Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/stromversorgung-das-maerchen-vom-blackout-durch-elektroautos-1808-135930.html    Veröffentlicht: 13.08.2018 09:00    Kurz-URL: https://glm.io/135930

Stromversorgung

Das Märchen vom Blackout durch Elektroautos

Die massenhafte Verbreitung von Elektroautos stellt das Stromnetz vor neue Herausforderungen. Doch verschiedenen Untersuchungen zufolge sind diese längst nicht so gravierend, wie von Kritikern befürchtet.

Wie viele Elektroautos kann das deutsche Stromnetz verkraften? Zwar lässt der Verkaufsboom immer noch auf sich warten, doch im kommenden Jahrzehnt könnte der Anteil batteriegetriebener Fahrzeuge deutlich steigen. Während einige Studien vor "flächendeckenden Stromausfällen" durch überlastete Netze warnen, sehen andere Experten das Thema gelassener. Der Geschäftsführer der Stromnetz Berlin GmbH, Thomas Schäfer, spricht sogar von einem "'Märchen' vom Black Out".

Das Problem bei den derzeitigen Prognosen: Niemand weiß, wie sich der Marktanteil der Elektroautos in den kommenden Jahrzehnten tatsächlich entwickeln wird. Eine Studie der Unternehmensberatung Oliver Wyman zusammen mit der TU München geht davon aus, dass bis zum Jahr 2035 mehr als jedes dritte Auto auf deutschen Straßen elektrisch angetrieben wird. Demgegenüber erwarten die Berater von McKinsey in einer Studie bis 2030 lediglich einen Anteil von sieben Prozent. Stromnetz Berlin prognostiziert diesen bundesweiten Anteil in einem Vortrag (PDF) schon für das Jahr 2025.

Spitzenbedarf steigt nur geringfügig

Was ebenfalls unklar ist: Wo und wann werden die Fahrer ihre Autos aufladen? Das hängt stark von der Batterietechnik ab. Sollte es in 10 bis 20 Jahren möglich sein, die Batterie mit 500 Kilowatt in wenigen Minuten an einem Schnelllader zu füllen, dürften Wallboxen in den eigenen vier Wänden nicht mehr so nötig sein wie heutzutage. Man kann zudem davon ausgehen, dass die öffentliche Ladeinfrastruktur künftig deutlich besser ausgebaut sein wird, als es derzeit der Fall ist.

Zumindest was die Auswirkungen auf nationaler Ebene angeht, gibt McKinsey in seiner Studie Entwarnung. Der Untersuchung zufolge hat sogar ein Marktanteil von 40 Prozent an Elektroautos, der in Deutschland für das Jahr 2050 angenommen wird, lediglich einen höheren Leistungsbedarf von vier Prozent zur Folge, was 20 Gigawatt entspricht.

Lokale Lastspitzen könnten stärker steigen

Die Autoren der Studie gehen davon aus, dass dieser zusätzliche Energiebedarf von etwa 40 Terawattstunden jährlich fast vollständig durch erneuerbare Energien wie Solaranlagen und Windräder gedeckt werden könnte. Einen großen Einfluss auf die sogenannte Lastkurve im Verlaufe des Tages wird nicht gesehen. Die Spitzenleistung, die das Netz zur Verfügung stellen müsse, werde vermutlich nur um fünf Prozent im Jahr 2050 steigen. Im Jahr 2030 - bei einem angenommenen Marktanteil der Elektroautos von sieben Prozent - liege der Anstieg nur bei einem Prozent. Diese Anstiege werde das Stromnetz problemlos verkraften, heißt es.

Anders könnte es jedoch auf lokaler Ebene aussehen. Hier geht die Studie davon aus, dass viele Elektroautos abends nach Feierabend von den Haltern zu Hause aufgeladen werden. Dies könnte die Lastspitze am Abend deutlich in die Höhe treiben. Allerdings nicht überall. Das liege daran, dass der Anteil der Elektroautos sich nicht gleichmäßig über das Land verteile, sondern vermutlich in bestimmten städtischen oder vorstädtischen Gebieten konzentriere. Auch die Wyman-Studie geht von lokalen "E-Mobilitäts-Hotspots" aus, auf die sich die Netzbetreiber einstellen müssten.

