Elektroautos und Strompreise

Vorwort zum Vorwort

Den folgenden Text habe ich für diverse Gruppen des Internetportals XING geschrieben mit der Bitte an die Leser, ihn Bekannten zu empfehlen, die sich für das Thema interessieren könnten. Da aber nun nicht jeder potenziell Interessierte dort Mitglied ist und auf diese Gruppen zugreifen kann, veröffentliche ich den Artikel zusätzlich noch einmal hier. Damit sind auch die Verweise auf XING erklärt, die in einem Blog-Posting deplatziert wirken.

Vorwort, oder: Ein paar Worte über mich

Ich habe 2008 mein VWL-Studium mit einer Diplomarbeit abgeschlossen, deren Thema für diese Gruppe interessant ist. Daher möchte ich den Inhalt im Folgenden kurz umreißen. Sie werden diesem Text vermutlich in anderen Foren wieder begegnen. Es gibt eine ganze Reihe von Gruppen, in denen „Elektroautos und Strompreise“ gut aufgehoben sind: prinzipiell alles, was sich mit erneuerbaren Energien, Energiewandel, Verkehrsfragen und ähnlich gelagerten Themen beschäftigt. Solange mir niemand sagt, dass es gegen die „guten Sitten“ von XING verstößt, möchte ich den Artikel so weit wie möglich streuen. Ich hoffe, dass mich diese Strategie nicht zum Spammer macht. Falls doch, bitte ich um Ihr Feedback.

Worum geht es?

Elektroautos sind in aller Munde. Gegenüber den herkömmlichen Benzin- und Dieselschluckern haben sie eine ganze Reihe von Vorteilen: Sie sind zum Beispiel energieeffizienter und damit um­welt­freundlicher, wartungsärmer und nicht zuletzt leiser. Manchmal so leise, dass die Tüftler darüber nachdenken, sie mit Lautsprechern auszustatten, die ein künstliches Motoren­ge­räusch von sich geben. Nicht wegen des „satten Sounds“, sondern um andere Verkehrsteil­nehmer zu warnen.

Als größter Nachteil stellt sich derzeit die im Vergleich zu Autos mit Verbrennungsmotor ge­rin­gere Reichweite dar. Das ist hauptsächlich der Batterie (genau genommen: dem Akku) geschuldet. Elektro­autos stellen nunmal Anforderungen an den Energiespeicher, die sich von Laptops, Handys und MP3-Playern deutlich unterscheiden. Doch in diesem Bereich wird intensiv geforscht, sodass man getrost davon ausgehen kann, dass dieses Problem in Kürze gelöst und in Bälde in praxistaugliche und bezahlbare Anwendungen umgesetzt werden wird.

Im Vordergrund dieses Artikels soll aber weder der Geräuschpegel noch der Energiespeicher stehen, auch nicht der wegfallende Ölwechsel, sondern ein Aspekt der notwendigen Infrastruktur, ohne die Elektroautos nicht leben – Verzeihung – fahren können: Die Versorgung mit Elektro­ener­gie. Genauer gesagt: die Strompreise.

Hinter dem etwas abstrakt klingenden Titel „Auswirkungen ‚flexibler Verbraucher’ auf tages­abhän­gige Preise von Elektroenergie“ verbirgt sich eine auf den ersten Blick einfache Frage: Was kann mit den Strompreisen passieren, wenn sich Elektroautos im großen Maßstab durchsetzen? Daraus können dann auch Antworten auf eine ganze Reihe weiterführender Fragen abgeleitet werden:

Was geschieht in einer mittelgroßen Stadt, wenn die Bewohner beschließen, im großen Stil „auf elek­trisch“ umzustellen? Welche Herausforderungen kommen dann auf Energieversorgungsunter­nehmen (EVU) zu? Wie viel zusätzliche Stromnachfrage generieren Elektroautos – und ist die heutige Ver­tei­lungsinfrastruktur überhaupt in der Lage, diesen Bedarf zu decken? Kann man das Ladeverhalten der Besitzer zeitlich beeinflussen (z. B. mit maßgeschneiderten Stromtarifen) und damit im Sinne des EVU optimieren? Lassen sich diese neuen Kunden „überreden“, ihre Elektroautos (die im Fol­gen­den mit „EV“ für „Electrical Vehicle“ abgekürzt werden) überwiegend in Phasen der Lasttäler, d. h. in den Nebenzeiten zu laden?

In dieser Studie wird angenommen, dass die letzten beiden Fragen mit „Ja“ beantwortet werden können: Eine der Modellannahmen ist daher, dass EVs ausschließlich während der Lasttalphasen aufgeladen werden. Natürlich ist das NICHT realistisch; in der Praxis wird ein Teil der EVs immer auch zu anderen Zeiten „am Netz hängen“. Aber darum geht es auch gar nicht. Ziel ist es vielmehr, das erreichbare Potenzial aufzuzeigen: Was ist maximal drin, wenn…?

