Notizen zum E-Auto (3)

Im vorigen Beitrag zu dieser kleinen Serie ging es um die Energieversorgung der batteriebetriebenen Autos.

Nun weiß man seit einiger Zeit, dass die regenerativen Energien sehr schwankungsanfällig sind. Es gibt zum Teil längere Phasen, wo der Wind in Deutschland fast gar nicht weht, und solche, wo die Rotoren tagelang am Anschlag drehen. Diese ungleichmäßige Stromproduktion hat zur Folge, dass ständig ein eigener (konventioneller) Kraftwerkspark in Bereitschaft gehalten werden muss, um im (gar nicht so seltenen) Notfall einspringen zu können. Ein Teil dieser Schwankungen kann über Exporte (zum Freundschaftspreis) ausgeglichen werden.

In den letzten Jahren hat sich die Menge des aus Deutschland exportierten Stroms enorm gesteigert. Betrachtet man den Saldo aus Importen und Exporten, so ergibt sich folgendes Bild (Quellen hier und hier):

Fig. 1 Netto-Stromexportsaldo Deutschlands. Der Trend geht eindeutig nach oben. 

2015 waren das über 50 TWh, die per Saldo in die Nachbarländer gingen.

Wie sieht es nun mit dem Energiebedarf im Straßenverkehr aus? Nach der deutschen Statistikbehörde Destatis betrug der Energieverbrauch im Pkw-Verkehr im Jahr 2015 421 TWh. (Destatis gibt die Werte in Petajoule PJ an, Umrechnung in TWh von mir).

Gehen wir wie im vorigen Posting davon aus, dass sich der Verbrauch der Stromer etwa auf ein Viertel (25%) des entsprechenden Wertes für die fossil betriebenen Pkws reduzieren könnte (eine sehr optimistische Annahme), dann hätten wir immer noch einen Energiebedarf von 105 TWh. Das ist mehr als doppelt soviel wie der Stromüberschuss, der ins Ausland geliefert wird.

Mit anderen Worten: Selbst wenn es gelänge, die gesamte Überschussproduktion aus Windkraft und Photovoltaikanlagen in die Batterien von Pkws zu stecken, wäre das unter den günstigsten Voraussetzungen erst die Hälfte dessen, was man bräuchte, um die Mobilität auf gegenwärtigem Niveau aufrechterhalten zu können.

In dieser Rechnung ist weder der Schwerverkehr, noch der Betrieb von Bussen und Kleintransportern enthalten. Und natürlich ist damit noch gar nichts über die schwankende Verfügbarkeit der Regenerativen gesagt. Wie lädt man eigentlich Autobatterien mit regenerativen Quellen, wenn im Winter über mehrere Tage kein Wind weht?


Hier die Links zu den bisherigen Beiträgen:
Teil 1
Teil 2

Notizen zum E-Auto (2)

E-Autos seien, so heißt es jedenfalls, technisch wesentlich einfacher zu bauen als konventionelle Automobile. Sie hätten u.a. weniger bewegliche Teile. Das ist ja alles gut und schön.

Aber man fragt sich angesichts dessen, warum

1) E-Autos um soviel teuer sind als normale Fahrzeuge, und
2) warum Tesla so einen großen Produktionsrückstand hat.

Man sollte meinen, dass die Stromer nur so wie die warmen Semmeln vom Band rollen, wenn sie schon so einfach zu fertigen sind.

Davon abgesehen, gibt es eine gewaltige Diskrepanz zwischen der Anzahl von Medienmeldungen über E-Autos und der tatsächlichen Anzahl von strombetriebenen Fahrzeugen auf unseren Straßen. Nun gut, da ist auch eine Menge (politischer) Propaganda dabei.

Letztens ging es hier um die Reichweite von Elektrofahrzeugen. Auch hier wird ordentlich am Medienrad gedreht. Doch die Reichweite ist nur eine Seite der Medaille. Die andere Seite ist die der Energieversorgung. Also der Bereitstellung einer ausreichenden Menge an Strom.

In Deutschland wurden 2016 rund 620 TWh für den Straßenverkehr benötigt. Das entspricht in etwa dem 50-fachen der jährlichen Produktion des Kernkraftwerks Isar 2. Mit anderen Worten: es bedürfte der Errichtung von 50 Kernkraftwerken vergleichbaren Typs, um die Energie bereitzustellen, die im deutschen Straßenverkehr verbraucht wird.

