Strom in Massen

Energiewende im Verkehr

Wie muss die Ladeinfrastruktur für Batterie-elektrische Autos gestaltet sein, wenn am ersten Tag der Schulferien tausende Familien gleichzeitig in den Skiurlaub starten, bei Kälte, über die Autobahn und mit viel Gepäck? Mit dieser Frage habe ich mich an die für Journalisten üblichen Stellen gewandt. An Forschungsinstitute, an Verbände und Hersteller. Normalerweise bekomme ich als Antwort Szenarien oder Modellrechnungen. In diesem Fall aber scheine ich auf eine Lücke gestoßen zu sein – ich habe also entweder nicht tief genug recherchiert, oder die Energiewende im Straßenverkehr ist tatsächlich noch nicht ausreichend durchdacht. Ich lade darum Sie, den Leser ein, mit mir und uns zu diskutieren, wie der Antriebsmix im Jahr 2050 aussehen soll und wie die damit verbundenen lebenspraktischen Probleme gelöst werden können.

Als Journalist bin ich täglich mit den Befürwortern und Skeptikern des Batterie-elektrischen Fahrens konfrontiert. Die einen betonen, was heute bereits möglich ist. Die anderen konzentrieren sich auf die Schwachstellen. Ich kenne die Vor- und Nachteile aus eigener Erfahrung: Den Genuss, mit einem Tesla durchs Land zu cruisen. Den Frust, wenn ich mit zwei Kilometern Restreichweite vor einer zugeparkten Ladesäule stehe.

Was 2020 Realität ist

Um eine Debatte zu eröffnen, versuche ich kurz, die Situation für das Jahr 2020 zu prognostizieren. Bis dahin wird zum Beispiel das gerade von der Europäischen Union genehmigte Programm des Bundesverkehrsministeriums (BMVI) zur Finanzierung von 5.000 DC-Schnellladestationen umgesetzt sein. Ich gehe davon aus, dass unter anderem an jedem der 400 von Tank & Rast verwalteten Autobahnparkplätze ein Ladepark nach dem Vorbild der Supercharger von Tesla steht. Mit mindestens 150 Kilowatt Leistung. Vielleicht auch schon mit bis zu 350 kW. Dazu kommen etliche elektrifizierte Autohöfe, die den Vorteil haben, aus beiden Richtungen angefahren werden zu können.

Zeitgleich wird das heute jämmerliche Angebot an Batterie-elektrischen Autos (abgekürzt BEV für Battery Electric Vehicle) besser werden. Die Euphorie vieler Hersteller steht in keinem vernünftigen Verhältnis zur aktuellen Modellpalette. Ich kann einen Renault Zoe Probefahren, einen BMW i3 oder einen Volkswagen e-Up. Der e-Golf dagegen ist lediglich bestellbar und wird erst im Juni ausgeliefert, der Smart electric drive lässt auf sich warten, und auch der vielversprechende Opel Ampera-E ist im Hier und Jetzt eine Ankündigung. Tesla? Ja, geil und echt. Aber einfach zu teuer.

Wenn Kollegen darüber klagen, dass die staatliche E-Prämie nicht ausreichend abgerufen wird, liegt das also zuerst am mangelhaften Produktportfolio. Alles wird besser – nur Geduld.

Im Jahr 2020, wenn Volkswagen den I.D. auf die Straße schickt und die zweite Generation des Nissan Leaf wahrscheinlich das erste Facelift erhält, sehe ich zwei Klassen von BEVs: Die im Breitenmarkt bis 50.000 Euro mit einer Batteriekapazität von rund 50 kWh. Und die Luxuriösen zu sechsstelligen Preisen mit 100 kWh.

Millionen heimischer e-Tankstellen

Sie alle haben einen Vorteil: Wenn sie nicht für Fernstrecken genutzt werden, brauchen sie keine Tankstelle. Es genügt die heimische Wallbox. Und sofort meldet sich wieder der Zweifel an der Tauglichkeit für die ganz große Masse: Macht das Stromnetz mit? Und wie viel Strom brauchen wir überhaupt?

Der konservative Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) sieht für das Zu-Hause-Laden „kein massives Problem“. Wahrscheinlich müssen einige Verteilnetze gestärkt werden. Und ganz sicher wird es notwendig und sinnvoll sein, die Nachfrage durch ein intelligentes Lastmanagement zu regeln. Man ist also zuversichtlich.

Auch der Gesamtverbrauch wird von vielen Beteiligten als machbar angesehen. Wenn 45 Millionen Pkw mit Batterien fahren, errechnen sich daraus je nach Quelle 110 bis 140 Terawattstunden (TWh). Zur Einordnung: In der Bundesrepublik Deutschland werden pro Jahr etwa 600 TWh Strom verbraucht; gleichzeitig liegt der Nettoexport bei über 50 TWh.

Fachkreise gehen davon aus, dass der deutsche Strombedarf langfristig ohnehin auf 1000 TWh pro Jahr ansteigen könnte – nicht in erster Linie wegen der Mobilität, sondern wegen der zunehmend auf elektrische Energie (Wärmepumpen etc.) umgestellten Wohnheizungen.

Die Autobahn, Feind des BEVs

Was aber ist denn nun mit dem zu Beginn genannten Szenario, dem ersten Ferientag, an dem etwa die Hamburger auf die Piste nach Österreich wollen und auf der Autobahn bereits von skandinavischen Frühaufstehern begrüßt werden? Diese Frage kommt auch immer wieder von Ihnen, dem Leser. Wenn schon die Tankstellen an solchen Tagen stark frequentiert werden – wie soll das mit den BEVs gehen, deren Reichweite bei höherem Tempo erheblich sinkt? Bitte bedenken Sie: Schon bei Richtgeschwindigkeit liegt der Stromverbrauch bei rund 25 kWh / 100 km. Mit Dachbox („Skisarg“) wird es mehr.