Die Studie berücksichtigt dabei mehrere Szenarien mit unterschiedlichen Marktanteilen: Aus­gangs­­­punkt ist der aktuelle Stand ohne EVs. Anschließend werden Szenarien untersucht, in denen EVs 10%, 30%, 50% und schließlich 100% der Pkw-Fahrzeugflotte ausmachen. Dabei ist klar, dass eine vollständige Umstellung auf Elektroautos Jahre bis Jahrzehnte dauern wird. Es geht, wie gesagt, um das maximal mögliche Potenzial.

Nicht alle der oben gestellten Fragen können erschöpfend beantwortet werden, da sich die Arbeit wie im Titel angekündigt auf die Strompreise konzentriert. Die Antworten lassen sich danach aber zumindest in ihrer Tendenz abschätzen. Weitere Studien sind daher auf jeden Fall notwendig.

Apropos weitere Studien

Noch ein paar Worte speziell an Studenten, die auf der Suche nach einem spannenden Thema für ihre Abschlussarbeit sind: Hier sind welche, und zwar massenhaft! Wer keine theorielastige Literaturarbeit schreiben, sondern Fragen beantworten will, die unmittelbaren Praxisbezug haben, wird rund um das Elektroauto auf jeden Fall fündig werden. Und das gilt nicht nur für Ingenieure, sondern betrifft genauso Betriebs- und Volkswirte, Soziologen, Stadtplaner, Informatiker etc.

Ich habe nach einem Thema für eine volkswirtschaftliche Diplomarbeit gesucht, in der es nicht um Keynes, Krugman und Co. geht (selbst wenn es auch hier durchaus spannende Fragestellungen gibt). Während der BWL-Abschlussarbeit über Marktpotenziale der oberflächen­nahen Geothermie ist mir bewusst geworden, dass ich für die VWL-Arbeit ebenfalls eine praxisrelevante Frage untersuchen will, die auch wieder etwas mit Energie und Nachhaltigkeit zu tun haben soll. Mir war klar, dass ich damit im Kernbereich der Volkswirt­schaftslehre nicht fündig werden würde. Also hatte ich mich, inspiriert von Ideen, die sich während der Internetrecherche der BWL-Arbeit angesammelt hatten, an meiner Uni umgesehen. Da Chemnitz eine Technische Universität ist, mangelt es hier nicht an Lehrstühlen, die in Frage kamen. Gelandet bin ich schließlich bei der Professur für Energie- und Hochspannungs­technik, wo ich der erste Volkswirt war, der hier seine Diplomarbeit schrieb. Ich habe es nicht bereut. Immerhin kenne ich jetzt z. B. den Unterschied zwischen Grund- und Spitzenlast – für einen Volkswirt nicht unbedingt selbst­verständlich.

Was ich damit sagen will: Seht euch an euer Uni um und schaut dabei über den Tellerrand eures Studiengangs hinaus – es lohnt sich.

Ergebnisse & Ausblick(e)

Eine ausführlichere Zusammenfassung (10 Seiten) steht hier (click) als pdf bereit. Wem das zu lang ist, für den habe ich im Folgenden die wichtigsten Ergebnisse und einige Ausblicke zusammen­gefasst.

Elektroautos bewirken einen Anstieg der Stromnachfrage. Diese Aussage allein ist trivial. Interessanter – und eine der Fragen, die in der Arbeit beantwortet werden konnten – ist das Ausmaß des Anstiegs. Ergebnis: Je nach Marktanteil der Elektroautos an der gesamten Pkw-Flotte wird zwischen ca. 2% und 16% mehr Elektro­energie benötigt:

Grafik: Energienachfrage durch Elektroautos

Bei steigender Nachfrage denken die meisten Ökonomen reflexartig an höhere Preise. Doch trotz höherer Stromnachfrage durch Elektroautos könn(t)en die Strompreise* gesenkt werden. Grund dafür ist die bessere Auslastung des Stromnetzes, da mehr (preiswertere) Grundlast benötigt wird und dadurch der Anteil der (teureren) Spitzenlast sinkt.

* Genau genommen können die StromKOSTEN sinken. Ob ein EVU das über Preissenkungen an seine Kunden weitergeben wird, ist eine andere Frage.

Hier eine Grafik, die das Prinzip der Lastverschiebung verdeutlicht

Die Preisänderungen in Zahlen

Grafische Darstellung der Preisänderungen

Eine kurze Erklärung zur Berechnung der Preise: Die prozentualen Anteile am Gesamtpreis von „Steuern und Abgaben“ sowie „Bereitstellung, Messung und Abrechnung“ wurden konstant gehalten. Im Kostenbestandteil „Erzeugung, Bezug und Vertrieb“ (und hier speziell bei der Erzeugung) kommt die erwähnte Lastverschiebung zum Tragen. Das Netzentgelt wurde von der Netzgesellschaft Chemnitz auf Grundlage der von mir ermittelten Daten neu berechnet. Hier noch einmal vielen Dank für die freundliche Unterstützung!

