Stromversorgung und Verkehr profitieren von der Sektorenkopplung.

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Strom aus Wind und Sonne wird nach Lage der Dinge zum wichtigsten Energieträger für den Verkehr (siehe These 6 und 7). Der nationale CO2-Ausstoß sinkt allerdings nur dann, wenn der regenerative Strom für den Verkehr zusätzlich produziert wird. Die Energiewende im Strombereich muss deshalb mit der Verkehrswende Schritt halten und synchronisiert werden.

Zugleich erhöht sich vor dem Hintergrund zwar schnell wachsender, aber wetterabhängiger Anteile von Sonnen- und Windstrom an der Stromerzeugung die Dringlichkeit, Nachfrage und Angebot flexibel aufeinander abzustimmen. Das gesteuerte sowie das bidirektionale Laden von Elektroautos bieten willkommene Flexibilitätsoptionen. Die Sektoren Verkehr und Strom ergänzen einander auf diese Weise und wachsen durch Sektorenkopplung zusammen.

  • Zusätzlicher Strom aus Wind und Sonne trägt die Energiewende im Verkehr.

    2015 benötigte der Verkehrssektor mit zwölf Terawattstunden152 (TWh) nur einen kleinen Teil der in Deutschland produzierten 651 TWh Strom.153 Nach aktuellen Szenarien wird der Strombedarf des Verkehrs bis Mitte des Jahrhunderts stark anwachsen und auf bis zu rund 900 TWh steigen (siehe These 7). In welchem Umfang sich insbesondere nach 2030 auch der indirekte Stromverbrauch durch die zunehmende Nutzung von strombasierten synthetischen Kraftstoffen erhöht, bilden die diversen Szenarien unterschiedlich ab.154 Angesichts eines auf lediglich 1.000 TWh geschätzten nachhaltigen technischen Gesamtpotenzials für die jährliche Stromerzeugung aus Erneuerbaren Energien in Deutschland wird deutlich, dass die Bundesrepublik auf den Import von Strom oder strombasierten Kraftstoffen angewiesen sein könnte.

    Die Bundesregierung verfolgt das Ziel, den Bruttostromverbrauch bis 2050 um 25 Prozent gegenüber 2008 zu senken; das wären rund 460 TWh. Das ebenfalls amtliche Ziel, den Anteil der Erneuerbaren Energien bis 2050 auf 80 Prozent zu steigern, bezieht sich auf die angestrebte Verminderung des Verbrauchs. Nach dieser ­Arithmetik würden im Jahr 2050 lediglich rund 370 TWh aus Erneuerbaren Energien erzeugt. Unter Berücksichtigung der zusätzlichen Nachfrage des Verkehrssektors ist allerdings die Senkung des gesamten Stromverbrauchs in Deutschland unrealistisch – und die angestrebte Menge erneuerbaren Stroms unvereinbar mit dem Ziel, die Volkswirtschaft einschließlich des Verkehrssektors bis 2050 zu dekarbonisieren. Tatsächlich muss der Ausbau der Erneuerbaren Energien in der Stromerzeugung deutlich beschleunigt werden, soll das Klimaschutzziel 2050 erreicht werden.


    152. AGEB (2016a)
    153. EE-Strom trug 2015 nur 30 Prozent oder 196 TWh zur Bruttostromerzeugung bei. Vgl. AGEB (2016b)
    154. Der höchste in der Literatur angegebene Gesamtstromverbrauch des Verkehrs beträgt über 2.000 TWh. Vgl. LBST (2016)
    155. DLR, Ifeu, LBST, DBFZ (2015)

  • Elektromobilität bietet dem Strom­sektor Flexibilität.

    Sektorenkopplung beschränkt sich nicht darauf, den Strombedarf des Verkehrs und den Ausbau der Erzeugungskapazitäten für Strom aus Erneuerbaren Energien aufeinander abzustimmen. Die Kopplung der Sektoren Verkehr und Strom kann das Stromsystem auch destabilisieren – beispielsweise dann, wenn viele Elektrofahrzeuge gleichzeitig geladen werden, während nur wenig Strom erzeugt wird oder während auch andere Sektoren viel Strom nachfragen.156 Findet das Aufladen allerdings intelligent gesteuert erst dann statt, wenn das entsprechende Angebot vorhanden ist – gibt es also eine gezielte Lastzuschaltung –, dann profitiert das Stromsystem von dieser Flexibilitätsoption.

    Sektorenkopplung kann auch bedeuten, Strom aus der Batterie eines Elektroautos in das Netz zurückzuspeisen; dieses bidirektionale Laden ist technisch möglich. Elektrofahrzeuge erfüllen dann die Funktion eines wichtigen Kurzzeitenergiespeichers – wichtig deshalb, weil die zunehmend auf Wind und Sonne basierende Stromerzeugung wetterbedingt unstet ist (vgl. Abbildung 9.1). Zuweilen wird mehr Strom erzeugt als nachgefragt, zuweilen wird aber auch zu wenig Strom erzeugt. Um die Lücken zwischen Angebot und Nachfrage beherrschbar zu machen, sind flexible Verbraucher und Erzeuger bzw. Stromspeicher nötig. Im Prinzip können E-Autos diese Funktion übernehmen, auch wenn es noch keine wirtschaftlich tragfähigen Geschäftsmodelle für das systemdienlich gesteuerte oder bidirektionale Laden gibt.157 Zu klären ist auch, wie gut Batterien von Elektrofahrzeugen bidirektionales Laden auf Dauer vertragen. Klar ist aber, dass Elektromobilität auf Basis Erneuerbarer ­Energien nur mit gesteuertem Laden praktikabel sein wird. Hierfür sind nötigenfalls politische Lösungen zu finden. Auf jeden Fall sollte beim Aufbau der Ladeinfrastruktur darauf geachtet werden, dass die technischen Voraussetzungen für systemdienliches und bidirektionales Laden schon heute geschaffen werden (siehe Thesen 6 und 10).

