Serie: Autos der Zukunft (Teil III)
Elektroautos - die rollenden Stromspeicher
Der Trend zum Elektroauto findet unerwartete Unterstützung bei Stromversorgern.
Die nämlich müssen mit einem wachsenden Anteil von Wind- und Sonnenstrom
zurechtkommen, der aber nur unregelmäßig ins Netz eingespeist wird. Können
Millionen von Elektroautos das schwankende Angebot abpuffern?
(Ein ergänzendes Interview zur Elektromobilität vom 6. Juni 2009 finden Sie hier: "Jeder kann selbst überlegen, was er haben will")
Beim "Smart ed" beispielsweise (siehe "Die Zukunft fährt elektrisch", SdW 3/2009, S. 88), der 15 Kilowattstunden (kWh) in seinen Bordakkus speichert und damit etwa 115 Kilometer weit kommt – also 13 kWh auf 100 Kilometer verbraucht –, beläuft sich der CO2-Ausstoß auf 78 Gramm pro Kilometer. Dieser Wert beruht auf dem mit rund 600 Gramm pro kWh behafteten deutschen Strommix und ist, verglichen mit dem europäischen Grenzwert von 120 Gramm pro Kilometer (siehe Kasten "Autos müssen abspecken" auf S. 100), der ab 2015 gilt, ein bedeutender Fortschritt.
Je größer der Anteil von Elektroautos auf den Straßen, desto stärker ließe sich der Kohlendioxidanteil des Verkehrssektors absenken


Reinhard Löser ist promovierter
Physiker, habilitierter Volkswirt
sowie intimer kenner der Automobilindustrie.
Als freier Autor lebt er
in Ebenhausen bei München.
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1. Frieren in Elektroautos?
08.04.2009, Dr. Hans-Malte Rombrecht, 49448 QuernheimAutos vom Typ des "Opel Ampera", bei Ihnen als "Range Extender" bezeichnet, würden sich wegen des ständig und gleichmäßig arbeitenden Nachlademotors gut zur Abwärmenutzung für die Fahrgastzelle eignen, aber seltsamerweise fehlt immer ein Hinweis auf diese Möglichkeit. Und die Heizenergie zusätzlich aus der Batterie zu ziehen und dadurch die ohnehin begrenzte Reichweite der Elektroautos noch weiter zu vermindern, das dürfte wohl auch nicht erstrebenswert sein. Was also soll geschehen, damit wir im Elektroauto zur Winterszeit nicht frieren müssen?
2. Firmenprospekte unkritisch wiedergegeben
12.05.2009, Dr. Siegfried Krüger, Bremenseit über 30 Jahren (vom ersten Heft an) bin ich Abonnent und Leser des Spektrums und habe in dieser Zeit Qualität und Zuverlässigkeit der Informationen sehr zu schätzen gelernt. Darum bin ich besonders erstaunt und befremdet, was mir nun in den beiden Artikeln zum Elektroauto in heft 3/09 und 4/09 an fachlichem und sachlichem Niveau geboten wurde und sehe mich dadurch zu diesem Brief veranlasst.
Was zum Thema Elektroauto in den letzten Monaten allgemein durch die Medien gegangen ist (und leider auch noch weiter geht), ist für jemanden, der technisch-physikalische Zusammenhänge kritisch zu beurteilen gewohnt ist, nur entsetzlich zu nennen. Selten sind Fakten und selbst einfachste Zusammenhänge in einem solchen Schwall von Euphorie und Wunschdenken untergegangen wie beim „Elektroauto“ und in ähnlicher Weise auch beim „Hybridauto“. Die Erfahrungen und Arbeiten der letzten hundert Jahre auf dem Sektor werden schlicht ignoriert, insbesondere die Erkenntnis, dass das Problem der Speicherung von elektrischer Energie einfach noch nicht angemessen für Autos gelöst ist. Zwischen Speicher-Möglichkeiten und -Notwendigkeiten klafft beim Autoantrieb offenbar noch eine Lücke von fast zwei Zehnerpotenzen und nicht nur von ein paar Prozent. Es gibt bislang kaum Ansätze für eine Überbrückung dieser Diskrepanz.
