Sektorenkopplung

Laden. Planen. Spass haben! Elektromobilität ist viel mehr als nur ein neues Auto: es ist die mobile Zukunft. Immer mehr Strom in Deutschland ist dabei Ökostrom. So produzieren Wind-, Solar-, Biomasse- und Windkraftwerke zusammen über 40 Prozent der gesamten öffentlichen Netto-Stromerzeugung. So können wir unser Elektrofahrzeug bequem zuhause und über Nacht aufladen und jeden Morgen ein vollgetanktes E-Fahrzeug vor der Tür stehen haben. Besonders beeindruckend sind die Zahlen der deutschen PV-Anlagen. Sie speisten allein im letzten Jahr rund 48 TWh ins Stromnetz ein und liegen in der monatlichen Stromerzeugung von April bis August höher als jene der Steinkohlekraftwerke. Klar, dass die meisten Menschen deshalb mit dem Schlagwort Energiewende nur Strom aus Wind- und Sonnenkraft assoziieren. Den grössten Teil dieser Energie benötigen wir für die Wärmeerzeugung und für unsere Mobilität. Soll die Energiewende gelingen, müssen wir aber in allen Sektoren konsequent auf erneuerbare Energien umstellen. Gelingt das, spricht man von Sektorenkopplung.

Ein Beispiel: eine PV-Anlage erntet Sonnenenergie. Während diese bisher lediglich in Strom umgewandelt wurde, sorgt die Sektorenkopplung nun dafür, dass aus der Sonnenenergie auch Wärme für das Haus werden kann. Und wenn dann der PV-Strom auch noch Energie für das E-Auto bereitstellt, dann ist die Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Mobilität geglückt. Anders als beim Tankvorgang von Verbrennern, werden Elektrofahrzeuge je nach Ladestation und Fahrzeug unterschiedlich schnell geladen. Benzin- und Dieselmotoren sind im Vergleich nicht nur Dreck-, sondern vor allem Energieschleudern. Mit einem Wirkungsgrad von maximal 45 Prozent produzieren sie sprichwörtlich viel heisse Luft. Für die E-Ladung auf der anderen Seite ist grundsätzlich ein Ladegerät nötig, welches den Wechselstrom (AC) aus dem europäischen Dreiphasen-Wechselstromnetz in Gleichstrom (DC) für die Batteriezellen umwandelt. Dieses Ladegerät kann sowohl im E-Fahrzeug als auch in der Ladestation verbaut sein. Dies ist der wesentliche Unterschied zwischen normalen AC-Ladepunkten und DC-Schnell-Ladesäulen. Neben dem Ladegerät ist die maximal mögliche Ladeleistung vom aktuellen Ladezustand (SOC) der Batterie abhängig. In den Randbereich meist unterhalb von 20% und oberhalb von 80% wird die Leistung gedrosselt, um die Batteriezellen zu schonen. Die Kapazität eines Akkupacks wird zudem von der schlechtesten Zelle bestimmt. Da sich während der Fahrt aufgrund von Produktions-Ungenauigkeiten einige Zellen schneller bzw. tiefer entladen als andere, führen die hochentwickelten Batteriemanagementsysteme in Elektrofahrzeugen zum Ende des Ladevorgangs ein sogenanntes Balancing durch. Wird ein realistischer Stromverbrauch von 16 kWh pro 100 km zugrunde gelegt, können Ladeleistungen in die mögliche Reichweitenerhöhung in km pro Stunde (Ladezeit) umgerechnet werden. Das Gewicht des Fahrzeugs spielt dabei ebenso eine Rolle, wie die Aerodynamik. Die zur Zeit angebotene Akkuleistung reicht von 17,6 kWh (Smart) bis zu 100 kWh (Tesla). Als Faustregel gilt: Je höher die Akkukapazität ist, desto weiter kommt man. Der Luftwiderstand nimmt allerdings mit steigender Geschwindigkeit im Quadrat zu. Er ist bei doppelter Geschwindigkeit also nicht ebenfalls doppelt so gross, sondern beträgt das Vierfache. Wie weit man mit einer Akku-Ladung kommt, hängt daher auch entscheidend davon ab, wieviel Strom die Sitzheizung oder die Klimaanlage saugt. Wenn die Bedeutung des eigenen Fahrzeugs bei jungen Menschen weiter abnimmt, wenn Car-Sharing und autonomes Fahren mit moderat kleinen elektrischen Hochvolt-Speichern hinzukommen, gewinnt man an heuten 50 kW Stationen in 15 Minuten etwa 80 km Reichweite hinzu. Die mobile Zukunft wird dadurch jeden Tag ein Stück greifbarer.