Nun werden manche einwenden, E-Autos brauchen grundsätzlich weniger Energie pro gefahrenem Kilometer. Der Energieverbrauch würde also zurückgehen. OK, also rechnen wir nach.

Ein BMW X1 Diesel braucht ca. 60 kWh pro 100 km. Das ist ein langjähriger Durchschnittswert. Ein BMW i3 braucht rund 15 kWh pro 100 km, so ein Kollege, der ein solches Auto fährt. Nun hinkt der Vergleich insofern, als der X1 wesentlich mehr Platz bietet als der i3. Bei vergleichbarer Austattung würde ich den Verbrauch des i3 doch etwas höher ansetzen. Aber bleiben wir der Einfachheit halber bei den obigen Zahlen, woraus sich ein Verhältnis von 4:1 ergibt.

Dann hätte der Verbrenner in etwa den vierfachen Energiebedarf eines E-Autos. Will heißen, dass der Energiebedarf von Elektrofahrzeugen nur noch ein Viertel dessen beträgt, was konventionelle Autos brauchen. Der gesamte Energieeinsatz im Straßenverkehr würde somit auf 155 TWh sinken, und man bräuchte nur noch 13 Kernkraftwerke obigen Typs, um die entsprechende Strommenge zu erzeugen.

Das ist also die zusätzliche (!) Kraftwerkskapazität, die erforderlich ist, um Deutschlands Straßenverkehr vollständig zu elektrifizieren. Diese Überlegungen gehen von extrem günstigen Voraussetzungen für die Elektromobilität aus. Dabei wurde unter anderem der gesamte Schwerverkehr mit einbezogen, obwohl zur Zeit völlig unklar ist, ob dieser so einfach mit Strom betrieben werden kann wie der private Fahrzeugpark.

Wer die Verhältnisse in Deutschland kennt, weiß, dass der Bau neuer Kernkraftwerke dort auf absehbare Zeit völlig ausgeschlossen ist. Gleichzeitig wurde jetzt auch der Ausstieg aus der Kohleverstromung in die Wege geleitet. Woher soll also der Strom für all die E-Autos kommen? Aus regenerativen Quellen? Sind die überhaupt ausreichend? Mehr dazu in einem anderen Posting.

Notizen zum E-Auto (1)

Gestern berichtete die Presse über eine neue Studie, wonach die durchschnittliche Reichweite von E-Autos zwischen 2016 und 2017 um 10% zugelegt habe und nunmehr bei rund 300 km liege. Der Grund dafür sei in erster Linie die gestiegene Batteriekapazität.

Das ist zwar immer noch ein gewaltiges Stück hinter der Reichweite von Verbrennern, aber immerhin erlauben uns diese Zahlen eine vorsichtige Schätzung, wie es mit den E-Autos in dieser Hinsicht weitergehen könnte. Dieselfahrzeuge können problemlos 1000 km ohne Auftanken fahren.

Nehmen wir an, dass die Reichweite in ähnlichem Tempo ansteigt (also jeweils um 10% gegenüber dem Vorjahr), dann würde die 1000 km-Schwelle in etwa 13 Jahren gerissen. Das wäre im Jahr 2031.

Dann und nur dann wären die E-Autos mit den Verbrennern konkurrenzfähig (vorausgesetzt, dass die Kofferraumkapazität nicht darunter leidet). Von der Fahrzeugseite her wären die beiden Typen dann gleichwertig.

Allerdings hat das E-Auto auch ein kleines Problem mit der allgemeinen Energieversorgung, insbesondere, wenn deren Anzahl sehr groß wird. Mehr dazu in einem anderen Posting (siehe auch hier).

Zum Schluss sei nochmals darauf hingewiesen, dass es sich bei meiner Abschätzung um eine extrem vereinfachte Extrapolation eines (kurzen) Trends in die Zukunft handelt. Kein Mensch garantiert uns, dass die Steigerungsrate der E-Auto-Reichweite sich in dieser Weise fortsetzt. Ich persönlich habe daran meine Zweifel.

Aber wenigstens haben wir jetzt ein Datum, an dem wir die Reichweite einem erneuten Test unterziehen können. Und dann sehen wir ja, wie es mit dem Zuwachs der Batteriekapazität ausgesehen hat. Also nicht vergessen: 2031.

Die NASA - 60 Jahre und kein bisschen weiter

Heute vor 60 Jahren, am 29. Juli 1958, wurde die National Aeronautics and Space Administration (NASA) gegründet (siehe auch hier). Es handelt sich also um die nationale Luft- und Raumfahrtbehörde der USA.

