Prof. Lesch, Elektrotechnik und die Ladesäulen

Prof. Lesch, Elektrotechnik und die Ladesäulen
Prof. Lesch und das Laden von E-Autos
20.11.2019 – Gastbeitrag von Axel Evers

Axel Evers

Derzeit geistert ein Video von Prof. Dr. Harald Lesch durch die sozialen Medien, in dem er behauptet, dass für die von der Bundesregierung geplanten 1 Mio Ladesäulen (die jede mit 350kW laden sollen) eine horrende elektrische Leistung von 350 GW notwendig wäre. Diese könnten wir ja gar nicht liefern.

Nun, Herr Lesch – so sehr ich Sie auch schätze und achte – damit haben Sie zur Verunsicherung der Bevölkerung beigetragen und dem fortschreitenden Umweltbewusstsein einen Bärendienst erwiesen!

Es ist richtig, dass wir diese 350 GW nicht zur Verfügung stellen können. Wollen und müssen wir aber doch gar nicht!

Hintergrund ist das bereits recht gut erforschte Ladeverhalten von Elektrofahrzeugen. Diese E-Fahrzeuge müssen in den seltensten Fällen schnell geladen werden. In der Praxis reicht im Alltag eine Ladeleistung von 11 bis 22kW, um die benötigte Reichweiten in adäquater Zeit wieder nachladen zu können. Nur auf Reisen bzw. auf längeren Strecken ist tatsächlich eine Schnellladung erforderlich. Die avisierte Ladeleistung von 350kW ist technisch bei den heute erhältlichen Fahrzeugen noch gar nicht möglich. Ein durchschnittliches E-Auto kann maximal mit 120-150kW geladen werden. Aber sei es drum, für unsere erste Bedarfsrechnung nehmen wir mal die 350KW an.

Die Bundesregierung plant also, bis 2030 einen Zielkorridor von 1 Mio Ladesäulen aufzustellen. Davon werden etwa 990.000 Stück Geräte sein, die wahlweise mit 11kW oder 22kW Ladeleistungen aufwarten. In der Praxis werden sich diese beiden Typen vermutlich die Waage halten. Somit ist der Durchschnitt der Langsamlader 16,5 kW. Vergessen haben wir bei den Langsamladern die zig-Millionen Schuko- und CEE-Steckdosen, an denen ebenfalls Fahrzeuge mit 3,4 bis 6,4 kW ohne Probleme geladen werden können.

Diese lassen wir bei unserer Betrachtung einmal außen vor, denn da können wir die Leistung heute schon problemlos zur Verfügung stellen.

Wenn man nun 990.000 Säulen mit je 16,5kW und 10.000 Säulen je 350kW installiert, haben wir einen maximalen Höchstbedarf von genau 19,835 GW, gerundet 20 GW!
17 einhalb mal weniger als Herr Lesch prognostiziert! In der Praxis ist der Bedarf nochmals geringer, da es derzeit keine Autos gibt, die derartig schnell laden können.

Somit wird der realistische Leistungsbedarf sich etwa bei 17-18 GW einpendeln.

Stop! Was sagt uns diese Zahl? Diese Leistung müssten wir zur Verfügung stellen, wenn ALLE Ladesäulen gleichzeitig benutzt werden! Das ist schon einmal sehr unwahrscheinlich!

An dieser Stelle einmal ein kleiner Exkurs:

Im gesamten Jahr 2018 produzierten wir in Deutschland brutto etwa 541,88 TWh Strom. Also benötigten wir dafür eine gesamte Kraftwerksleistung von durchschnittlich 0,0619 TW, also 61,9 GW. Wenn man aber weiß, dass Deutschland heute eine gesicherte (Kraftwerks)Leistung von ca. 90 GW hat, die jeden Moment zur Verfügung stehen könnte, so ist rein mathematisch der Betrieb von der gesamten geplanten Infrastruktur mit dem heutigen Strommix bereits möglich!

Es geht noch weiter: Wo stehen die Säulen überhaupt?

Widmen wir uns zunächst mal den Schnelladesäulen.
Entlang den Autobahnen und Schnellstraßen gibt es derzeit knapp 600 Autobahnraststätten und Autohöfe. Wenn dort nun 80% der Schnellader (=8000 Lader) installiert werden würden, so bekäme jede Liegenschaft etwa 13,3 Schnellader ab!

Bei den Standard-Ladesäulen ist die Situation noch entspannter. Laut statistischem Bundesamt gibt es in Deutschland etwa 413.000 km Gemeindestraßen. Wollten wir nur 75% der geplanten Standardladesäulen (=742.500) an diesen Straßen installieren, so würden alle 556 Meter eine Säule stehen! Die restlichen 248.000 Säulen stehen in Wohngebieten oder an Einkaufszentren, bei Arbeitgebern usw…

Jetzt wird‘s spannend: Wieviele Elektroautos können wir erwarten?

In diesem Punkt sind sich viele Experten einig: Es macht keinen Sinn, den Verbrenner 1:1 gegen Elektroautos zu ersetzen. Geographen, Mobilitätsforscher und Städteplaner glauben, dass ab dem Jahre 2035 bis 2040 die
PKW-Quote sich bei etwa 150-200 Fahrzeugen pro 1000 Einwohner einpendeln wird. Dabei ist das autonome Fahren noch gar nicht mit berücksichtigt. Langfristig steigert diese Art der Mobilität die Effizienz noch zusätzlich. So wird sich ab 2060 bis 2070 die PKW-Dichte unter 120 Autos pro 1000 Einwohner senken können.

