert. Da die Kraftwerke nicht immer auf 100% laufen, wissen wir nicht, wie viel Reserven wir noch hätten. Die Netzbetreiber sind nur verpflichtet Ökostrom abzunehmen. Ein Grundlastkraftwerk läuft meist auf 100%, da man sie entweder schlecht regeln kann oder weil sie sehr günstigen Strom erzeugen können. Kernkraftwerke werden aus betriebswirtschaftlichen Gründen überwiegend auf 100% gefahren. Spitzenlastkraftwerke werden nur in seltenen Fällen zu 100% betrieben, da sie ja kurzzeitig auftretende hohe Leistungsnachfrage im Netz abfangen müssen und sehr schnell regelbar sind. Zu diesen Kraftwerken gehören z.b. Pumpenspeicherwerke oder Gasturbinenkraftwerke. Mittellastkraftwerke sind vereinfacht gesagt das Mittelding. Wie man jetzt erkennen kann, läuft unser Netz nicht immer auf 100% sondern immer im Teillastbereich obwohl wir sehr viel Strom exportieren.

Wieviele Elektrofahrzeuge könnten wir denn mit Strom versorgen, wenn wir die 55TWh nicht exportieren würden?
Laut Kraftfahrtbundesamt war 2017 die durchschnittliche Fahrleistung pro PKW jährlich bei 13.922km Link
Bei einem Verbrauch von 18kWh / 100km würde ein Fahrzeug pro Jahr 2506kWh verbrauchen. Somit kann man 22 Millionen Fahrzeuge mit unserem Exportüberschuss versorgen. In Deutschland sind 46,5 Millionen Fahrzeuge angemeldet Link – Mit anderen Worten: schon jetzt könnte man theoretisch fast 50% der Verbrenner Pkws austauschen und wir hätten keinen Blackout.
Ok, es ist nur Theorie. Da wir in einem Stromnetzverbund sind, darf man nicht so egoistisch sein und sagen: wir exportieren nicht mehr. Unsere Nachbarn stabilisieren ihre Netze durch unseren Export. Schweiz z.B. ist sehr angewiesen Strom zu importieren. Würden wir das nicht mehr tun, dann würden die Lichter in der Schweiz ausgehen. Auch wir müssen regelmäßig Strom importieren, wenn wir ein Engpass haben. Würden wir aber so viele Fahrzeuge umstellen, dann hätten wir auch Stromeinsparungen. Man müsste nicht mehr so viel Benzin / Diesel herstellen, pumpen, transportieren und veredeln…. Was man nicht vergessen darf: wenn wir 55TWh exportiern können, dann könnten wir auch mindestens 55TWh importieren. So könnte man auch den mittags produzierten Strom an Österreich verkaufen. Dort wird er in Pumpenspeicherkraftwerke gespeichert und abends kaufen wir den (teuerer) zurück. Frankreich hat genung AKWs und möchten gerne Strom verkaufen…

Was aber, wenn wir den Kohleausstieg und den AKW-Ausstieg zu schnell machen und die Elektroautos schneller verbreiten als angenommen? Der hohe Export zeigt aber auf jeden Fall, dass die Netzbetreiber zukunftsorientiert denken und umsetzen. Dazu soll eine sehr große / lange Hochspannungsleitung die Strom durch Windenergie in den Süden transportieren kann gebaut werden. Link

Wir halten fest: Die Kraftwerke sind vermutlich kein Problem.

 