Vor diesem Hintergrund habe ich die Artikel zunächst sehr begrüßt, weil ich davon ausging, nun einmal auf gewohnt solider Basis über den Stand von Physik und Technik informiert zu werden. Leider stellte sich heraus, dass die angebotenen Informationen sich kaum von dem des üblichen Tagesjournalismus abhoben, wo oftmals Firmenprospekte unkritisch wiedergegeben werden. So waren mir alle vom Autor Löser präsentierten Elektrofahrzeuge aus der Lokalpresse bekannt mit den gleichen, nicht nachvollziehbaren Technischen Daten. Z. B. bleibt die Frage offen, wo das Fahrzeug bei 200 kW Motorleistung die Energie für 300 km Fahrstrecke versteckt hat. Geahnt habe ich es dann, als nach einer Stunde „tanken“ mit 15 kW (also 15 kWh) das Auto wieder über 100 km lossprintet: Die Energie stammt aus dem Herstellerprospekt.
Einziger Lichtblick ist der halbseitige Einschub (Heft 4/09 S. 102) von Thilo Körkel „Zukunft oder Sackgasse“. Mit Ausführung der hier skizzierten Gedanken wäre zumindest eine umfassendere, kritische Information möglich gewesen.
Das Szenario, das sich aus dem Artikel in heft 4/09 (rollende Stromspeicher) ergibt, wenn man alle erforderlichen Regelungen für eine flächendeckende Nutzung von Elektrofahrzeugen mit alternativer Energie im Zusammenhang sieht, ist schon ein echtes Horrorszenario an Zwängen und hat nichts mehr mit der Freiheit des Individualverkehrs zu tun. Diese Fahrzeuge wären somit kein Ersatz für heutige Autos.
Jedoch: was entscheiden die Politiker?
Für eine fundierte Meinungsbildung auf allen Ebenen ist gesicherte Information erforderlich. Die fehlt noch, die bisherigen Artikel haben leider wenig geliefert.
3. Diesel ist die Zukunft des Straßenverkehrs
16.05.2009, Christian Bartsch, DieburgAber die Praxis ist ernüchternd. Opel Ampera und BMW X3 benutzen keine Lithiumionenbatterie, sondern Nickel-Metallhydrid. Wann solche Batterien auch mit Li-Technik zu haben sein werden, wissen wir noch nicht. Für die Automobilindustrie weitaus wichtiger ist die Weiterentwicklung des Verbrennungsmotors. VW etwa hat beim Internationalen Wiener Motorensymposium zwei neue Motoren vorgestellt, die zunächst im neuen Polo, später auch in anderen Modellen quer durch den Konzern verwendet werden. Gegen Anfang des kommenden Jahres kommt ein weiterer hinzu, der im Polo nur noch 3,2 Liter pro 100 Kilometer verbraucht.
Hier ist mit dem Polit-Schlagwort "Hybrid" nichts mehr zu holen, aber auch ein reines Elektroauto hat dagegen nicht die geringste Chance: Bei Energieverbrauch (auch elektrischer Strom ist Energie!), Gewicht, Reichweite, Fahrbarkeit und Sicherheit im täglichen Umgang ist der Diesel nicht zu schlagen. Auch in 20 Jahren nicht, denn dann ist der Diesel noch besser geworden.
Herrn Löser scheint zudem entgangen zu sein, dass die Mineralöl- und Automobilhersteller synthetische Kraftstoffe entwickelt haben, die nicht in die Nahrungskette eingreifen wie etwa BTL, das den Diesel verbessert und seine Weiterentwicklung begünstigt. Hier liegt die Zukunft des Straßenverkehrs, nicht etwa beim Elektroauto.
4. Fehlentwicklungen bei Elektromobilität von vornherein vermeiden
18.05.2009, Dipl.-Ing. Gottfried Heumesser, WienIch kannte auch ein Dampfkraftwerk aus den 1950er Jahren, das eine Kaltstartzeit von 72 Stunden hatte. Man konnte es daher nicht einmal über das Wochenende abschalten und musste die erzeugte Überschussenergie verpumpen.
Ab den 60er Jahren wurde die Dynamik von Dampfkraftwerken wesentlich erhöht, die Anfahrzeiten liegen teilweise unter 4 Stunden. So wurde vor einigen Jahren in Wien ein (soeben planmäßig umgebauter) Kombiblock täglich angefahren und abgestellt. Dadurch ist natürlich der relative Bedarf an Ausgleichs- bzw. Regelenergie im Netz gesunken.
Nunmehr ist aber wieder der Bedarf gestiegen, weil die alternativen Energieerzeuger vielfach eine kaum planbare Einspeisung darstellen. Ein Hydrologe kann sehr gut für den nächsten Tag die Wasserfracht eines größeren Flusses angeben, ein Meteorologe hat mit dem Wind viel mehr Schwierigkeiten. Solcherart haben vor wenigen Jahren RWE und EON infolge einer unerwartet hohen Windkrafterzeugung in Norddeutschland das UCTE-Netz "zerlegt". Einige Millionen Leute saßen kurzzeitig im Finsteren, und Kontinentaleuropa ist knapp am großen Blackout vorbeigeschrammt. Ähnlich schaut es mit Solarenergie aus, da muss Energie für die Nachtzeiten gespeichert werden. Da sieht man, wie "schlau" die von Brüssel verordnete Trennung zwischen Erzeugung und Netzbetrieb ist. Sie war ja auch am "Italien-Blackout" nicht ganz unbeteiligt.