Studie warnt vor Überlastung

Laut McKinsey können sich die Lastspitzen abends um 30 Prozent erhöhen, wenn jeder vierte Haushalt in einem Wohngebiet über ein Elektroauto verfügt. Die Wyman-Studie geht davon aus, dass bei einem lokalen Netz von 120 Haushalten schon 36 Elektroautos (30 Prozent) ausreichten, das Netz zu überlasten. "Schon jetzt besteht für die Akteure akuter Handlungsbedarf, da beim Netzausbau mit erheblichen Vorlaufzeiten zu rechnen ist", warnen die Autoren.

Stromnetz Berlin sieht das offenbar anders. Selbst wenn die Zahl der Elektroautos in Berlin von derzeit 1.700 auf 250.000 steige, was einem Anteil von 20 Prozent entspreche, ergebe sich dadurch nur eine Mehrbelastung von 150 Megawatt (korrekt: MVA). Dies mache fünf Prozent der Berliner Höchstlast aus. Die zusätzliche Kapazität von 1,8 MVA pro Umspannwerk sei bereits vorhanden. Daher seien keine strukturellen Erweiterungen im Hoch- und Mittelspannungsnetz erforderlich, sagte Schäfer auf der Hauptstadtkonferenz Elektromobilität im April dieses Jahres.

Technische Lösungen möglich

Allerdings räumt auch Schäfer ein: Im Niederspannungsnetz könnte es in bestimmten Gebieten Probleme geben. Ebenfalls könnte es erforderlich sein, Hausanschlüsse zu verstärken. Die Netzbetreiber müssen zudem mit den zu erwartenden Schieflasten umgehen können, wenn es zu viele Elektroautos gibt, die nur einphasig geladen werden. Nach Angaben von Vattenfall wird für solche Situationen bereits eine automatische Schieflasterkennung und Phasenvertauschung entwickelt. Experimentiert wird auch mit einer Kompensation durch die Einspeisung von Strömen, die um 180 Grad gedreht sind.

Ebenfalls ist es nicht so, dass es für die zu erwartenden Mehrbelastungen keine technischen Lösungen gibt. Die Schlagwörter lauten dabei: Digitalisierung und Flexibilisierung. Mit Hilfe von Lastmanagement und zeitabhängigen Tarifen könnte erreicht werden, dass sich die Lastspitzen nur unwesentlich erhöhen und kein flächendeckender Netzausbau erforderlich ist, wie es den Verteilnetzbetreibern am liebsten wäre.

Solarenergie und Batteriepuffer gegen Lastspitzen

Das schlagen daher auch die Studien der Unternehmensberater vor. Für McKinsey wäre es beispielsweise sinnvoll, lokale Energiespeicher in die Niederspannungsnetze einzufügen, die Lastspitzen abfangen könnten. Mit dem Sinken der Batteriepreise würden solche Systeme zunehmend attraktiver. Möglich seien auch Blockheizkraftwerke, die nicht nur den Ladestrom für Elektroautos liefern, sondern mit ihrer Abwärme gleichzeitig Gebäude heizen könnten.

Die Wyman-Studie geht von Investitionskosten in Höhe von elf Milliarden Euro für die Netzbetreiber aus, wenn die Elektroautoquote auf 50 Prozent steigen sollte. Eine Alternative für den teuren Netzausbau könnte die vermehrte Nutzung der Solarenergie sein. "Technisch kann die Kombination von lokalen Speichern mit Photovoltaikanlagen als Puffer genutzt werden, um Überlastungen der Netze an kritischen Zeitpunkten zu vermeiden", heißt es. Dieses Konzept sei aufgrund der witterungsbedingten Schwankungen jedoch keine "alleinige Alternative" zum Netzausbau.

Lademanagement als Alternative zum Netzausbau

Gangbar und wirtschaftlich sinnvoll sei hingegen eine Flexibilisierung des Ladevorgangs. Schon wenn 30 Prozent der Elektroautobesitzer sich daran beteiligten, könne die kritische Spitzenlast erheblich reduziert werden. "Gelingt es den Netzbetreibern, mindestens 92,5 Prozent der Besitzer von E-Fahrzeugen für das flexible Laden zu gewinnen, wird ein Ausbau des Netzes überflüssig, selbst wenn die E-Auto-Quote 100 Prozent beträgt", heißt es.