Zugegeben, es ist ein ausschließlich deutsches Problem, wie sich ein Auto oberhalb von 130 km/h verhält. Dennoch ist auch diese Situation real. Sie könnten einfach langsamer fahren? Klar. Machen aber nur wenige.

An dieser Stelle möchte ich ein Zitat einfügen, dass ich in einer Pressemeldung von Toyota entdeckt habe. Die Japaner lehnen sich entspannt zurück, denn sie haben es geschafft, mit über zehn Millionen Hybridautos die Kosten für wesentliche Komponenten in den Griff zu kriegen. Für die Leistungselektronik oder die elektrifizierten Nebenaggregate von der Servolenkung bis zur Klimaanlage. Gleichzeitig ist man nach eigener Aussage der – bezogen auf die Zahl der Zellen, nicht der Kilowattstunden – größte Batteriehersteller der Welt.

Auch in Industrienationen schwache Stromnetze

Toyota sagt: „Die weltweit unterschiedliche Infrastruktur und Energieversorgung sowie die zunehmend strengeren Regularien, die den Einsatz emissionsfreier Autos unterstützen, erfordern eine breite Modellpalette für die verschiedensten Situationen.“

Damit begründet man die mehrgleisige Antriebsstrategie. Toyota hatte bisher das Brennstoffzellenauto (abgekürzt FCEV für Fuel Cell Electric Vehicle) Mirai propagiert. Inzwischen verspricht man ab 2020 auch ein BEV.

Der Hintergrund des vorsichtigen Statements von Toyota ist der Blick auf die ganze Welt: In vielen Ländern und sogar in Industrienationen wie Japan oder den USA ist das Stromnetz weniger gut ausgebaut als in Deutschland, wo jede Mietwohnung einen Dreiphasenanschluss für den E-Herd hat. Man kann sich also beides vorstellen: BEV und FCEV. Nur keine Verbrennungsmotoren mehr und vor allem keine Selbstzünder (daran glaubt nur der VDA).

Mit welcher Technik also wollen wir die Energiewende im Straßenverkehr bis 2050 vollziehen – oder ist das gar nicht das Ziel?

Ich skizziere vier Szenarien:

  • Batterie total

Die Fans des BEV behalten Recht. Die Batterien werden immer kleiner, leichter und preisgünstiger. Der Materialeinsatz pro Auto sinkt, die Kapazität steigt. Schon ein e-Polo wird 100 kWh haben und mit 350 kW Leistung laden können. Bordnetzspannung und C-Rate steigen. Das alles passiert langfristig und kontinuierlich, so dass auch die Stromproduktion stückweise angepasst werden kann. Und natürlich reichen 5.000 DC-Schnellladesäulen nicht. Dann werden es eben 100.000 und dazu Millionen von Garagen-Wallboxes, die in Abhängigkeit des Strommarkts sekundengenau gesteuert werden. Geht nicht? Gibt’s nicht. Die Investitionskosten sind gemessen an dem, was jedes Jahr für Mineralölprodukte ausgegeben wird, lächerlich.

  • Wenn nur die Nische bleibt

Der Kunde folgt dem Angebot der Hersteller nicht in dem gewünschten Maß. Es gefällt ihm einfach nicht, dass ein BEV im Vergleich zum klassischen Auto unflexibel ist. Für viele Anwendungen ist es dennoch brauchbar. Etwa für den typischen Überlandverkehr, das Berufspendeln oder viele Handwerker. Für alle anderen aber wird der Verbrennungsmotor (natürlich mit synthetischem Ökosprit) die erste Wahl bleiben, weil er stückweise sparsamer wird und unschlagbar billig bleibt. Nur er erfüllt das Versprechen totaler Mobilität, dass dem Auto an sich innewohnt. Ein BEV zum Preis eines Dacia Sandero (ab 6.890 Euro) ist nicht vorstellbar; es verharrt im Status des Zusatzangebots und wird kein Ersatz.

  • Nullemissionsgesetz mit BEV und FCEV

Der internationale Zeitgeist und die Rechtslage erzwingen das Nullemissionsauto. Entweder als BEV oder als FCEV. Siehe Norwegen. Das Brennstoffzellenauto, das den Anhängern Batterie-elektrischer Autos als Feind und Untoter gilt, wird als Komplementärlösung in höheren Fahrzeugklassen erfolgreich, weil es a) komfortabel in der Nutzung ist und b) die einzige Chance für die Mineralölkonzerne, im Mobilitätsmarkt überhaupt etwas zu verkaufen. Darüber hinaus wird die mit grünem Wasserstoff betriebene Brennstoffzelle als Antrieb für Nutzfahrzeuge erfolgreich, und es löst dort die Versorgungsprobleme, wo das Stromnetz minderwertig ist.

  • Das alternative Stromladeverfahren

Eine bisher lediglich erforschte Technik wie das induktive Laden während der Fahrt oder Oberleitungen setzen sich durch, weil die geteilten Kosten für die Infrastruktur letztlich günstig sind (Stichwort: Shared Economy) und auch die Nutzfahrzeuge komplett elektrifiziert werden können.

Was meinen Sie: Welches Szenario setzt sich durch? Und wie schaffen wir es, die für den Autobahnbetrieb und die Nutzfahrzeuge nötigen Energiemengen bereitzustellen?

Erschienen am 21. Februar bei heise Autos.

Bilquelle: Phoenix Contact GmbH & Co. KG

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