Wie PV-Anlagen und Stationärspeicher den Strombedarf von E-Autos decken können

Wie PV-Anlagen und Stationärspeicher den Strombedarf von E-Autos decken können

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Das Wachstum der Elektromobilität in Deutschland ist ungebremst. In den ersten acht Monaten des Jahres 2021 wurden bereits 203.040 reine Elektroautos neu zugelassen. Damit steigt der Bestand an E-Autos auf deutschen Straßen auf gut 512.000 Fahrzeuge an und wird zum Jahresende bei etwa 600.000 Pkw liegen. Die Monatswerte der Neuzulassungen untermauern den Aufwärtstrend der Elektromobilität in Deutschland, wobei sich der Anteil an Elektro-Pkw an den gesamten Pkw-Neuzulassungen von unter zehn Prozent zum Jahresbeginn auf mittlerweile 15 Prozent kontinuierlich erhöht hat.

Im Auftrag des Speicherspezialisten E3/DC untersuchte das Bonner Beratungshaus EUPD Research die Auswirkungen der Elektrifizierung der Mobilität auf den Strombedarf in den Verteilnetzen und dessen Bereitstellung im Gebäude. Die Zahlenspiele in der Analyse sind durchaus interessant und zeigen, wie der Ausbau von PV-Anlagen mit Stationärspeichern zu einer bedarfsgerechten Versorgung mit erneuerbaren Energien beitragen kann. Denn die Ergebnisse von EUPD Research legen in diesem Zusammenhang eine hohe Bedeutung heimischer Ladeninfrastruktur offen. In einer Befragung von Elektroauto-Besitzern zeigt sich, dass mehr als drei Viertel der Ladevorgänge zuhause stattfinden. Hingegen werden lediglich 15 Prozent der Ladevorgänge an öffentlichen Ladestationen und mit neun Prozent der geringste Anteil an Ladevorgängen am Arbeitsplatz durchgeführt.

Die Klimaschutzwirkung der Elektromobilität entfaltet sich nur dann im höchsten Maße, wenn zu 100 Prozent Strom aus erneuerbaren Energien in die Batterie geladen wird. Analog zu Analysen von Verbrennungsmotoren weicht der Stromverbrauch von E-Autos im realen Betrieb von den Herstellerangaben ab. Als Durchschnittswert der aktuellen E-Autoflotte in Deutschland kann ein Verbrauchswert von 18,9 kWh je 100 km ermittelt werden. Zusätzlich zum Stromverbrauch im Fahrbetrieb entstehen beim Ladevorgang der Fahrzeugbatterie Ladeverluste, die sich erfahrungsgemäß um einen Wert von gut zehn Prozent bewegen. Dies bedeutet, dass zum Ende dieses Jahres die vollelektrische Fahrzeugflotte von 600.000 Pkw in Deutschland einen Stromverbrauch von gut 1,8 TWh aufweist. Unter Verwendung der Befragungsergebnisse mit einem Anteil von 77 Prozent heimischer Ladevorgänge ergibt sich eine Strommenge an 1,3 TWh beim heimischen Laden, so die Analyse von EUPD Research.

Zur rein bilanziellen Deckung dieser Strommenge müssten 187.000 Ein- und Zweifamilienhäuser mit einer 7,5-kW-Photovoltaik-Anlage ausgestattet werden. Die Relation dieses Ausbaupfades zeigt das Rekordjahr 2020, in welchem auf Ein- und Zweifamilienhäusern 152.000 PV-Anlagen errichtet wurden.

Beim heimischen Laden von Solarstrom kommt den stationären Heimspeichern eine wesentliche Funktion zu, da die zeitliche Verfügbarkeit des Solarstroms vergrößert wird und damit der Anteil an solarer Deckung beim Laden des E-Autos deutlich wächst. „Wenn man bedenkt, dass wir in Deutschland zum Ende 2021 gerade einmal 1,2 Prozent des Pkw-Bestandes voll elektrisiert haben werden, wird die Dimension des erforderlichen Strukturwandels durch die Elektromobilität deutlich“, sagt Dr. Martin Ammon, Geschäftsführer von EUPD Research.