Nach einer kurzen und stürmischen Anfangsphase wurden bereits in kurzer Zeit hohe Ziele erreicht. Fast genau elf nach Jahre nach der Gründung der NASA setzte der erste Mensch seinen Fuß auf den Mond. Ein technologisches Wettrennen mit der Sowjetunion, bei dem man zunächst im Hintertreffen war (Sputnik, Gagarin), wurde schließlich gewonnen. Weitere Mondlandungen folgten.

Ich kann mich noch vage an Fernsehbilder erinnern, die das weltbewegende Ereignis zeigten. Insbesondere erinnere ich mich daran, wie die Raumkapsel an Fallschirmen im Meer landete und die Astronauten geborgen wurden. Ich bin mir allerdings nicht sicher, um welche der Mondmissionen es sich dabei handelte. Wahrscheinlich eher um eine der letzteren. Ob wir 1969 schon einen Fernseher hatten, kann ich nicht mit Bestimmtheit sagen.

Im Rückblick betrachtet, stellt die Mondlandung einen Kulminationspunkt menschlichen Forscherdranges dar. Es ging darum, ein bestimmtes Ziel mit allen verfügbaren Kräften zu erreichen.
Vor wenigen Jahren besuchte ich das Kennedy Space Center. Wenn man sich die dort vorhandenen historischen Quellen ansieht, wird klar, warum damals möglich war, was heute (mit deutlich besserer Technologie) kaum noch möglich erscheint. Man sehe sich diese Rede von John. F. Kennedy an. Hier überbietet sich ein US-Präsident nicht in endlosem Geseier von politischer Korrektheit, wie etliche seiner Nachfolger. Stattdessen werden hohe Ziele gesteckt in dem Bewusstsein, dass es nicht leicht sein und Opfer fordern wird.

Kennedy selbst ist in diesem Zusammenhang nichts weiter als der Kristallisationspunkt einer Generation, deren Denken in eben solchen Bahnen verlief. Eine Herausforderung annehmen und sie erfolgreich meistern. Die Zukunft ist besser als die Gegenwart und sie belohnt die Wagemutigen. So wurde auch Amerika entdeckt.

Verglichen damit erscheint das gegenwärtige Denken kleingeistig und von Ängsten und Selbstzweifeln geplagt. Das gilt auch für die NASA, die (damals wie heute) dem Zeitgeist unterworfen ist. Aber noch nie hat jemand ein Ziel erreicht, der seine Zweifel nicht erfolgreich überwunden hätte. Die Zukunft erscheint voller Gefahren, denen wir hilflos ausgesetzt sind. Vor diesem Denken ist es eigentlich erstaunlich, dass die Menschen der Steinzeit jemals den Faustkeil aus der Hand gelegt haben, um ihn gegen ein Werkzeug aus Metall zu ersetzen.

Die nächste Sau durchs Wissenschaftsdorf - KI

Auf Danischs Blog gibt es eine lustig zu lesende Beschreibung des gegenwärtigen Hypes um Künstliche Intelligenz (KI). Als Informatiker ist er ja wesentlich näher dran an diesen Dingen, als Politiker es je sein könnten. Und so ist seine Sicht auf die KI wesentlich abgeklärter als die jener, die sich zu Propagandisten eines neuen Zeitalters aufschwingen, in der Hoffnung, das Wohlwollen der Medien und, ja vielleicht auch, die eine oder andere Wählerstimme zu ergattern.

Andererseits sollten wir nicht zu hart mit der politischen Klasse in Gericht gehen. Ihre Vertreter reden ja oft (manche meinen: zu oft) über Dinge, von denen sie keine Ahnung haben. Aber nicht nur das. Gelegentlich werden zur Entscheidung gesellschaftlich relevanter Fragen Kommissionen gebildet, deren Mitglieder von eben diesen Fragen nicht so richtig Ahnung haben. Man könnte auch sagen: Ahnungslose bilden Kommissionen aus Ahnungslosen, damit die ahnungslosen Menschen ("da draußen") eine Ahnung davon kriegen, wohin die Reise geht. Das wichtigste Marschgepäck auf dieser Reise ist keineswegs ein fundiertes Fachwissen, sondern vielmehr ein gerüttelt Maß an höherer Moral. Und schon ist die Energiewende auf dem Weg.

