Abbildung: Lithium-Ionen-Akkus

Die Energiewende verlangt den Umbau der Stromerzeugung auf regenerative Quellen. Solar- und Windenergie haben allerdings den Nachteil, nicht unbedingt dann zur Verfügung zu stehen, wenn sie benötigt werden. Stromspeicher könnten dieses Problem lösen, sind aber aufwändig. Hier kommen die Elektroautos ins Spiel, die große Akkus haben, deren Kapazitäten nicht immer ausgelastet sind…

Laden und Entladen: Elektroautos sind mobile Energiespeicher

Laden und Entladen: Elektroautos sind mobile Energiespeicher

Elektromobilität ist eine tolle Sache. Die Fahrzeuge sind sehr leise, emittieren keine Schadstoffe und sind mit einem Fahrkomfort ausgestattet, der jeden Benziner alt aussehen lässt. Sicher, noch gibt es einige Handicaps, mit denen Elektromobilisten aktuell zu kämpfen haben. Relativ teure Fahrzeuge mit Reichweiten, die nicht grade zu Fernreisen motivieren, lassen so manchen Interessierten ins Grübeln kommen.

Jedoch geht es bei der Elektromobilität, die in vielen Ländern inzwischen spezielle Förderung genießt, nicht nur um die offensichtlichen und kurzfristig zu realisierenden Umweltziele. Der Clou der Elektromobilität liegt in deren potenzieller Funktion bei der Umsetzung der Energiewende von konventioneller hin zu regenerativer Erzeugung. Denn Elektroautos könnten als eine Art riesiger Weltakku im Smart Grid fungieren.

Um das zu erklären, muss man etwas weiter ausholen.

Nachteil der Energiewende: Die zeitliche Disparität von Erzeugung und Verbrauch

Die Erzeugung von Energie aus Sonne und Wind ist äußerst umweltfreundlich, hat aber einen kleinen Haken: Der Strom wird nicht unbedingt dann erzeugt, wenn er gebraucht wird. Dass die Erzeugung von Strom, bzw. dessen Bereitstellung, mit seinem Verbrauch in Sekundenbruchteilen zusammenpassen müssen, ist jedoch ein unumstößliches Gesetz der Stromwirtschaft.

Anders als Kraftwerke erzeugen Sonne und Wind aber Strom, wie es ihnen passt. Auf die Anforderungen aus dem Verbrauch nehmen sie keine Rücksicht. Sicher, die Photovoltaik hat den Vorteil, dass sie besonders dann viel Strom liefert, wenn erfahrungsgemäß auch im Verbrauch Spitzenzeiten vorliegen, nämlich in den Mittagsstunden. Aber wenn sich die Wolken vor die Sonne schieben, geht dann eben nichts.

Und was passiert, wenn die Sonne voll vom Himmel strahlt und obendrein eine frische Brise die Windkraftanlagen antreibt? Dann wird schon heute zeitweise mehr Strom produziert, als verbraucht werden kann. Zwischenfazit: Bei regenerativer Energieerzeugung passen zeitlich die Produktion und der Konsum von Strom nicht notwendigerweise zusammen.

Wir brauchen Speicher!

Wie kann man das Problem der zeitlichen Disparität von Erzeugung und Verbrauch lösen? Die Antwort lautet: Durch Stromspeicher. Traditionell hat es, allerdings in kleinem Maßstab, schon immer Stromspeicher gegeben. Zumeist handelt es sich um Pumpspeicherkraftwerke. Bei diesen Anlagen wird bei Stromüberfluss Wasser ein Gefälle hochgepumpt, das dann bei Strommangel wieder abgelassen und durch stromerzeugende Turbinen gejagt wird.

Um europäische Industriegesellschaften mit Speicherlösungen zu versorgen, reichen die bestehenden Speicherlösungen allerdings bei weitem nicht aus. Ein Professor der FH Furtwangen hat ausgerechnet, dass man für die zweitägige Sicherstellung der deutschen Stromversorgung den gesamten Schwarzwald zum Pumpspeicherwerk umbauen müsste. Das klingt wenig realistisch.