Jedenfalls sind derzeit in Österreich ca. 1,5 GW Pumpleistung in Bau bzw. in Planung, wobei nahezu ausschließlich vorhandene Stauseen verwendet werden. Eine weitere Möglichkeit zur Vergleichmäßigung des elektrischen Energiebedarfs wurde durch die Tonfrequenz-Rundsteuer-Anlagen (TRA) geschaffen. Dabei werden Verbraucher zentral gesteuert zu- und abgeschaltet. Das erfolgt heute in zahlreichen Gruppen und wird mittels Prognoseprogrammen zentral geplant. Dem Verbraucher wird eine bestimmte Einschaltdauer garantiert, wofür er einen geringeren Arbeitspreis zahlt. Solcherart ist es heute möglich, z.B. den Verbrauch im Bereich von Wienstrom (über 2 Millionen Einwohner im Versorgungsgebiet) über den Tag auf wenige Prozent gleichmäßg zu halten.
Probleme machen natürlich Sonderfälle, wie verhält sich z.B. der Verbrauch während eines Fußball-EM-Endspiels, da gibt es zu wenig vergleichbare Ereignisse. Früher war das anders: Da gab es bis in die 70er Jahre einen Stromliefervertrag zwischen Verbund und Wienstrom, der starre Tag- und Nachttarife vorsah. Mit dem Erfolg, dass Wienstrom um 6 Uhr fast ein GW an Verbrauch nahezu schlagartig ausschaltete. Daher musste der Verbund vorher einige Speicherkraftwerke anfahren, um den negativen Laststoß; auffangen zu können.
Ihre Idee, die Akkumulatoren von Elektroautos zur Energiespeicherung zu verwenden, ist daher verständlich. Wenn die Ladezeiten entsprechend kurz sind, kann man natürlich auch mit TRA arbeiten. Wenn ich das Auto für den oft kurzen Weg zur Arbeit verwende, ist das kaum ein Problem. Will ich aber eine große Reise antreten, wäre ein voller Akku durchaus wünschenswert. Und wenn ich an einer Raststätte auch elektrisch tanken will, soll das Auto nach der Essenspause wieder voll sein, ich will ja in einem Tag von Wien nach Köln oder gar Paris kommen.
Zukünftige Akkus sollen ja derartig kurze Ladezeiten ermöglichen, das bewirkt natürlich entsprechende Laststöße im Verbrauch. Rechnen Sie einmal die im Schlauch bei einem normalen Tankvorgang übertragene Leistung nach! Ich kam auf größenordnungsmäßig 10 MW. Gruselwerte für einen "Privaten".
Auch bei bei zukünftigen Akkus wird das Laden natürlich nicht in einer Minute gehen, aber auch bei 30 bis 60 Minuten kommen schöne Leistungen zustande, und die will ich nicht irgendwann haben, sondern während einer erweiterten "Pinkel-Pause".
Auch bezweifle ich sehr, dass sich tarifliche Maßnahmen zur Laststeuerung eignen: Fällt der Strompreis unter ein Limit, würden sich sofort zahlreiche Verbraucher "ans Netz knallen", und wir hätten sofort eine herrliche unkontrollierte Lastspitze. Wie mathematisch instabil unser Kapitalsystem ist, bekommen wir ja gerade vorgeführt. Und auch die Börsen haben erkannt, dass sie ihre Kurse verzögert online bekannt geben müssen, sonst springen sofort die "Heuschrecken".
Dass die Verteilnetzbetreiber interessiert sind, einerseits das Ablesepersonal einzusparen und andererseits die Tarife flexibler zu gestalten, ist klar. Als Extremwerte sind mir Spotpreise zwischen 0,5 und 2 Euro pro Kilowattstunde bekannt. Auch der letzte Ölpreis-Schock zeigte, dass die elektrische Energieversorgung zu langsam auf die Preise reagieren kann. Aber es sind auch Leute reich oder arm geworden, weil ihr Tanker so lange auf dem Ozean geschwommen ist. Um die neuen "Smart Meters" durchzusetzen, die natürlich teurer als die alten Ferraris-Zahler sind, wird mit den tollsten Argumenten geworben.