Die Analyseergebnisse stellen klar heraus, dass bereits im Kontext der Elektromobilität ein deutlich stärkerer Ausbau an privaten Photovoltaik-Anlagen notwendig ist, als dieser heute erfolgt. Die zukünftig erforderliche Umrüstung der Heizungssysteme auf strombasierte Lösungen wird den Ökostrom-Bedarf nochmals deutlich erhöhen. Diese Entwicklungen bedingen den analogen Ausbau der Speicherinfrastruktur, um Stromangebot und -nachfrage miteinander in Einklang zu bringen“, ergänzt Dr. Andreas Piepenbrink, Geschäftsführer der HagerEnergy GmbH.

Zehn Millionen Elektroautos bis 2030

Die aktuellen politischen Debatten im Vorfeld der Bundestagswahl zeigen zwar in vielen Punkten unterschiedliche Positionen der Parteien auf, jedoch sind sich die Kontrahenten einig, dass eine Verkehrswende nur mit der Abkehr vom Verbrennungsmotor möglich ist. Die Elektromobilität wird kurz- und mittelfristig übereinstimmend als wesentliche Technologie angesehen. Der E-Auto-Anteil bei den Neuzulassungen soll der EUPD Research Analyse zufolge bis 2030 auf 57 Prozent ansteigen. Bis zum Jahr 2030 wird deshalb eine Anzahl von zehn Millionen zugelassenen Elektro-Pkw prognostiziert. Der von den Elektro-Pkw verursachte jährliche Stromverbrauch erreicht damit in 2030 einen Wert von 29 Terrawattstunden, was beginnend in 2021 einem jährlichen Wachstum des Stromverbrauches von 36 Prozent entspricht.

Aufgrund noch unzureichend ausgebauter öffentlicher Ladeinfrastruktur und hoher Anschaffungskosten finden sich unter den Elektromobilisten gegenwärtig zumeist Besitzer von Ein- und Zweifamilienhäusern, in denen die Installation einer Wallbox relativ einfach ist. Für die zukünftige Entwicklung wird angenommen, dass mit einer größeren Modellpalette an Elektroautos, einer deutlich verbesserten Ladeinfrastruktur im öffentlichen Raum sowie auf den Parkplätzen von Mehrfamilienhäusern, zunehmend Wohnungsmieter und -eigentümer auf die Elektromobilität umsteigen werden.

Trotz dieses Trends wird für 2030 mit einem Anteil von 62 Prozent bzw. 6,2 Millionen Elektro-Pkw die Mehrzahl der Elektromobilisten unter den Bewohnern von Ein- und Zweifamilienhäusern gesehen. Zugleich wird davon ausgegangen, dass im deutschlandweiten Durchschnitt etwa 60 Prozent der bestehenden Dachflächen von Ein- und Zweifamilienhäusern für Photovoltaik-Anlagen geeignet sind. Wird dieses Potential für die solare Elektromobilität konsequent ausgeschöpft, dann müssten im Jahr 2030 3,7 Millionen PV-Anlagen im privaten Segment installiert und mit einer Wallbox gekoppelt sein.

Zum Vergleich der aktuelle Stand: Ende 2021 werden knapp 1,5 Millionen Photovoltaik-Kleinanlagen auf Ein- und Zweifamilienhäusern installiert sein, wobei gut die Hälfte dieser Anlagen mindestens eine installierte Leistung von 7 kWp besitzt. Diese PV-Leistung in Kombination mit einem Heimspeicher ist notwendig, um neben dem Haushaltsverbrauch das Elektroauto mit einem signifikanten Anteil an Solarstrom laden zu können. Abzüglich der PV-Bestandsanlagen mit mehr als 7 kWp ergibt sich damit ein Bedarf an 2,9 Millionen neuen PV-Kleinanlagen über 7 kWp bis 2030.

