Solare Mobilität ... als Teil einer ganzheitlichen solaren Energiestrategie
In der Energiedebatte hat man oft den Eindruck, als ob es drei getrennte Probleme zu lösen gäbe: Ein Wärmeproblem, ein Stromproblem und ein Verkehrsproblem.
Letztlich haben wird jedoch nur ein einziges Energieproblem.
Auf dieser Seite versuchen wir in sehr kompakter Form aufzuzeigen, wie man das Energiesystem als ganzes optimieren könnte. Es geht um solare Systemeffizienz.
Es geht um die Vision und die Fragen "Wo wollen wir hin" und "Welche Rolle spielt dabei das Auto - die Batterie mit vier Rädern".
Der solare Energiemix
Die solare Welt ist anders als die fossile Welt ... ganz anders.
Den kostbaren elektrischen Strom gibt es in Zukunft im Überfluss, aber nur selten gezielt abrufbar. Chemisch gespeicherte Energie wird dagegen zur Mangelware, denn nur noch die Biomasse kann diese Form der Energie bieten, an die wir uns im Zeitalter von Kohle, Erdöl und Erdgas gewöhnt haben.
Wenn man über solare Mobilität nachdenkt, sollte man sich deshalb auch von den Strukturen der fossilen Mobilität lösen und erstmal die Eigenheiten der solaren Energiesysteme betrachten.
Zusammenspiel - Faktor "Energiemix"
Die Ernte solarer Energie aus Wind, Wasser und Licht, aber auch die von Biomasse, ist vom Wetter abhängig. Nur Geothermische- und Bioenergie kann vergleichsweise einfach saisonal gespeichert und bei Bedarf abgerufen werden.
Biomasse sollte deshalb vor allem zu Heizzwecken und zur Regelung der Stromnetze genutzt werden.
Strukturwandel - Faktor "kWh"
Im effizienten solaren Energieverbund ...
- sind Häuser gut gedämmt und brauchen nur wenig Energiezufuhr von aussen
- verteilen Nahwärmenetze die Abwärme von Kraftwerken
- ist elektrischer Strom die dominierende Energie
- erfolgt Kurzstrecken-Mobilität mit Strom
- wird Biomasse bevorzugt über Biogasnetze verteilt und in Wärme-Kraft-Heizungen verstromt
- stabilistiert Biomasse das regionale Stromnetz (Spitzenlast, Minutenreserve, Tagesreserve)
- stabilisieren Elektroautos das lokale Stromnetz (Primärregelung, Sekundenreserve, Notstrom)
Energieautonomie - Faktor "Versorgungssicherheit"
Ein typischer Haushalt mit zwei Personen, einem Elektroauto und 100 qm Wohnfläche könnte bereits heute mit einer kleinen Solar-
stromanlage und einer Heizung nach dem Wärme-Kraft-Kopplungs-Prinzip energieautonom sein. Mit Biomasse würde nur dann Strom produziert werden, wenn auch ein Bedarf an der entstehenden Heizwärme besteht.
Die vor Ort in so einem Beispielhaushalt produzierten und verbrauchten Strommengen sind fast über das ganze Jahr annähernd deckungsgleich und dass, obwohl noch bei weitem nicht alle bekannten Effizienzpotentiale ausgeschöpft sind; weder auf Seiten des Stromverbrauches noch auf Seiten der Stromerzeugung.
Elektrische Mobilität ist eine Effizienzstrategie
Wenden wir uns nun dem Auto zu. Der Verbrennungsmotor ist heute bereits sehr effizient, wenn nicht sogar komplett ausgereizt. Natürlich kann man kleiner und leichetere Autos bauen oder ganz auf das Auto verzichten. Aber die einzige Möglichkeit noch mehr Effizienz in den Antrieb von Fahrzeugen zu bringen besteht letztlich darin das alte System zu verlassen und auf einen anderen Motor umzuschwenken: den Elektromotor.