Irgendwie habe ich den Eindruck, dass, je mehr Politiker sich in die Bereiche Forschung und Innovation einmischen, umso weniger Relevantes dabei herauskommt (vor allem im Verhältnis zur eingesetzten Geldmenge). Oder wurde das iPhone aufgrund eines politischen Programms entwickelt? Waren Dinge wie das Internet, die Waschmaschine, der Geschirrspüler und das Röntgengerät die Früchte tiefschürfender politischer Projekte? Aber gewiss lässt sich mit KI wieder neues Kanonenfutter für die Start-Up-Szene gewinnen.

Auf einer internationalen Konferenz zum Thema Innovation unterhielt ich mich mal mit einen höheren Beamten eines Forschungsministeriums (das Land spielt dabei keine Rolle). Wir redeten über Patente, und er meinte sinngemäß, wenn man soundso viel Millionen hineinsteckt, kommen soundso viele Patente raus. Die statistische Korrelation dahinter ist sicherlich richtig, wie ich aus eigener Erfahrung weiß. Dennoch ist es ein Trugschluss, daraus eine kausale Ertragskette zu machen in der Art: Wenn ich nur ein paar Millionen einsetze, dann bekomme ich dafür ganz bestimmt eine gewisse Anzahl von Patenten.

Aber erstens ist Patent nicht gleich Patent. Manche sind profitabler als andere, mitunter sogar extrem profitabel, andere dienen nur dazu, Entwicklungen von Konkurrenten zu blockieren. Und zweitens, und das ist das Entscheidende, kommen Patente nicht in die Welt wegen der zuvor eingesetzten Millionen, sondern ausschließlich, weil sich im Oberstübchen eines Tüftlers eine neue Idee eingenistet hat. Diese Vorstellung schien dem Ministerialbeamten völlig fremd zu sein. Soviel zur Nähe zwischen Ministerien und Forschungspraxis. Politiker sind bekanntlich noch weiter davon entfernt.

Nun also die Künstliche Intelligenz. Kann sie helfen, wo die natürliche fehlt? Schaun mer mal.

Zum Ausklang noch einige Zitate, wobei es völlig egal ist, aus welchem Mund die jeweilige Sprechblase kommt, weil Sprecher und Blasen beliebig austauschbar sind.

"Ich erwarte, dass Wissenschaft sich besser erklärt. Sie muss raus aus ihrem Kämmerchen." (Vergleichbares hört man seit vielen Jahren.)

"Vielen in der Wissenschaft ist gar nicht klar, dass es Leute gibt, für die es eben nicht so selbstverständlich ist, dass wir die Wissenschaft in einem solchen Umfang finanzieren." (Den Wissenschaftlern, die ich kenne, ist das durchaus klar.)

"Künstliche Intelligenz durchdringt immer mehr Lebensbereiche und ist ein wichtiger Faktor für wirtschaftliche Entwicklung." (Gab es VOR der KI keine wirtschaftliche Entwicklung?)

"Die Nutzung Künstlicher Intelligenz soll verantwortungsvoll und zum Wohle der Gesellschaft vorangebracht und neue Wertschöpfungspotenziale sollen erschlossen werden." (Fehlen nur noch die Dauerschlagworte nachhaltige Entwicklung und soziale Gerechtigkeit).

"Richtig gestaltet ist KI ein wichtiger Schlüssel für Wachstum und Wohlstand." (und WER gestaltet richtig und vor allem WIE?)

42 Bäume

In seiner aktuellen Blowout Week verweist Euan Mearns auf einen Medienartikel über Zusammenstöße zwischen Polizei und Demonstranten in Apulien. Der Grund: 42 alte Olivenbäume müssten zugunsten der Trans Adriatic Pipeline zeitweilig umgepflanzt werden. Nach Abschluss der Arbeiten für die Pipeline sollen die Bäume wieder an ihren Originalstandort rückgepflanzt werden.  Insgesamt bis zu 10.000 Bäume sollen im Rahmen dieses Projekts eine derartige Behandlung erfahren.

Merkwürdig: In Deutschland wurden für den Ausbau von Windkraftanlagen mindestens ebenso viele Bäume gefällt (nicht temporär umgepflanzt!) und bestehende Wälder mit hässlichen Narben übersät. Von gewaltsamen Auseinandersetzungen mit der Polizei ist dabei nichts bekannt geworden. Woran das wohl liegen mag?

Ist Kernenergie ein Auslaufmodell?

In Europa wahrscheinlich ja.

Aber weltweit ist die Kernenergie auf dem Vormarsch. Hier die Prognose der Internationalen Energieagentur bis 2040:

Insbesondere China, Indien und Russland legen kräftig zu.

Werden Europas Windräder und Solarpanele da mithalten können? Rhetorische Frage.