Jährliche Neuinstallationen müssten sich verfünffachen

Ausgehend von rund 110.000 PV-Speicher-Neuinstallationen mit mehr als 7 kWp Solarleistung in 2021 müssen sich die jährlichen Neuinstallationen mehr als verfünffachen, um das skizzierte Ziel zu erreichen. Ergänzend hierzu ist ein wachsender Bedarf an Speichernachrüstungen für PV-Bestandsanlagen festzustellen, um unabhängig von der Fahrzeugverwendung ausreichend Solarstrom zum Laden der Elektro-Pkw zur Verfügung zu stellen. Zur Abdeckung eines Solarstromanteils von 80 Prozent bei den 3,7 Millionen Elektro-Pkw, die im Jahr 2030 aus einem PV-Speicher-System mit Solarstrom geladen werden können, ist eine Speicherkapazität von 28 GWh erforderlich. Gemessen am aktuellen Ausbaustand von 2 GWh kumulierter Heimspeicher-Kapazität offenbaren sich die Dimensionen des notwendigen Zubaus im laufenden Jahrzehnt.

Im Zeitraum bis 2030 wird analog der historischen Entwicklung auch zukünftig von einer steigenden Anlagenleistung im PV-Kleinanlagensegment ausgegangen. Mit einer Durchschnittsgröße von 8,6 kWp PV-Leistung wird eine durchschnittliche Speicherkapazität von 7,7 kWh ermittelt, die auf 3,7 Millionen Systeme gerechnet der Gesamtkapazität von 28 GWh entspricht.

Wenngleich der Ausblick auf 2030 bereits ein massives Wachstum offenlegt, so wird der Verkehrssektor auch dann noch zu knapp 80 Prozent von Verbrennungsmotoren dominiert. Dies macht deutlich, dass Politik, Wirtschaft und Gesellschaft eng zusammenarbeiten müssen, um den Wandel in der Verkehrswende schnellstmöglich zu vollenden“, kommentiert Dr. Martin Ammon, Geschäftsführer der EUPD Research.

Quelle: E3/DC – Pressemitteilungen vom 14.09.2021 und 21.09.2021

Über den Autor

Michael Neißendorfer ist E-Mobility-Journalist und hat stets das große Ganze im Blick: Darum schreibt er nicht nur über E-Autos, sondern auch andere Arten fossilfreier Mobilität sowie über erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit im Allgemeinen.

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Klingt ehrlich gesagt alles andere als unmöglich bis 2030 2,9 Millionen PV-Anlagen auf den Dächern zu installieren. Eigentlich gehört auf jedes Hausdach eine PV Anlage und dafür muss die neue Regierung sorgen. Auf Gewerbegebäude gehört sowieso PV drauf. Günstigeren Strom kann ich schon heute nicht beziehen. Selbst eine Anlage auf einem Privathaus produziert Strom für unter 9ct/kWh. Mit Speicher landet man vielleicht bei 12ct/kWh. Und dieser Preis ist fix und wird günstiger desto länger die Anlage hält (man darf heute von 30 Jahren ausgehen). Aber schon dieser Wert ist nur gut ein Drittel des bereits HEUTE geltenden Strompreises. Und jeder der meint, der Strompreis wird langfristig fallen, glaubt wahrscheinlich auch noch an den Weihnachtsmann. Alleine durch eine 2%ige Inflation beträgt der Strompreis in 20 Jahren >40ct/kWh (nebenbei sinkt durch die Inflation der Strompreis aus der eigenen PV immer weiter auf die Kaufkraft gerechnet).

Letztlich gibt es schon heute nichts günstigeres mehr als die Kombi E-Auto + eigene PV. Dann fährt man 100km für unter 2€ mit fast allen BEVs. Sicher unter 3€/100km. Die Eigenheimbesitzer haben es selber in der Hand. Für Mieter und Vermieter ist das einfach eine große Krux. Das ist rechtlich viel zu kompliziert den Strom von Dach an Mieter zu verkaufen. Das muss sich einfach ändern.

Was ist besser?
Teurerer grüner erneuerbarer Strom ohne Abgasemissionen,
oder billiger fossiler Strom mit viel Abgas?
Das diese Kosten von allen zu tragen sind, sollte selbstredend sein.
Hierzu wird die neue Regierung hoffentlich viel gewolltes Potenzial umsetzen.
Die Schäden an Natur und Umwelt sind nicht bezifferbar, aber besser leben lässt es sich mit einer intakten Natur und Umwelt, und unbelasteten Klima.