Eines der überraschendsten Ergebnisse der Arbeit war das Ausmaß dieser Lastverschiebung: Im Maximal­sze­na­rio, d. h. bei einer vollständigen Umstellung auf Elektroautos, sinkt die Nachfrage nach Spitzenlast um 86%, während sich der Grundlastanteil mit plus 90% fast verdoppelt.

Grafik: Energienachfrage, aufgeschlüsselt in Grund- und Spitzenlast

Grafik: Neue und alte Lastkurve

Diese Entwicklung hat erhebliche Auswirkungen auf den deutschen Kraftwerkspark: Grundlast wird heute hauptsächlich von Kohle- und Atomkraftwerken bereitgestellt, die stets nahe am Betriebs­optimum arbeiten sollten, um möglichst effizient zu laufen. Spitzenlast kommt aus flexiblen, d. h. regelbaren Kraftwerken wie Pumpspeicher- und Gaskraftwerken, die bei Bedarf schnell hoch- und wieder heruntergefahren werden können. Kohle und Atomkraft sollen in den kommenden Jahren zurückgefahren werden – auch wenn gerade die von ihnen bereitgestellte Grundlast verstärkt nachgefragt werden wird.

Windkraft und Photovoltaik liefern keinen bedarfsgerechten Strom, d. h. ihr Output richtet sich nach Windstär­ke und Sonneneinstrahlung, nicht aber nach der tatsächlichen Nachfrage. Damit sind sie nicht grundlastfähig. Geothermiekraftwerke könnten diese Nachfragelücke schließen. Das tiefengeothermische Potenzial ist nach menschlichem Ermessen unerschöpflich. Die erforderliche Technologie steckt zwar nicht mehr in den Kinder­schuhen, ist aber immer noch nicht ganz marktreif. In Deutschland wird derzeit an zahlreichen Erdwärmepro­jek­ten gearbeitet, was einen schnellen technischen Fortschritt erwarten lässt.

Ein paar Worte noch zur grundlegenden Modellannahme der Arbeit: Es wurde davon ausgegangen, dass alle Elektroautos ausschließlich in den Lasttälern geladen werden. Dabei war von Beginn an klar, dass diese Annahme realitätsfern ist. (Wir Ökonomen nennen so etwas „Abstraktion von der Realität“. Das bedeutet dasselbe, klingt aber besser.) Jede anders lautende Vermutung über die Steuerbarkeit des Verhaltens der EV-Besitzer wäre eine willkürliche Entscheidung gewesen, genauso gut oder schlecht begründbar. Fest steht: In der Realität wird nur ein Teil der Elektroautos ausschließlich zu Nebenzeiten geladen werden. Gerade während der Arbeitszeiten bietet es sich an, den Akku wieder zu füllen – was aber gerade mit der so genannten Koch- oder Mittagsspitze zusammenfällt.

Daraus ergibt sich ein weiteres interessantes Thema für eine Abschlussarbeit: Wie gut und mit welchen Mitteln lässt sich das Verhalten von EV-Besitzern beeinflussen? Hier könnten sich Psychologen, Soziologen oder Marketingspezialisten austoben.

Fazit, oder: Noch ein paar Worte über mich

Warum mache ich mir die Mühe, das alles noch einmal hier „aufzuwärmen“? Schließlich ist die Arbeit fertig, abgegeben, bewertet und damit abgehakt.

Aus zwei Gründen: Weil ich zum einen möchte, dass die Ergebnisse auch in irgendeiner Form verwertet werden und nicht im Uni-Archiv verstauben und vergessen werden. Wem der Praxisbezug wichtig ist, der muss auch mit der Praxis in Berührung kommen. XING ist dafür ein idealer Ort, weil hier tausende Menschen aus ebendieser Praxis aufeinander treffen.

Der zweite Grund: Ich bin derzeit auf Stellensuche und sehe diesen Artikel als eine Möglichkeit, mich bei mehr potenziellen Arbeitgebern vorzustellen, als ich es mit Initiativbewerbungen je könnte. Wenn Ihnen also noch ein Kaufmann und/oder Volkswirt mit einer Neigung zu erneuerbaren Energien, Nachhaltigkeit und dem generellen Drang zum Weltverbessern fehlt: Hier bin ich! Mehr über mich können Sie in meinem Profil herausfinden, demnächst auf meiner „Über Mich“-Seite sowie in meinem Blog (also hier). Und natürlich im Gespräch, ob nun modern per XING-Message, E-Mail oder ganz klassisch – neudeutsch: face-to-face, in real life.

Daher würde ich mich freuen, wenn sich meine Arbeit herumsprechen würde. Sollten Sie also jemanden kennen, für den das Thema relevant sein könnte, verweisen Sie bitte auf diesen Beitrag.