Oft hört man: “Wenn alle gleichzeitig um 17:30 Uhr laden, dann kommt es zum Blackout!”
Die erzeugte Leistung muss immer der abgenommenen Leistung entsprechen. Insofern kann man bei der Betrachtung das abschalten großer Kraftwerke mit anschließen großer Verbraucher gleichsetzen.
2015 hatten wir eine Sonnenfinsternis und man hat oft in den Medien von Blackout durch die Sonnenfinsternis gehört. Innerhalb von Minuten waren auf einmal 15 Gigawatt durch PV Anlagen weg und müssen sofort kompensiert werden, ansonsten droht ein Blackout. Es kam zu keinem Blackout. Geht man von einer einphasigen Ladung von 3kW aus, dann hat man damit 5 Millionen Elektrofahrzeuge simuliert, die innerhalb von ein paar Minuten mehr oder weniger gleichzeitig ihre Ladung gestartet haben.
Jetzt könnte man sagen: Ja, die Netzbetreiber haben sich lange auf das Ereignis vorbereitet und sämtliche Reserven von überall hergenommen…
Womit sich die Netzbetreiber auf keinen Fall groß vorbereitet haben, war die Schnellabschaltung vom Kernkraftwerk Gundremmingen am 25.März.2015. Durch mehrere aufeinanderfolgende Probleme hat der Reaktor eine Schnellabschaltung durchgeführt. Innerhalb von Sekunden haben so 2500 Megawatt gefehlt. Das wären 833.333 Fahrzeuge, die in größerer Umgebung von Gundremmingen gleichzeitig Laden würden. Trotzdem darf man jetzt nicht darauf schließen, dass man jederzeit ein beliebiges AKW eine Schnellabschaltung durchführen kann ohne ein Blackout zu riskieren. Gundremmingen liegt zwischen Stuttgart und München und sichert Baden-Württemberg und Bayern mit Strom. Beide Bundesländer gehören von BIP pro Kopf zu den besten in Deutschland. Da wurde mit Sicherheit mit mehrfacher Redundanz gearbeitet. Hätte so ein Ausfall auch in einem schwachen Bundesland stand gehalten?

Jetzt gibt es natürlich noch andere Komponenten, die mit viele Elektrofahrzeuge zu recht kommen müssen. Das Bild unten zeigt alle Komponenten, die da vorkommen können. Ein Stadtnetz oder Ortsnetz mit Transformatoren oder Leitungen können Probleme machen und das werden sie vermutlich auch. Aber: es ist einfacher einen Leistungsfähigeren Trafo hinzustellen, wie mal kurz irgendwo ein Kraftwerk aufzubauen. Als Wärmepumpen erfolgreich wurden, hat man auch von Blackouts gesprochen: “Wenn es mal -20°C wird und alle Wärmepumpen gleichzeitig angehen, dann gehen die Lichter aus”. Nein, es ist nichts dergleichen passiert. Wärmepumpen sind normalerweise mit einem “Rundsteuerempfänger” angeschlossen. So kann das Energieversorgungsunternehmen, wenn zu viel Strom gebraucht wird und nicht produziert werden kann aus der Ferne einzelne oder viele Wärmepumpen abschalten. Das stabilisiert das Netz. Genauso wird es auch in Zukunft mit Ladesäulen oder Wallboxen zuhause gemacht. Ich verwende jetzt schon für meine Wallbox zuhause einen eigenen Zähler mit Rundsteuerempfänger. Mein Vorteil: ich bekomme günstigeren Strom – Stand Juli 2018: 17ct/kWh – Nachteil: Der Netzbetreiber kann jederzeit den Strom für kurze Zeit abschalten. Im Tesla kommt dann eine Fehlermeldung: “Bitte Lader überprüfen” und normalerweise wird nach einer halben Stunde der Strom wieder eingeschaltet und mein Tesla lädt dann automatisch weiter… In Zukunft wird es dann auch so sein, dass Fahrzeuge, die nicht gebraucht werden einen Teil ihrer Batteriekapazität zur Verfügung stellen können. Somit wird das Stromnetz noch besser stabilisiert. Vor allem in Ländliche Gebiete sieht man auf Satellitenfotos sehr viele Photovoltaikanlagen. Bei mir habe ich 38 Häuser gezählt von 100. Aber die Satellitenfotos sind veraltet, da ich von mindestens 3 Häuser weiß, die jetzt eine PV Anlage haben. Wenn man einspeisen kann, dann kann man die Leistung auch (Nachts) entnehmen. Was viele vergessen ist die Tatsache, dass das Netz früher genauso stabil war wie heute. Aber durch technischen Fortschritt, sind die Verbräuche gesunken. Anstatt eine 100W Glühbirne, haben wir heute ein 6W LED Lampen. Gefriertruhen / Kühlschränke verbrauchen heute nur noch ein Bruchteil. Viele haben den Stromhungrigen PC gegen ein Tablet / Smartphone eingetauscht. Auch die PCs verbrauchen heute weniger. Extrem große Verbraucher wie Nachtspeicheröfen, Boiler, Klimaanlagen oder ähnliches wurden ausgetauscht gegen andere oder sparsamere Technologien. Induktionskochfelder verbrauchen ein Bruchteil der alten Technologien. Moderne Wäschetrockner mit Wärmepumpentechnik verbrauchen zum Teil ein Viertel, als ihre Vorgänger. Aber es gibt auch Schattenseiten: ein Röhrenfernseher hat früher ca 80W verbrauchgt – ein Flachbildfernseher dagegen deutlich mehr…
Was viele nicht wissen: Quecksilberdampflampen oder Natriumdampf-Hochdrucklampen die in der Straßenbeleuchtung früher gang und gäbe waren wurden per EU-Gesetz verboten und ich hoffe, dass es diese in naher Zukunft nicht mehr existieren. Moderne LED Straßenbeleuchtung verbrauchen etwa 80% weniger. Laut einer Studie könnte man so Deutschlandweit 2,2TWh einsparen. Damit könnte man schon 830.000 Eloktrofahrzeuge versorgen. Mit anderen Worten: die Stromleitungen haben heute mehr Reserven.