Wissenschaftler auf der ganzen Welt forschen daher an Speicherlösungen. Mit hohem Druck in unterirdische Kavernen verpresste Luft, energieaufnehmende Salze, garagengroße Lithium-Ionen-Akkus, ein ganzer Kreislauf aus Wasserstoff – Ideen gibt es viele, die eine durchschlagende Speicherlösung bisher nicht.

Elektroautos: Stromspeicher auf Rädern

Elektroautos: rollende Akkus

Elektroautos: rollende Akkus

Elektrische Fahrzeuge sind ja im Prinzip nichts anderes als rollende Akkus. Ein moderner, elektrischer Mittelklassewagen verfügt in der Regel über ein Akkusystem mit einer Kapazität von 20 bis 30 kWh. Bei Reichweiten von 100 bis 150 km liegt der Verbrauch also irgendwo bei 15 bis 20 kWh auf 100 Kilometer.

Die Idee ist jetzt, brach liegende Batteriekapazitäten der Elektroautos als kurzfristige Stromspeicher für das Stromnetz zu nutzen. Der Fachbegriff für diese Technik lautet „bidirektionales Laden“ – Laden in zwei Richtungen.

Wenn man diese Idee in der Öffentlichkeit vorstellt, ist die Skepsis zumeist mit den Händen greifen, denn viele schreckt die Vorstellung, dann keinen Strom in den Akkus ihres Fahrzeugs zu haben, wenn sie losfahren wollen.

Aber die Szenarien des bidirektionalen Ladens sind doch etwas komplexer, und diese Angst muss keiner haben. Denn dieses Konzept funktioniert nur als Teil des Smart Grid, des intelligenten Stromnetzes der Zukunft. Die Intelligenz des Smart Grid beruht auf Informationen über den Ist-Zustand des Netzes und über dessen zukünftigen Status. Die Informationen über die Zukunft beruhen auf Erfahrungswerten oder sollen von den Verbrauchern selbst eingespeist werden.

Szenario der Elektromobilität im Smart Grid

Ein Szenario für das Elektroauto als Stromspeicher im Smart Grid könnte sich also in etwa so darstellen:

  • Morgens fährt der Elektromobilist mit seinem Elektroauto zur Arbeit. Wie in den allermeisten Fällen handelt es sich nur um eine kurze Strecke, sagen wir mal 30 Kilometer. Der Akku seines Fahrzeugs ist bei Ankunft am Arbeitsplatz so gut wie leer.
  • Der E-Auto-Besitzer schließt sein Auto auf dem Parkplatz seines Arbeitgebers an eine Ladestation an. Es handelt sich um einen sonnigen Tag und eine frische Brise weht obendrein. Optimale Bedingungen für die regenerativen Energien: Die Solaranlagen brutzeln, die Windräder drehen sich unerbittlich. Es gibt billigen Strom im Überfluss. Die Autoakkus laden sich voll und der Preis für den Strom, der sich aus Angebot und Nachfrage regelt, ist niedrig.
  • Unser Beispielfahrer stromert abends brav nach Hause und schließt sein Auto an seine Wallbox an, der Ladestation für Zuhause. Mit einer Smartphone-App teilt er dem Stromnetz mit, dass er auch morgen wieder nur zur Arbeit fährt. Das Smart Grid kann also seinen Akku zu Hälfte nutzen, um Strom zu entnehmen, denn leider wird es im Oktober schon früh dunkel und obendrein ist der Wind abgeflaut. Der Strom ist daher teuer heute Nacht, und unser Autobesitzer kann seinen tagsüber günstig eingekauften Strom nun sogar profitabel verkaufen…

Die Zukunft ist machbar

Es wird klar, dass dieses Szenario auf einigen Voraussetzungen beruht, die aktuell noch nicht umgesetzt sind. Zum Beispiel sind echtzeitgenaue Preissignale der Energieversorger, um das Verhalten der Stromverbraucher in für das Stromnetz günstige Bahnen zu lenken, aktuell noch reine Zukunftsmusik.

Die Technik des bidirektionalen Ladens jedoch existiert bereits und könnte bei millionenfacher Verbreitung elektrisch angetriebener Fahrzeuge schnell Realität werden.

Das wäre wirklich die beste aller Welten: hoch effizient organisierte, saubere Mobilität für Millionen Menschen…

Fotos: Dirk Baranek

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