Je nach Quelle hat jeder Deutsche einen Durchschnitts-CO2-Ausstoß von 9-11t. Man verbildliche sich das einfach mal. Beim Spazierengehen im Wald entdeckt man manchmal wilde Müllkippen. Einmal lagen bei uns im Wald ca. 30 Autoreifen. Das empfindet man natürlich als große asoziale Sauerei. Bei einem durchschnittlichen Gewicht von 9kg pro Reifen liegen da also ca. 270kg wilder Müll herum. Das „Schöne“ an Reifen ist, dass es Feststoffe sind. Da kommt die Stadt an und schmeißt die auf einen Anhänger und später auf einen bestimmungsgemäßen Haufen. Geht man von 9t CO2 Ausstoß aus, schmeißt man das Gewicht von 1.000 Autoreifen einfach in die Atmosphäre. Das Perfide ist, dass man seine angerichtete Umweltsauerei nicht sieht. Wird man bei der Tat mit den Reifen erwischt muss man übrigens richtig blechen. Das CO2 richtet dabei mehr Schaden an, als die Reifen, die irgendwo herumliegen. Die Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre kostete 2018 übrigens 600$/t. Man „hofft“ diese Kosten auf 100$/t senken zu können. Man braucht dafür natürlich viel Energie.

Farnsworth

Ich frage mich nur, warum der Strom immer teurer werden sollte, wenn immer mehr Leute ihren Strom selber produzieren.

Auch große Vermieter haben die Zeichen der Zeit erkannt. Die Bochumer Vonovia z.B. will 30.000 Dächer mit Solarzellen ausstatten. Die haben auch gerade Pilotprojekte mit Brennstoffzellenheizungen.

Ich denke, dass immer mehr Leuten bewusst wird, dass wir als Gesellschaft was tun müssen. Und das es nicht nur reicht es toll zu finden, dass irgendwer nebenan ein Windrad baut. Selber aktiv werden, selber beteiligen an Bürgerstromprojekten. Das erhöht auch die Akzeptanz.

Farnsworth

Denke mal da gibt es zwei Themen zu:
a) Nachfrage sinkt, Preis geht hoch (grundlegender Mechanismus)
b) Spekulationen am Energiemarkt (findet man gerade in der Presse)

Die „Tortur“ der privaten PV-Anlage habe ich gerade hinter mir:
Versuch mal „kurzfristig“ eine PV-Anlage zu bekommen. Diverse Anbieter waren Anfang des Jahres 2021 schon BIS OKTOBER ausgebucht.
Dazu kommt noch der Halbleiter-Engpass (Verschiebung von Lieferungen, daher Verschiebung der Installation).

Hallo ich bin der Meinung das alle Parkplätze bei lebendsmittel Geschäften baumärkte Möbel Häuser und Firmenparkplätzen mit PV Anlagen überdacht werden sollten mit der gewonnen Energie könnte man vor Ort Wasserstoff herstellen und vermarkte e Autos laden oder ins Stromnetz einspeisen

Zum Titel: Stationärspeicher decken nicht den Strombedarf, sondern erhöhen ihn. Die vernichten Energie (ca. 20% Verlust) und Geld, bringen aber Geld in die Tasche vom Hersteller. Ach, die Studie wurde von so einem Hersteller in Auftrag gegeben? Ein Schelm, wer Böses dabei denkt!

Also wenn wir die X fache Stromüberschussmenge im Grünen Wasserstoff versenken sollen, dann sind die 20 % Verlust beim Batteriespeicher ja fast noch homöopathisch 😉

20 Prozent Verlust hat kein modernes Speichersystem und Wechselrechten mehr es wird auf der Gleichstrom Seite gespeichert Siege Fronius mit byd Akku Wirkungsgrad 97 Prozent

Energieerhaltungssatz ist bekannt? Offenbar nicht.

Die Solarzellen, die wir in 100 Jahren in der Sahara einsetzen, werden vielleicht die dort möglichen 2200 kWh/Jahr/qm zu 90% ernten. Also 2000 kWh/Jahr/qm. Dagegen bringen unsere Solarpanels hier in Deutschland bei derzeitigem Stand etwa 10% von 1000 kWh/Jahr/qm. Also 100 kWh/Jahr/qm.