Größere Kopfzerbrechnen machen mir eher die Stadtnetze. Diese werden zwar mehrfach redundant mit großen Umspannstationen / Trafos eingespeist, aber im Stadtnetz wohnen pro m² auch viel mehr Personen. Zusätzlich ist es auch wichtig eine gewisse Anzahl an Schnellladestationen anzubieten. In Leonberg stehen 20 Tesla Supercharger mit einem Anschlusswert von 1,5MW – damit kann man durchaus 3 Dörfer betreiben. Hier pauschal zu sagen: Kein Problem ist sicherlich Falsch. Hier sind die Netzbetreiber gefragt die Trafos zu überwachen und bei Bedarf zu erweitern. Auch die Verkabelung sollte man bei jeder Möglichkeit (Bauarbeiten, Reparaturarbeiten…) die sich bietet zu erweitern.

Ein Problem kann auch Zuhause lauern. Was wenn die eigene Verkabelung / Sicherung nicht ausreicht? Wenn der Hausanschluss nicht ausreicht, dann kann man den oft für ein paar Euro erhöhen lassen. Die Zuleitungen zum Haus / Wohnung sind meist überdimensioniert, aber es werden kleinere Sicherungen eingebaut, damit der Netzbetreiber sich die Maximallast eines Stranges errechnen kann. Als ich in Ulm gewohnt habe, haben wir 66€ bezahlt für das austauschen der 25A gegen 63A Sicherungen. Ob das überall so problemlos geht, weiß ich nicht. Sollte es nicht gehen, dann kann man sich einer Lastabwurfschaltung behelfen. So wird der Strom am Hausanschluss überwacht und sobald ein eingestellter Wert überschritten wird, werden nicht wichtige Verbraucher abgeschaltet und erst wieder eingeschaltet, wenn die Last sich senkt. Ähnliches musste ich bei mir in der Garage machen. Ich habe einen 10kW Kompressor, 9kW Elektroeizung und eben 16,5kW Wallbox. Die Zuleitung zur Garage ist leider zu klein. Jetzt Schalte ich mit einem Schalter zwischen den 3 Geräten. Das war für mich die günstigste Lösung. Ich hätte auch auf eine Lastabwurfschaltung setzen können. Jetzt könnte man aber sagen: wir haben aber 3 Fahrzeuge. Wie soll ich denn alle 3 gleichzeitig laden, ohne dass die Lichter ausgehen? Gute Wallboxen, die nicht teuer sein müssen, haben ein eingebautes Lastmanagement. Die Tesla Wallbox kann z.B. im Verbund mit bis zu 4 Wallboxen einen maximalen Strom beziehen.

Mein Auto parkt in einer großen Tiefgarage und da ist nur eine 3×1,5mm² Leitung für die Beleuchtung. Herzlichen Glückwunsch, aber erfahrungsgemäß ist das Problem schwerer zu lösen, als ein AKW zu genehmigen. Man muss erstmal in der Eígentümerversammlung sich durchzusetzen für viel Geld eine fette Leitung in der Garage einzubauen mit Erdarbeiten, Genehmigung und alles was dazu gehört. Davon wirst erstmal nur du profitieren, aber alle sollen mitbezahlen. Das wird erstmal abgelehnt und wenn du Pech hast, dann verbieten sie dir das Parken in der Tiefgarage, da Elektroautos so oft in Tiefgaragen abbrennen (Ironie). Wenn du Glück hast, erlauben sie dir auf eigene Kosten eine Leitung, die für dich ausreicht verlegen zu lassen. Günstig ist das aber oft nicht. Es wird eine Zeit brauchen, bis in jede Tiefgarage eine Wallbox installiert ist. Wer heute als Hotelanbieter kein WLAN anbietet, wird Probleme haben sein Hotel auszulasten. Genauso wird es früher oder später mit Vermieter gehen, die keine Lademöglichkeit in der Tiefgarage anbieten. Aber solange man ohne Probleme die Wohnungen vermieten kann, wird sich da nicht viel tun…