    Anreize für systemdienliches bzw. bidirektionales Laden können Stromerzeuger bzw. Netzbetreiber mit entsprechenden Tarifen schaffen. Hierfür sind nicht nur die technischen, sondern auch die rechtlichen Grundlagen zu schaffen. Wichtig ist zudem der Ausbau der Verteilnetze mit Blick auf die zukünftigen Beanspruchungen etwa durch Schnellladesäulen sowie die Errichtung von Ladestellen beim Bau von Gebäuden.158

    Ein Nachteil des kostengesteuerten intelligenten Ladens besteht darin, dass es zwar die Erzeugungsspitzen von Photovoltaikanlagen abzufedern vermag, aber auch zu einer verstärkten Nachfrage von billigem Nachtstrom aus CO2-intensiven Braunkohlekraftwerken führen könnte. Dies macht deutlich, wie wichtig es ist, die Erzeugungskapazitäten für Strom aus Erneuerbaren Energien in Deutschland schneller als bisher auszubauen, damit die Erzeugung mit der neuen Nachfrage aus dem Verkehrssektor bilanziell Schritt hält.

    Eine Option, beim nächtlichen Laden von Elektroautos unabhängiger von der Stromerzeugung aus konventionellen Kraftwerken zu werden, besteht darin, Strom aus einer eigenen Photovoltaikanlage (PV-Anlage) in einer Batterie zu Hause zu speichern und das Fahrzeug abends oder nachts mit Strom aus dieser Batterie zu laden. Angesichts von Größe und Kosten aktueller Heimspeicherbatterien geht es dabei zwar eher um Teilfüllungen als um das vollständige Aufladen. Für die häufig geringen Tagesfahrleistungen von Pkw können aber schon kleine Strommengen einen wichtigen Beitrag leisten. Darüber hinaus sparen sich Eigenversorger, die sich von öffentlichen Stromnetzen unabhängiger machen, die staatlich verursachten Kostenbestandteile von Strom. Letztlich ist die dezentrale Eigenversorgung für viele Menschen attraktiv und kann daher ein Mittel zur Beschleunigung der Energiewende auch im Verkehr darstellen.

    Für kleine stationäre Batteriespeicher könnten zukünftig Second-Life-Konzepte zum Tragen kommen. Hierbei werden Batterien, die für die Bereitstellung von Antriebsenergie nicht mehr leistungsfähig genug sind, als stationäre Speicher genutzt. Bisher werden Second-Life-Speicher wirtschaftlich nur im industriellen Bereich genutzt. Zusammengeschaltet zu größeren Speichern erbringen sie dort netzstabilisierende Leistungen. Die wirtschaftlichen und rechtlichen Grundlagen für die Nutzung im Heimspeicherbereich bestehen derzeit noch nicht. Dies liegt zum einen daran, dass Second-Life-Batterien für den Heimspeichermarkt die gleichen Sicherheitsstandards erfüllen müssen wie neue Batterien und es fraglich ist, welcher Anbieter für die Sicherheit von Batterien garantiert, deren individuelle Lade- und Temperaturgeschichte aus dem ersten Batterieleben nicht bekannt ist. Zum anderen werden neue Batterien immer günstiger und leistungsstärker, so dass Second-Life-Batterien vermutlich keinen nennenswerten Preisvorteil gegenüber Neubatterien hätten.

    Eine weitere Flexibilitätsoption im Sinne eines Speichers ist die Herstellung von Wasserstoff mithilfe von Überschussstrom. Der Wasserstoff kann dann in Reinform oder umgewandelt in Methan oder Flüssigkraftstoff für den Betrieb von Fahrzeugen verwendet werden. Allerdings ist diese Kombination einer systemdienlichen Nutzung von Überschussstrom mit der Herstellung von Kraftstoff für Fahrzeuge mit Schwierigkeiten behaftet. So eignen sich Elektrolyseure – also Anlagen, in denen per Elektrolyse Wasserstoff hergestellt wird – aufgrund ihrer hohen Investitionskosten deutlich besser für den Einsatz mit möglichst vielen Volllaststunden als für den gelegentlichen Einsatz im Lastmanagement.159 Wenn aber die Energiewende so weit fortgeschritten ist, dass der Strom in Deutschland größtenteils aus Erneuerbaren Energien kommt, könnte die Rückverstromung von gespeichertem Wasserstoff saisonale Unterschiede in der Stromerzeugung ausgleichen. Dies kann notwendig sein, wenn es über Tage oder Wochen nur geringe Erträge aus Sonnen- und Windkraftanlagen gibt (Dunkelflaute). Die Technik des Power-to-Gas hätte so auch die Funktion einer Sicherheitsreserve.160 Hierbei ist allerdings zu beachten, dass der Gesamtwirkungsgrad von Wasserstoffherstellung, Speicherung und Rückverstromung nach jetzigem Stand der Technik maximal 40 Prozent beträgt161 und in einer postfossilen Wirtschaft auch die chemische Industrie Wasserstoff oder kohlenstoffhaltige Verbindungen wie strombasiertes Methan als Grundstoff nachfragen wird.


    156. Schill, W.-P. et al. (2015)
    157. Volkswagen AG; Lichtblick SE; SMA Technology AG; Fraunhofer IWES (2016)
    158. EU COM (2016b)
    159. UBA (2016a)
    160. BMWi (2016d)
    161. EFZN (2013)

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