Eine Illustration in der ein weißer Tesla in einer Karte mit verschiedenen Standorten von Ladesäulen abgebildet ist

Bei immer mehr Stromern auf deutschen Straßen muss nicht nur die Ladeinfrastruktur angepasst werden. Auch die Stromnetze haben eine Frischzellenkur nötig. (Bild: Andreas Croonenbroeck)

Es ist ein wiederkehrendes Szenario: Pünktlich zur Tagesschau um 20 Uhr schalten Millionen Menschen in Deutschland ihren Fernseher ein, um sich über die neuesten Nachrichten aus aller Welt zu informieren. Das treibt die Energielast tagaus, tagein schlagartig nach oben. Von größeren Stromausfällen ist in der siebzigjährigen Geschichte der Nachrichtensendung aber nichts zu lesen.

Während die Befürchtung in Sachen Tagesschau bereits widerlegt ist, hält sich jedoch eine andere Versorgungsangst in Gesellschaft und Industrie hartnäckig: Sollte die Nachfrage nach Elektrofahrzeugen weiter anziehen, gäbe es auf lange Sicht hin Versorgungsprobleme in deutschen Haushalten, wenn Fahrzeugführer ihre Stromer nach Feierabend an die Steckdose hängen, so die Besorgnis. Laut einer Studie des Center of Automotive Management (CAM) in Bergisch Gladbach wird im Jahr 2030 jede dritte – wenn nicht gar jede zweite – Neuzulassung ein rein elektrisches Fahrzeug sein. Und auch die deutsche Bundesregierung hat sich den Umbau des Mobilitätssektors auf die Fahnen geschrieben: Nach dem Willen der Ampelkoalition sollen bis 2030 insgesamt 15 Millionen E-Autos auf Deutschlands Straßen rollen.

Hohe Belastung der Netzinfrastruktur

Ein Grund, warum der Boom der E-Autos die Stromnetze an die Belastungsgrenze bringen könnte, liegt in einem einfachen technischen Problem: Das Laden eines E-Autos bedeutet im Vergleich zu anderen Elektrogeräten eine hohe Belastung der Netzinfrastruktur. Denn während etwa Verbraucher wie ein Backofen oft nur für einen überschaubaren Zeitraum Energie konsumieren, hängen E-Fahrzeuge meist nachts über viele Stunden an der Wallbox und halten damit den Energiebedarf konstant hoch. Aktuell kommen die Stromnetze mit dieser Spitzenlast noch gut zurecht, doch wenn künftig immer mehr elektrifizierte Pkw Energie aus dem Netz laden, droht eine Überlastung. Zumindest wenn keine entsprechenden Vorbereitungen getroffen werden.

Diese Ansicht teilen auch die Experten der Unternehmensberatung EY und des europäischen Verbandes der Stromindustrie Eurelecric. In einer gemeinsamen Analyse haben die beiden Akteure untersucht, inwieweit das europäische Stromnetz dem Boom der E-Mobilität gewachsen ist. Den Studienautoren zufolge werden bis zum Jahr 2035 130 Millionen Elektrofahrzeuge auf den europäischen Straßen unterwegs sein – heute seien es erst 3,3 Millionen. Bis dahin müssten 65 Millionen Ladestationen installiert sein, um eine nahtlose Nutzung zu ermöglichen. Davon sollten 85 Prozent in Privathaushalten und vier Prozent an öffentlichen Straßen entstehen.

„Die Elektrifizierung ist heute ein unumkehrbarer Megatrend im Straßenverkehr. Die künftige Herausforderung besteht darin, den Ausbau der Infrastruktur in gut koordinierter Weise zu beschleunigen, um dem wachsenden Ladebedarf gerecht zu werden und gleichzeitig die optimale Nutzung des Stromnetzes zu gewährleisten“, betont Jean-Bernard Lévy, Chairman und CEO von Eurelectric.

Das bestehende Stromnetz könne dabei den Übergang zu E-Fahrzeugen bewältigen, es bedürfe aber einer vorausschauenden Planung und Koordinierung, heißt es aufseiten der Analysten. Nur so lasse sich sicherstellen, dass künftige Spitzen in der Energienachfrage und erhöhte Lasten  bewältigt werden können. Sobald die Durchdringung eines städtischen Verteilernetzes mit E-Fahrzeugen 50 Prozent erreiche, könnte unkontrolliertes Laden zu Spannungsschwankungen führen und die Stromversorgung beeinträchtigen, mahnen die Stromnetzexperten der beteiligten Partner an.

Grafik zum Verkauf von E-Autos und Plug-in-Hybriden in Deutschland von 2017 bis 2021

Forschungsprojekte für intelligente Netze

Um genau diese Gefahr zu bannen, laufen in Deutschland bereits verschiedene Forschungsprojekte, damit der künftige Bedarf an Energie sinnvoll gesteuert werden kann. Bereits seit 2019 läuft die Initiative „FlexHub - verteiltes Flexibilitätsdatenregister für Strommärkte der Energiewende“, die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert wird. Bis Ende des Jahres soll FlexHub noch weiterlaufen. Die Partner des Forschungsvorhabens sind die Forschungsgemeinschaft für elektrische Anlagen und Stromwirtschaft als Konsortialführer, Fraunhofer FIT, Fraunhofer FKIE, EnergieDock UG im Unterauftrag der HAW Hamburg, Kiwigrid GmbH, RWTH Aachen und der  Energieanbieter Mitnetz Strom.