Generell hätte ich mir bei dem Artikel gewünscht, dass er in Zusammenarbeit mit erfahrenen Netzbetriebs-Technikern entstanden wäre. Die können sich mitunter an Probleme und Fehlentwicklungen der letzten Jahrzehnte erinnern und manches vermeiden, was sie schon ähnlich einmal erlebt haben.
5. Stromheizung im Elektroauto?
03.06.2009, Gerd Zelck, Seevetal- Wie sieht es mit der Heizung des Innenraums in der kalten Jahreszeit aus. Wurde diese bei Ihren Aussagen, z.B. bei den Reichweitenangaben oder dem Strombedarf pro 100 Kilometer berücksichtigt?
- Bei den Überlegungen zu einem "smart grid", auch die Autobatterien bei erhöhter Stromnachfrage als Stromspeicher mit zu nutzen, ist zu bedenken, dass hierbei die Lebensdauer der Batterien beansprucht wird und kostenseitig zu berücksichtigen ist.
6. Anmerkungen zur Replik von Herrn Löser auf Dr. Krüger
07.06.2009, Dr. Detlef Orth, Köln(ich zitiere:
"doch unter den neuen Maßstäben der internationalen Klimaschutzdebatte"
"Autoindustrie, Wissenschaftler wie Politiker sind endlich der gemeinsamen Meinung, dass das Auto der Zukunft keine herkömmlichen Diesel- oder Benzinmotoren mehr haben, sondern mit Elektrizität angetrieben wird."
)
zeigen ein Denken, welches in einer wissenschaftlichen Publikation schon seltsam anmutet. Ist das der Stil von "Spektrum der Wissenschaft"? Ich lese das Blatt heute seit langer Zeit wieder einmal. Wenn alle Artikel und Beiträge so "fundiert" sind wie der von Herrn Löser, werde ich wohl auch wieder Jahre benötigen, um mir Ihr Blatt anzutun.
7. Unbegrenzte Brennstoffversorgung aller Kernkraftwerke
24.08.2009, Rudolf Eberhart, 31303 BurgdorfIn Ihrem Beitrag zum Thema Elektroautos benutzen Sie leider eine Floskel, die der Anti-Atom-Propaganda der Rot-Grünen entnommen sein könnte, nämlich:
"So richtig umweltfreundlich wird der Elektroantrieb allerdings erst, wenn ausschließlich grüne, aus regenerierbaren Quellen stammende Energie getankt wird..."
Sie begründen das mit der Endlichkeit fossiler Kraftstoffe. Bei Öl und Gas mögen Sie, was Ihre Bedenken bzgl. der nur noch begrenzten Reichweite betrifft, Recht haben. Kohle dagegen reicht schon wesentlich länger. Voll daneben liegen Sie allerdings, wenn Sie die Reichweite der Kernenergie mit der Reichweite der Weltvorräte an Öl oder Gas gleichsetzen! Eine Zeitschrift mit dem anspruchsvollen Titel "Spektrum der Wissenschaft" müsste eigentlich in der Lage sein, sich bei seriösen Kennern der Reservensituation bei Kernbrennstoffen zu informieren.
Diese wird z.B. vom Deutschen Atomforum wie folgt beschrieben: "Die Brennstoffsituation bei Uran ist mehr als komfortabel. Nach heutigem Kenntnisstand steht Uran noch mindestens 200 Jahre zur Verfügung. Dank der ständigen Weiterentwicklung der Technologie zur Auffindung und Förderung von Uran ist sogar noch eine deutlich größere Reichweite zu erwarten." Laut einer Aussage von AREVA bzw. URENCO steht dieser Brennstoff sogar unbegrenzt zur Verfügung, wenn man das im Meerwasser gelöste Uran zu den Vorräten zählen würde.
Hinzu kommt noch Thorium, das etwa dreimal so häufig auf der Erde vorkommt wie Uran. Beim Einsatz im Reaktor bildet sich aus dem Thorium Uran-233, das ebenfalls wie Uran-238 und Plutonium-239 als Kernbrennstoff geeignet ist. Der in Deutschland entwickelte Thorium-Hochtemperaturreaktor wurde mit einer Leistung von 300 MW in Hamm-Uentrop nach 2-jährigem Betrieb nach ständig neuen Nachforderungen der NRW-SPD-Regierung unter Johannes Rau stillgelegt. Südafrika und China betreiben die Entwicklung weiter. Nimmt man die Vorräte von Uran und Thorium zusammen, so ist die künftige unbegrenzte Brennstoffversorgung aller Kernkraftwerke weltweit als absolut sichergestellt anzusehen.
8. Unbegrenzte Brennstoffversorgung?
24.08.2009, Arno Bazzanella, Krefeld