Die Studie übersieht indes, dass die Netzbetreiber gar nicht den Strom liefern. Unabhängige Stromlieferanten haben jedoch zunächst kein Interesse daran, den Strombedarf ihrer Kunden zu begrenzen. Für sie ist es eher sinnvoll, die Energie dann zu liefern, wenn sie am Markt günstig vorhanden ist. Die Möglichkeiten für ein ferngesteuertes Lastmanagement der Kunden ist jedoch begrenzt, wenn ein Anbieter in einem bestimmten Gebiet nur wenige Anschlüsse versorgt.

Ladeleistung entscheidender Faktor

Die Bundesnetzagentur befürchtet daher in einer Studie (PDF), dass es zu Monopolbildungen in bestimmten Gebieten kommt, in denen ein Anbieter bereits stark vertreten ist. Wer viele Kunden hat, kann den Strom besser verteilen und den Kunden daher höhere Maximalleistungen erlauben. Auf diese Problematik gehen die Untersuchungen von McKinsey und Wyman jedoch nicht ein.

Was ebenfalls nicht berücksichtigt wird: die Leistung der privaten Wallboxen in den Häusern. Es ist jedoch entscheidend für die Auslastung der Netze, ob die Halter ihre Autos dreiphasig mit 11 Kilowatt oder nur einphasig mit 3,7 Kilowatt aufladen. Das geht aus einer Studie der TU Berlin hervor, die Golem.de vorliegt.

Die Autoren gehen dabei davon aus, dass in einem urbanen Niederspannungsnetz selbst bei einer Durchdringung von 50 Prozent alle Autos gleichzeitig laden könnten, wenn die Leistung auf 3,7 kW begrenzt würde. Selbst unter Berücksichtigung von öffentlichen Ladestationen mit 22 kW könnte das Netz noch eine Durchdringung von 100 Prozent verkraften, wenn Gleichzeitigkeitsfaktoren angenommen würden. Bei einem gleichzeitigen Laden von 50 Prozent aller Säulen würde die nominale Trafoleistung jedoch um fast das Dreifache überschritten.

Suburbane Netze stärker belastet

In suburbanen Niederspannungsnetzen rechnen die Autoren jedoch mit einer schnelleren Überlastung. Hier könnte es bei einer Durchdringung von 100 Prozent und unter Berücksichtigung von Gleichzeitigkeitsfaktoren schon zu Überlast kommen. Nur eine Beschränkung aller Ladepunkte auf 3,7 kW sei dann vom Netz zu verkraften. Das liege daran, dass es in suburbanen Gebieten durchschnittlich mehr Fahrzeuge pro Haushalt gebe und sich das Nutzerverhalten unterscheide. Zudem gehen die Autoren davon aus, dass es in suburbanen Netzen eher zu einer Schieflastproblematik kommt und sich die Stromqualität unzulässig verschlechtern könnte. Sie empfehlen daher den Netzbetreibern abschließend, gerade in solchen Gebieten vermehrt in die Überwachung ihrer Umspannwerke oder Trafostationen zu investieren.

Neben theoretischen Arbeiten auf Basis von Simulationen gibt es bereits ein praktisches Pilotprojekt. So hat der Energieversorger EnBW in Ostfildern bei Stuttgart zehn Familien einer Straße mit einem Elektroauto ausgestattet. Ein halbes Jahr lang sollen sie im Realbetrieb testen, wie sich die zusätzlichen Verbraucher auf das lokale Stromnetz auswirken. Die Firmentochter Netze BW will den Angaben zufolge dabei ebenfalls herausfinden, ob durch den Einsatz von Batteriespeichern bei Bedarf die Netzstabilität verbessert werden kann. "Auf der E-Mobility Allee werden sich schon bald die ersten zielführenden Antworten auf diese Zukunftsfragen finden", hieß es Ende Mai 2018.

Dass es tatsächlich wegen der Elektroautos zu lokalen oder gar flächendeckenden Stromausfällen kommen wird, scheint angesichts der bisher vorgelegten Studien eher unwahrscheinlich. Es könnte aber gut möglich sein, dass nicht jeder sein Elektroauto zu Hause so schnell laden können wird, wie er es bisweilen gerne hätte. Das könnte nicht nur für größere Garagen gelten, sondern auch für einzelne Hausanschlüsse. Entscheidend für die Verbreitung der Elektromobilität dürfte aber sein, dass man sein Auto überhaupt zu Hause aufladen kann. Das ist häufig genug ein Problem. Nun soll eine Bund-Länder-Arbeitsgruppe eine bessere rechtliche Lösung erarbeiten.  (fg)


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