Konkret wird ein Flexibilitätsdatenregister mit einem Energiemarkt für flexible Verbraucher und Erzeuger entwickelt. Die Stromkunden spielen dabei eine  wichtige Rolle. Mit FlexHub sollen sie dazu angeregt werden, sich netzdienlich zu verhalten. Praktisch heißt dies, dass sie ihren Strom vor allem dann verbrauchen, wenn besonders viel erneuerbare Energie im Netz zur Verfügung steht und eine Netzüberlastung droht – also zum Beispiel Elektroautos genau zu diesen Zeitpunkten zu laden.Die Kunden werden dazu künftig in ein Energiemanagementsystem eingebunden, dass ihnen per App anzeigt, inwieweit es sich lohnt, das flexible Verbrauchsverhalten an den Preisen des Flexibilitätsmarktes auszurichten.

Da in Zeiten mit hoher Einspeisung aus Wind- und Sonnenenergie an den Flexibilitätsmärkten Anreize zur Verfügung stehen, kann ein Kunde mit flexiblem Verbrauchsverhalten Geld sparen und leistet zugleich einen Beitrag zur Energiewende. Perspektivisch seien genau diese Anpassungen des Stromnetzes nötig, um das gleichzeitige Laden vieler Elektroautos zu ermöglichen. Das gelte besonders für die örtlichen Stromnetze, die sogenannten Verteilnetze.

Strompreisentwicklung in Deutschland von 1998 bis 2022.

Strom reicht bisher noch aus

Genug Strom ist auf alle Fälle vorhanden: Wären sämtliche 45 Millionen Pkw in Deutschland bereits heutzutage rein elektrisch unterwegs, dann stiege die Stromnachfrage um etwa 20 Prozent, heißt es in einer Studie des Fraunhofer-Instituts. Wenn 2030 zwischen sieben und zehn Millionen Elektrofahrzeugen unterwegs wären, würde sich die
Stromnachfrage nur um moderate drei bis 4,5 Prozent erhöhen, so die Experten. In der Praxis gibt es darüber hinaus weitere Anwendungsfelder, die unter den Begriff Smart Grids fallen.

Elektromobilität spielt für den Ausbau von Smart Grids eine wichtige Rolle. Jedes Auto, das mit Strom fährt, ist einerseits auf intelligentes Energiemanagement
angewiesen, etwa um die Ladeinfrastruktur nicht zu überlasten. Und E-Mobilität ist andererseits eine treibende Kraft, um das Netz schnell und flexibel zu machen. Da Fahrzeuge die meiste Zeit nicht bewegt werden, können ihre Akkus zum flexiblen Energiespeicher und zu einer wichtigen Stromquelle für andere E-Autos werden.

Doch auch wenn die Erkenntnis in der Industrie bereits gereift ist, dass ein smarter Netzausbau geboten ist, bedeutet das mitnichten eine rasche Umsetzung desselben. Ein ähnliches Trauerspiel zeigt sich bereits in Sachen öffentlicher Ladeinfrastruktur. Auch wenn die Politik seit Jahren die rasche Elektrifizierung des Pkw-Verkehrs einfordert und mit immer neuen Zielmarken die Industrie zum Handeln auffordert, lahmt der Ausbau der öffentlichen Ladepunkte. Im ersten Quartal liegt die Zahl der Ladestationen hierzulande bei 27.900 – in acht Jahren soll ihre Zahl bereits die Millionenmarke knacken.

Und auch hier bedarf es einer smarten Steuerung der Energielast. So gibt es bereits Überlegungen, große Schnellladeparks, die für ihren Betrieb bis zu zehn Megawatt Strom oder mehr benötigen, an das Hochspannungsnetz von 110 Kilovolt anzuschließen. Bevor so eine Entscheidung getroffen werden kann, stehen aber in der Regel lange Genehmigungsverfahren an. Wertvolle Zeit geht dabei ins Land, die am Ende des Tages für ein Scheitern der Zielmarke von 15 Millionen E-Autos sorgen könnte.

Strompreise sind unkalkulierbares Risiko

Womöglich lässt die Netzproblematik aber auch noch länger auf sich warten. Denn neben der technischen Umrüstung der Netze spielen zusätzlich  die Stromkosten eine entscheidende Rolle beim Umstieg auf elektrifizierte Fortbewegung. Denn die explodierenden Energiepreise machen nicht in Form von hohen Kosten bei Diesel und Benzin an der Tankstelle halt, sondern treffen auch jeden Haushalt in Form von höheren Stromkosten. Das Vergleichsportal Verivox rechnet in diesem Jahr mit einer durchschnittlichen Preissteigerung von 21 Prozent. Für einen Musterhaushalt mit einem Jahresverbrauch von 20.000 Kilowattstunden bedeute dies Mehrausgaben von 305 Euro im Jahr – Kosten für das Laden von E-Autos noch nicht inkludiert.

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