Derzeit legt jedes der ca. 47,1 Millionen Autos etwa 14.200 km im Jahr zurück. Wenn diese Fahrzeuge alles Elektroautos wären und pro 100km etwa durchschnittlich 19 kWh benötigten, so würde diese gesamte Flotte etwa 127 TWh Strom benötigen.

Heruntergebrochen auf den Leistungsbedarf würde man mit ca. 14,5 GW Kraftwerksleistung die derzeitige Flotte elektrisch betreiben können.

Gehen wir nun für die Zukunft von einer Quote von 200 PKW pro 1000 Einwohner aus. Gleichzeitig wird jedoch die Fahrleistung des einzelnen Autos bis 2040 um ca. 20% zunehmen, da die Nutzung durch die Akzeptanz z.B. von Car-Sharing Konzepten oder Sammelruftaxis und damit die Effizienz des eingesetzten Materials gesteigert wird. Gleichzeitig reduziert sich die Bevölkerung Deutschlands von derzeit knapp 81 Millionen Einwohner auf etwa 79 Mio. Personen im Jahr 2040.

Auch der Energieverbrauch der Fahrzeuge wird sich durch geeignete konstruktive Verbesserungen reduzieren. Eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 10-15% kann daher bis 2040 getrost angenommen werden.

Somit kann man auch hier den Energieverbrauch sowie die benötigte Kraftwerksleistung recht gut berechnen:
200 * (79 Mio/1000) = 15,8 Mio Fahrzeuge. Fahrleistung: 14200km *1,20= 17.040km:
Energieverbrauch: 19 kWh/100km * 0,875 = 16,625 kWh/100km
Energieverbrauch 15,8 Mio PKW * (16,625*170,4) = 44.759.820.000 kWh = 44,76 TWh.

Die benötigte Kraftwerksleistung sinkt demzufolge auf 5,1GW!

In einem Feldversuch des Stromversorgers EnBW in Ostfildern bei Stuttgart stellte man fest, dass von 10 Autos nie mehr wie 5 Fahrzeuge gleichzeitig laden. Also ist die Gleichzeitigkeitsquote 50%.

Eine Million Ladesäulen für 15,8 Millionen Autos heißt eine Belegungsquote von knapp 16 Autos pro Säule.

17.000 km durchschnittliche Fahrleistung pro Jahr bedeutet eine tägliche Strecke von unter 50km, die jedes Auto künftig zurücklegen wird. Durch die fortschreitende Verbesserung der Batterietechnologie ist eine signifikante Reichweitensteigerung zu erwarten. Im Durchschnitt werden 2040 Elektro-PKW eine Reichweite von mindestens 250-300 Kilometern haben. Damit muss ein Auto alle fünf bis sechs Tage an die Säule.
Deshalb sinkt die Belegungsfrequenz jeder Säule noch einmal drastisch. Jeden Tag muss jede Säule im Durchschnitt 3,2 Ladevorgänge bedienen! Diese dauern dann etwa zwei bis vier Stunden, so dass eine tägliche Belegungsdauer von etwa zehn bis elf Stunden pro Säule herauskommt.

Fazit:

Prof. Lesch irrt hier ganz gewaltig! Er geht davon aus, dass die Anschlussleistung der Ladesäulen immer und überall zu jedem Zeitpunkt zur Verfügung stehen muss. Dabei macht er einen verhängnisvollen Fehler: Er setzt voraus, dass an allen Punkten die Schnellladeleistung von 350kW zur Verfügung gestellt werden muss. Wie oben gezeigt, ist dies nicht richtig und zielführend. Ähnlich wie die Steckdosen in der Wohnung fungieren Ladesäulen als Schnittstellen für den Anschluss von Elektrogeräten. Genau wie in der Wohnung werden auch nie alle Ladesäulen gleichzeitig belegt sein. Und wenn man die zukünftige Entwicklung der Elektromobilität sieht, so stellt man fest, dass einzig und allein die erforderliche Stromaufnahme der einzelnen Fahrzeuge für die Stabilität der Stromnetze relevant ist.

Und wenn die Bundesregierung gemeinsam mit den Energieversorgern den Weg hin zu einem intelligenten Lastmanagement (Smart Grid) findet, so wird auch die notwendige Ertüchtigung des Netzes in engen Grenzen bleiben, da die Investitionen nur auf das unbedingt Notwendige beschränkt werden können.

Bindlach, 19.11.2019, Axel Evers

Harald Lesch mit seinen Falschaussagen zur Ladung von E-Autos

Anmerkung Redaktion Energiewende-Rocken. Prof. Lesch wirbt in dem Video ebenfalls für die Brennstoffzelle in PKWs. Dass das der falsche Weg für die Energiewende ist, ergibt sich aus der mehrfach höheren Energiemenge zur Herstellung des Wasserstoffs. Zusätzlich aber ergibt sich ein Effekt, den viele nicht kennen. Die Brennstoffzelle im PKW wird sich in Deutschland und vermutlich auch in der Welt nicht durchsetzen rein aus preislichen Gründen, zumindest nicht in den nächsten 10 Jahren. Dass bedeutet aber, dass in dieser Zeit das E-Auto, bzw. die Akkus sehr große Fortschritte erreichen werden, denn hier steckt das große Entwicklungspotential, dass sie letztendlich doch wesentlich billigere Alternative darstellen. Hierzu unser Artikel:

Die vorläufig endgültige Abrechnung mit der Brennstoffzelle

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