Elektroautos können Stromnetzschwankungen ausgleichen, indem die Batterien dann geladen werden, wenn erneuerbare Energien für einen Überschuss sorgen, und Strom ins Netz abgeben, wenn die Fahrzeuge herumstehen.
Die Automobilindustrie stellt sich immer schneller auf die Elektrifizierung ein. In praktisch allen reifen Märkten sind die Zahl der Elektrofahrzeuge und der Anteil der verkauften Neufahrzeuge zuletzt gewachsen.
Laut dem „Electric Vehicle Outlook 2021“ von BloombergNEF (BNEF) „sind [heute] 12 Millionen elektrische Pkw, eine Million elektrische Nutzfahrzeuge und mehr als 260 Millionen elektrische Zwei- und Dreiräder auf den Straßen der Welt unterwegs. … Der Absatz von elektrischen Pkw dürfte in den nächsten Jahren stark ansteigen, von 3,1 Millionen Einheiten im Jahr 2020 auf geschätzte 14 Millionen im Jahr 2025. Elektrische Lkw jeder Größe werden für bestimmte Verkehre in den 2020ern zur günstigsten Option werden.“
Das sind gute Neuigkeiten für die Umwelt, denn auf diese Weise wird die Schadstoffbelastung in Städten deutlich gesenkt. Doch bis wir unsere Energie primär aus erneuerbaren Quellen erzeugen, nehmen andere Formen der Umweltverschmutzung zu.
Der aktuelle Energiemix ist nicht bereit für die massive Verbreitung von Elektrofahrzeugen
Die Erzeugung von Strom für Elektrofahrzeuge stellt in vielen Märkten noch ein Problem dar. Ein Großteil der benötigten Energie wird aus Kohle- und Gaskraftwerken und Müllverbrennungsanlagen gewonnen. Für dieses Problem gibt es keine einfache Lösung, wenn man nicht einfach die bestehenden Kraftwerke abschalten und durch regenerative Quellen ersetzen will und kann.
Laut dem jüngsten „Energy Outlook“ von BNEF stammten im Jahr 2019 insgesamt 83 % der erzeugten Elektrizität aus fossilen Brennstoffen, 5 % aus Atomkraftwerken und nur 12 % aus erneuerbaren Quellen.
Auf dem letzten Innovate4Climate-Gipfel der World Bank in Singapur brachte John Roome, Regionalleiter für nachhaltige Entwicklung bei World Bank, vor, dass in einem Land wie Polen, in dem 37,9 % der Pkw 20 Jahre oder älter sind, ein Austausch der Hälfte dieser Pkw gegen Elektrofahrzeuge zu sehr viel größeren Umweltproblemen führen könnte, als damit gelöst werden sollen. Der Grund dafür ist, dass Polen im Jahr 2020 lediglich 15 % des eigenen Strombedarfs aus erneuerbaren Quellen deckte. Für den Rest wurden fossile Brennstoffe, allen voran Kohle, verfeuert.
Ein vollelektrisches Fahrzeug benötigt etwa 20 kWh pro 100 km. Es ist durchaus fair, zu folgern, dass Elektrofahrzeuge dieselbe Menge an CO2 wie Benzin- oder Dieselfahrzeuge ausstoßen könnten, wenn Kohle als Energiequelle zum Einsatz kommt.
In Deutschland, dem Land mit der höchsten Photovoltaikkapazität in der Europäischen Union (53.783 MW/Jahr, Stand Ende November 2020) könnte ein rascher Umstieg auf Elektromobilität zu einer höheren Abhängigkeit bei Erdgasimporten führen, sofern das Land den Betrieb sämtlicher Kohlekraftwerke bis 2030 einstellen will. Bloomberg schätzt, dass Elektrofahrzeuge bis 2025 einen Verkaufsanteil von 40 % erreichen werden.
Zum Glück sind immer weniger Industrienationen bei der Stromerzeugung auf Kohle angewiesen. Wie erwähnt plant Deutschland, die Kohlekraftwerke bis 2030 stillzulegen. Doch heute stammen noch 30 % des Stroms aus diesen Kraftwerken.