Fazit:
Es wird vermutlich keine Große Probleme geben und wir werden (leider) nicht von Heute auf Morgen Millionen von Fahrzeuge auf Elektro umstellen, so dass wir Zeit haben auf drohende Lokale Engpässe zu reagieren…

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5 Gedanken zu „Gehen die Lichter aus, wenn alle Elektroautos fahren?“

  1. Vielen Dank für die klaren Ueberlegungen, die ich gut nachvollziehen kann. Allerdings hat die Schweiz – im Gegensatz zu Deutschland – ein Strom-Defizit – in letzter Zeit, wegen 2 KKWs, die nicht betrieben werden (können). In Zukunft, weil beschlossen wurde, die alternden KKWs nicht zu erneuern und der Ausbau von Alternativen schleppend erfolgt.

    1. Deswegen habe ich auch gesagt, dass meine Überlegungen nur für Deutschland gültig sind. Ich habe ja auch darauf hingewiesen, dass wir die 55 TWh nicht einfach für uns behalten können, sondern nur einen Teil davon.

  2. Gute Vereinfachung (kompliziert kann jeder). Danke.
    So ein Blick in die Zukunft ist wie das lesen in mehreren Glaskugel gleichzeitig:
    Glaskugel 1: Bauen sich ein Großteil der Leute eine PV-Anlage analog zum Umstieg auf EV dazu? und laden den günstigsten, ihren eigenen Strom? Merke ein Modul liefert Strom für 1.000 km p.a.
    Glaskugel 2: Der notwendige Kohleausstieg? COP 21
    Glaskugel 3: Sollen wirklich zentrale Ersatz-Gaskraftwerke gebaut werden?
    Glaskugel 4: Fangen die großen Versorger endlich an auf Erneuerbar umzustellen? Alleine Garzweiler mit deinen 85 qkm könnte 10 GW PV unterbringen + Pumpspeicherwerk. Insgesamt gehört den Kohleleuten rund 600 qkm in D.
    Glaskugel 5: Schaft die Politik in der EU und D endlich wieder Rahmenbedingungen für Unternehmen und Bürger um die Energiewende besser zu beleben? Die EU hat ja wenigstens schon mal Abgabenfreiheit für Eigenerzeugung von 25 kW für alle EU-Bürger beschlossen.
    Glaskugel 6: autonomes Fahren. Wenn sich die Anzahl der Fahrzeuge nur um Faktor 2 reduziert (rechnerisch ist es Faktor 20) brauch es immer noch die gleiche Menge an Strom, nur eben nicht Zuhause, schneller und verteilt über den Tag..
    Glaskugel 7: Natürlich geht es auch um eBusse und eLKW und 100 % eBahn. (Die DB nimmt jetzt echt noch ein Kohlekraftwerk neu in Betrieb / Datteln)
    Glaskugel 8: Setzen sich solche Systeme wie AllCharge von Continental durch (DC und AC bidirektional) dann bekommen wir einen ganz ganz großen Netzstabilisator.
    Glaskugel 9: Bauen die großen Arbeitgeber wie BMW, Conti, Siemens, MB, VW etc. und der gesamte Mittelstand Ladepunkte für Ihre Mitarbeiter und endlich PV auf ihre Dächer weil sie erkennen, dass sie auch eine Verantwortung bzgl Klimaschutz haben?
    Glaskugel 10: Power to Gas, damit wir im Winter neben den Wärmepumpen auch eine große Zahl BHKWs, dezentral und in großer Zahl haben, die Wärme für sich und teilw. Strom für die Anderen liefern.?

    Sicherlich:
    – Wenn die Leitungen es zulassen, 55 TWh p.a. zu exportieren, lässt sich die selben Menge von den Leitungen her auch importieren.
    – Füße hoch legen in den Netzleitzentralen wird es seltener geben.

    SPANNENDE ZEIT für alle Berufseinsteiger der eTechnik.
    Wo ein Wille ist auch ein Weg und können tun es die Leute in der EU.
    Merke es ist von Vorteil gemeinsam und in einer Richtung am Strang zu ziehen.

  3. Ein sehr interessanten Beitrag, der wie fast immer von der Presse nicht beachtet wird, weil das ist ja nur eine positive Nachricht und keine Weltuntergangsmeldung

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