Resourceneffizienz - Faktor 2 bis 4
Geht man von der gleichen Menge Treibstoff aus, zum Beispiel Erd- oder Biogas, so kann man mit dem gleichen Fahrzeugtyp heute mehr Kilometer zurücklegen, wenn man den Treibstoff in einem Kraftwerk zu Strom umwandelt und dann elektrisch fährt. Der Vorteil ist besonders gross - nahezu Faktor 4 - wenn man vorwiegend den Energiebedarf für Fahrten innerorts betrachtet.
Die stationäre Verstromung von Brennstoffen erlaubt zusätzlich die Nutzung der Abwärme und vermeidet auch die energieaufwendige Umwandlung von fester Biomasse in flüssige Biotreibstoffe. Diese Effizienzvorteile sind in unserer Betrachtung noch gar nicht berücksichtigt.
Flächeneffizienz - Faktor 20 bis 100
Betrachtet man die Anzahl der Fahrzeuge, die von einem Hektar Fläche versorgt werden können, so ist die "Ernte" von elektrischer Energie um ein vielfaches effizienter. Zudem steht diese "Treibstoffproduktion" nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion oder dem Natur- und Artenschutz. Solaranlagen können zudem besonders gut auf Gebäuden, Parkplätzen und Garagen montiert werden, wo gar keine Pflanzen wachsen können.
Elektroautos ermöglichen zudem so die massive Ausweitung der Nutzung von Bioenergie in die Wärme-Kraft-Kopplung, da diese Anlagen auf die gleichen Energieträger (Pflanzenöl, Holz, Biogas, ...) angewiesen sind wie heutige Autos.
Natürlich wird es immer Mobilitätsprobleme geben, die nach Biotreibstoffen verlangen. Dies gilt sowohl für die Land- und Forstwirtschaft als auch den Schwerlast-, Schiffs- und Flugverkehr. Doch für die typischen Kurzstrecken bis 50 km, die man meist individuell mit dem Zweirad oder PKW zurücklegt, sind Biotreibstoffe höchstens eine Migrations- oder Krisenstrategie, aber keine Effizienz- oder Zukunftsstrategie.
Klimaschutz - weniger als 40 g CO2/km
Bereits mit heutiger Technologie ist es möglich Autos zu bauen, die weniger als 40 Gramm CO2 pro Kilometer ausstossen. Dieses Ziel kann sogar mit einem typischen Familienwagen erreicht werden, sofern man einen elektrischen Antrieb und den passenden Stromversorger wählt.
Erstaunlich ist jedoch, dass dank modernster Lithium-Batterien heutige Elektroautos auch mit Strom aus fossilen Kraftwerken nicht mehr CO2 ausstossen würden, als das gleiche Fahrzeug mit "Erdölmotor". Weitere Fahrzeugbeispiele finden Sie auch auf den Seiten zum Thema "Elektrische Fahrzeuge".
Elektrofahrzeuge als Regelenergiekraftwerke
Die Zukunft besteht aus der dezentralen Produktion von erneuerbarer Energie. Diese Energie wird überwiegend als elektrische Energie zur Verfügung stehen. Doch das Stromnetz hat ein "Problem": Angebot und Nachfrage müssen aus technischen Gründen zu jeder Sekunde (!) exakt gleich sein.
Da man das Wetter maximal vorhersagen, aber nicht exakt regeln kann, wird man das Stromnetz regelbarer und damit intelligenter machen müssen. In dieses intelligente Netz sollten wir intelligente Autos integrieren. Auf Neudeutsch nennen wir es die "Smart Grid Vehicle Strategie".
Smart Grid Vehicle - Faktor "Information"
Die Stromnetze müssen "smart" werden. Heutige Kommunikation ist drahtlos, schnell und allgegenwärtig. Dies ermöglicht neue Formen des Lastmanagements im Stromnetz. Smarte Elektrofahrzeuge können in solche Netze eingebunden werden.
