Die Bundesregierung will mindestens 15 Millionen vollelektrische Pkw bis 2030 auf Deutschlands Straßen bringen. Bislang sind es rund eine Million Elektroautos. Um die Potenziale der Elektromobilität voll auszuschöpfen, bedarf es nach Angaben der Bundesregierung einer auf Energie- und Ressourceneffizienz ausgerichteten Industriepolitik, maßgeschneiderter Fördermaßnahmen und einer intelligenten Kombination von ordnungspolitischen Maßnahmen und marktwirtschaftlichen Prozessen.
Auch wenn es von der Bundesregierung nicht explizit gefordert wird, was aber würde es bedeuten, wenn in Zukunft ein theoretisch “rein elektrisches” Deutschland, bestehend aus einer Flotte von 60 Millionen Autos, laden muss? Diese Frage warf Lars Schernikau [1] in einer an mich gerichteten E-Mail auf und lieferte eine Berechnung gleich mit.
Kurz gesagt: Der Spitzenleistungsbedarf müsste – allein für die E-Autos – von derzeit 77-83 GW auf 155-165 GW verdoppelt werden. Das natürlich allein auf der Basis erneuerbarer Energien, so die politische Zielsetzung.
Aber Windenergie- und Solaranlagen sind nun mal keine sicheren Stromerzeuger. Ihre Stromerzeugung ist stark fluktuierend.
Um besser zu verstehen, warum das nicht funktioniert, beginnen wir mit dem deutschen Stromsystem. Unten sehen Sie den Spitzenstrombedarf, der in der Regel im Oktober etwa 83 GW erreicht, im Dezember bis Februar (Hochwinter) erreicht er in der Regel seinen Höhepunkt bei 78-80 GW (Quelle: Statista) [2].
Unten sehen Sie auch, wie nah Deutschland an einem Problem ist (vergleichen Sie die absetzbare Kapazität mit dem Spitzenstrombedarf), wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht… Aber bitte rechnen Sie Biomasse und Wasserkraft vorerst als “zuverlässig”.
In Deutschland installierte Netto-Stromerzeugungskapazität in GW.Der deutsche Spitzenstrombedarf liegt bei ca. 83 GW ständiger Verfügbarkeit.
Um die Fragen zu den Elektrofahrzeugen genauer zu beantworten, gehen wir von sieben Annahmen aus:
- 60 Mio. Elektroautos in Deutschland
- Durchschnittliche Batteriegröße 60 kWh (moderne Teslas haben 85-100 kWh)
- Die wöchentliche Ladezeit beträgt 40 kWh (ca. 200 km pro Woche oder 10.000 km p.a.)
- Batterie wiegt 5 kg pro 1 kWh (500 kg für eine Tesla 100 kWh Batterie)
- Durchschnittlicher Erzmetallanteil von 2 % in Batterien… d.h. durchschnittliches Kupfererz, Lithiumerz, Nickelerz, Bauxiterz, Kobalterz usw. 2% Gehalt im abgebauten Erz (natürlich schwankt er sehr, sehr stark von 0,05 bis 20%)
- Durchschnittliche Ladeleistung 50 kW (Teslas Schnelllader erreichen 100 kW oder sogar 250 kW)
- 1 Tesla Gigafactory schafft es, 50 GWh Batterien p.a. zu produzieren (Tesla Berlin will auf 100 GWh verdoppeln)
Für die Berechnung ist das Ladeverhalten entscheidend: Eine Woche hat 168 Stunden, also durchschnittlich 357.000 Autos pro Stunde (60 Mio / 168 h)… Aber wie realistisch ist das wirklich?
Nehmen wir an, dass es nicht perfekt verteilt ist und 5x so viele Autos zur gleichen Spitzenzeit laden (was ich für sehr konservativ halte)
Um genau zu sein, dauert das Aufladen einer 40-kWh-Batterie mit einem 50-kW-Ladegerät 48 Minuten
Berechnung:
1.) 60 Mio Autos mit 60 kWh Batterien = 3,6 TWh Batteriekapazität insgesamt, die alle 10 Jahre ausgetauscht werden müssen, also 360 GWh pro Jahr
- Das bedeutet, dass 72 Gigafactories 1 Jahr brauchen, um dies zu produzieren, oder 7 Gigafactories würden ständig arbeiten, das ganze Jahr über, um Batterien allein für Deutschland zu produzieren
- Batterien würden 18 Mio. Tonnen wiegen
- Etwa 1 Milliarde Tonnen Rohstoffe müssten abgebaut, transportiert, verarbeitet, veredelt usw. werden, oder etwa 100 Millionen Tonnen pro Jahr (glauben Sie mir, das passiert in Deutschland nicht)
2.) Eine Ladung von 40 kWh pro Woche würde bei perfektem Abstand 357.000 Autos bedeuten, die mit einem 50-kW-Ladegerät geladen werden = 18 GW Spitzenleistung…
- Aber realistischer, wenn auch nicht perfekt verteilt (unmöglich) und nur 5x ineffizient, laden 1,8 Mio. Autos (3% der Flotte) gleichzeitig, was einem Spitzenstrombedarf von 90 GW entspricht!
Unter einer sehr positiven Annahme würde dies bedeuten, dass sich der Spitzenstrombedarf in Deutschland von derzeit 77-83 GW auf 155-165 GW verdoppeln würde…
Denken Sie daran, dass Wind und Sonne NICHT zur Spitzenleistung fähig sind… Nur Kohle, Gas, Wasserkraft, Biomasse und Kernenergie sind es.
Denken Sie auch daran, dass wir den Strombedarf dieser 7 Gigafactories, die rund um die Uhr laufen, noch NICHT berücksichtigt haben, noch nicht die Ladeinfrastruktur, Stromleitungen und mehr… Alles benötigt Energie und Rohstoffe, die erst noch gebaut werden müssen.
Ehrgeiz oder Hybris bleibt als Frage.
[1] unpopular-truth.com