Das bedeutet, nach deiner Logik ist es Verschwendung, bei dieser vergleichsweise geringen Ausbeute von 1/20 heute auf unsere Dächer Solarpanels zu setzen. Es scheint aber common sense, das doch zu machen. Denn die Alternative sind nicht-erneuerbare Energien. Gleiches gilt für Speicher. Bevor man nachts auf nicht-erneuerbare Energien setzt, wird man lieber Speicher nutzen.

Deren Abwärme übrigens genutzt werden könnte, z.B. durch eine Wärmepumpe.

Wir haben keinen Überschuss an EE, warum sollte man dann was speichern? In Zukunft wird das relevant, aber momentan ist das ökologisch nicht vorteilhaft. Lieber für die Kosten von 1 kWh Speicher ne Wallbox beim Arbeitgeber installieren. Selbst wenn man den Strom selber bezahlt, ist das immernoch günstiger.
Meine PV-Anlage erzeugt 180kWh/qm/a und ich habe 50/50 Nord/Süd-Belegung. Die Weiterleitung aus der Sahara erfordert eine teure und wahrscheinlich auch verlustbehaftete Weiterleitung der Energie.

Stand heute ist das tatsächlich richtig. In hoffentlich nicht allzu ferner Zukunft werden wir aber vor allem beim PB Strom tagsüber Spitzen haben, die wir besser in die Nacht mitnehmen sollten. Solange wir nicht 100% des Strombedarfs überschreiten verschwenden Speicher Energie. Das kann man prima im Agorameter sehen. Einfach mal das letzte Jahr anzeigen lassen und nur die konventionellen Kraftwerke anlassen. Der Bestcase ist, dass wir nur ca. 18GW aus konventionellen Kraftwerken beziehen. Sprich: wenn wir da z.B. 1GW mehr als benötigt aus erneuerbaren erzeugen, würden Speicher langsam sinnvolle. Auf der anderen Seite könnte unser Überschussstrom auch polnischen Kohlestrom aus dem Netz verdrängen. Für das Klima wäre es besser.

Man kann die Investition tatsächlich so lange aufschieben, bis wir Speicher wirklich benötigen. Wenn die Überschüsse da sind, dann brauchen wir diese Speicher allerdings dringend.

Farnsworth

Das ist sicherlich ein gültiges Argument. Andere Personenkreise haben sicherlich für sich andere Schwerpunkte gesetzt, dann halt doch einen Speicher zu verwenden… (Autarkie, Notstrom/Inselfähigkeit, Netzunterstützung, etc.)

Ich plane gerade eine PV-Anlage und hadere mit mir wegen des Speichers. Die Vorstellung autark zu sein hat mir auch gefallen, aber sinnvoller ist es mehr Solarzellen zu installieren. Am besten so viele wie es geht. Ich investiere das Geld auch lieber in eine Warmwasser Wärmepumpe. Denn durch diese kann ich meinen CO2 Erzeuger „Gasheizung“ im Sommer komplett ausschalten. Und letztendlich wird diese auch durch eine Wärmepumpen-Lösung ersetzt. Einen Speicher kann ich immer noch nachrüsten. Wenn neue Technologien da sind die vielleicht auch noch preiswerter sind. Und wenn die Überproduktion dann wirklich mal gepuffert werden muss. Die Frage ist nur ob Großanlagen im Netz das nicht besser können.

Farnsworth

Warum rüstet mann nicht eifanch alle Parkplätze bei den Arbeitgebern mit 220 Volt Steckdosen aus dann kann jeder sein E Auto amTag laden denn da steht es ja mindestens 8Stunden am Tag?

Du hast noch die Solar Carports vergessen 😉

Aber mal ehrlich: Es müssen gar nicht alle Plätze sein. Denn 8h heißt bei 2,3kW 18kWh nachladen. Der Deutsche pendelt im Schnitt aber nur 40km am Tag. Es mag eini paar geben für die das nicht reicht. Für die Meisten aber schon. Da muss man ja nur jeden zweiten Tag laden.

Farnsworth

Der Zuwachs von PV-Anlagen in dieser Größenordnung ist durchaus möglich.
Hierzu muss der bürokratische Aufwand deutlich reduziert werden.
Die Anmeldung der PV-Anlage inkl. der Zählerverwaltung und der steuerliche Aufwand ist deutlich zu groß. Entfesselung ist hier das Stichwort.

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