Im ersten Schritt stellen diese Elektro(hybrid)fahrzeuge einen sehr gut regelbaren Verbraucher dar. Das Auto tankt nur dann aus dem Stromnetz, wenn auch genügend Strom verfügbar ist. Technisch nennt man dies negative Regelenergie.
Im zweiten Schritt können Smart Grid Vehicles sogar Strom an das Netz wieder zurückgeben und so für dezentralen Lastausgleich sorgen und erhöhte Versorgungssicherheit garantieren. Dies wäre dann positive Regelenergie. In Inselstromnetzen wird dies bereits heute realisiert, nur haben die Batterien und Wechselrichter dort keine Räder mit Blechkarosse, sondern nur einen Blechkontainer um sich.
Vehicle to Grid - Faktor "Geschäftsmodell"
Fahrzeuge mit einem Stromspeicher oder einem Generator können auch Strom in das Netz zurückspeisen: Dies wird als "Vehicle to Grid"-Fähigkeit (V2G) bezeichnet.
Im Alltag kann die in einem Elektro(hybrid)auto verbaute aber nicht benötigte Batteriekapazität, die Angstreserve, zudem vergleichsweise groß sein. Bei unserem Beispiel-Elektrofahrzeug beträgt diese ungenutzte Angstreserve, trotz 120 km angenommener täglicher Pendelstrecke, noch rund 17 kWh. Diese Kapazität würde ausreichen um 3 Norm-Personen einen Tag lang komplett mit Strom zu versorgen.
Ungenutzte Batterien ermöglichen neue Geschäftsmodelle.
Regelenergie - Faktor "x Millionen"
Als Regelenergiekraftwerke versteht man Stromerzeuger und Stromverbraucher, die nach Bedarf aktiviert werden können. Mit diesen Kraftwerken wird die im Stromnetz notwendige Deckungsgleichheit von Angebot und Nachfrage herbeigeführt. Wären alle 45 Millionen PKWs in Deutschland "V2G" tauglich, so könnte man mehrere hundert (!)Pumpspeicherkraftwerke ersetzen.
Abgesehen davon, dass es in Deutschland keine weiteren Standorte für Pumpspeicherkraftwerke mehr gibt, brauchen wir letztlich auch keine neuen Standorte. Neue Elektro(hybrid)autos würden der "Automobilnation Deutschland" schon ausreichen um das Stromnetz zu stabilisieren. Bereits ein sechstel unserer Autos könnte den Ausfall des gesamten (!) deutschen Kraftwerksparks ausgleichen, wenn es Smart Grid Vehicles mit Elektroantrieb wären.
Zusammenfassung
Wer maximale solare Energieeffizienz will kommt am Elektroauto nicht vorbei. Hat man das Elektroauto, so ergeben sich eine Vielzahl von faszinierenden Möglichkeiten. Die Idee ist eigentlich schon über 100 Jahre alt und mit heutigen Plug-In Hybrid Fahrzeugen könnte ein zügiger Einstieg in diese neue Struktur sofort eingeleitet werden.
Das ist die Vision der DGS für den Individualverkehr. Dafür setzen wir uns ein.
Mit Informationen zum Stand der Technik im Bereich der elektrischen Fahrzeuge geht es weiter...
Nachfolgend noch einige Dokumente die diesen Themenkomplex behandeln:
Die Webseite der "Smart Grid Vehicle" Arbeitsgruppe
Drei Poster zum Thema "Smart Grid Vehicle Strategie"
PDF Dokument (5,3 MB - DIN A1 Format) - Stand: Nov. 2006
Vortragsfolien zur "Smart Grid Vehicle Strategie"
PDF Dokument (5,7 MB - 32 Folien) - Stand: Nov. 2006
Kurze Abhandlung der "Smart Grid Vehicle Strategie"
PDF Dokument (1,8 MB - 5 Seiten) - Stand: Nov. 2006
Längere Abhandlung zu "Vehicle to Grid"
PDF Dokument (0,2 MB - 6 Seiten) - Stand: Nov. 2005