Batterien auf Rädern, perfekt für erneuerbare Energien
Zu den größten Herausforderungen beim Umstieg auf erneuerbare Energien gehört deren Speicherung. Mit fossilen Brennstoffen kann praktisch überall und jederzeit spontan die Stromerzeugung hochgefahren werden. Wenn ein städtisches oder regionales Stromnetz zu einem bestimmten Zeitpunkt 100 MW zusätzlich benötigt, können Kohle- und Gaskraftwerke diesen Bedarf binnen Stunden decken, sofern die nötige Kapazität vorhanden ist. Wird die Zusatzleistung nicht mehr benötigt, beispielsweise in der Nacht, können die Stromerzeuger vom Netz genommen oder bedarfsgesteuert abgeschaltet werden.
Erneuerbare Energien, allen voran Wind und Sonne, sind schwer zu steuern. Zu manchen Zeiten reicht die Produktion nicht aus, um andere Energieformen zu ersetzen, zu anderen Zeiten steht viel zu viel Leistung zur Verfügung, sodass diese nutzlos verpufft oder die Anlagen gedrosselt werden müssen.
Bisher werden erneuerbare Energien normalerweise in Batterien zwischengespeichert, die mit dem Stromnetz verbunden sind. Wenn die Stromerzeugung aus Sonnen- und Windkraft den Strombedarf übersteigt, wird Energie sozusagen zwischengelagert. Auf diese Weise kann die Sonnenenergie des Tages nachts oder bei bewölktem Himmel genutzt werden.
Leider kosten Batterien viel Geld in der Herstellung und Bereitstellung. Das würde sich nicht rechnen.
Die Lösung liegt in den neuen Anlagen und Werken für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge, die derzeit weltweit neu gebaut werden. Letztendlich können diese Batterien mehrere Nutzungszyklen durchlaufen und so dabei helfen, Schwankungen im Stromnetz auszugleichen und erneuerbare Energie zu speichern.
In Elektrofahrzeugen verbaute Batterien können im Rahmen eines Vehicle-to-Grid-Konzepts (V2G) einen Teil der darin gespeicherten Energie bei Bedarf ins Stromnetz einspeisen, wenn die Fahrzeuge mit einem Ladeanschluss verbunden sind und nicht benötigt werden.
Wenn irgendwann die Restkapazität der Batterien unter einen bestimmten Wert sinkt, können sie an einem vom Netzbetreiber betreuten Standort als Speichermedien für Produktionsüberschüsse zum Einsatz kommen. Wenn die Batterien nach mehreren Jahren kontinuierlichen Gebrauchs erschöpft sind, lassen sie sich recyceln. Viele der Komponenten und Mineralien können bei der Herstellung neuer Batterien wiederverwendet werden.
Der Markt für Lithium-Ionen-Batterien als Energiespeicher wird bis 2040 etwa 20 Milliarden US-Dollar pro Jahr wert sein – gegenüber heute eine Verzehnfachung.
Der Weg zur Nachhaltigkeit
Die Automobilindustrie befindet sich in einem Wandel: von Verbrennungsmotoren hin zu Elektrofahrzeugen. Viele Hersteller, darunter Ford, GM, Renault und Volkswagen, bieten bereits mehrere Elektromodelle an und haben sich dazu verpflichtet, die Herstellung von Verbrennern innerhalb eines Jahrzehnts einzustellen.
Gleichzeitig sind erneuerbare Energien weltweit auf dem Vormarsch, aber noch nicht in dem Maße verfügbar, wie es für die große Zahl der Elektrofahrzeuge, die 2030 auf unseren Straßen unterwegs sein dürften, erforderlich ist.
Außerdem sind Regierungen in allen Ländern gefordert, den Wechsel zu schweren elektrischen Nutzfahrzeugen dringend zu fördern, da gerade dieser Sektor noch weit vom Null-Emissionen-Ziel entfernt ist. Regierungen müssen sich mit Anreizen beschäftigen, die den Frachtverkehr von der Straße auf die Schiene und hin zu kleineren Lkw verschieben, denn dort ist die Elektrifizierung schneller möglich.
Damit die Zukunft der Elektrofahrzeuge nachhaltig gestaltet werden kann, müssen Hersteller, Regierungen, Energieversorger und andere Beteiligte gemeinsam eine Infrastruktur entwickeln, die bis 2030 Elektrofahrzeuge mit 100 % sauberer Energie versorgen kann.