Wie kommt der Strom ins E-Auto?

Offshore-Windparks, Photovoltaikanlagen, Batteriespeicher – das dynamische Stromnetz der Zukunft ist voll auf erneuerbare Energie ausgerichtet. Wie es immer mehr Elektroautos zuverlässig mit Strom versorgt, das erfahren Sie in dieser Infografik.

Autor: Redaktion VDE FNN
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Offshore-Windparks, Photovoltaikanlagen, Batteriespeicher – das dynamische Stromnetz der Zukunft ist voll auf erneuerbare Energie ausgerichtet. Wie es immer mehr Elektroautos zuverlässig mit Strom versorgt, das erfahren Sie in dieser Infografik. 

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Regenerative Energieerzeugungs­anlagen und Kraftwerke

1. Regenerative Energie- erzeugungsanlagen und Kraftwerke

1. Regenerative Energieerzeugungs­anlagen und Kraftwerke

Die Energieerzeugung der Zukunft soll voll auf erneuerbare Energien ausgelegt werden: Bis 2050 soll der Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energien in Deutschland auf 80 Prozent steigen. Schon jetzt erzeugen immer mehr kleinere Anlagen regenerativen Strom aus Wind-, Solar- oder Wasserenergie. Für die Verteilung des erzeugten Stroms zu den Kunden in den nahegelegenen Städten und Gemeinden wird das Verteilnetz genutzt. Über weite Strecken – überregional und deutschlandweit – wird der Strom mittels Übertragungsnetz transportiert. Es gibt auch Situationen, in denen in einer Region mehr Strom erzeugt als verbraucht wird und nicht über das Verteilnetz transportiert werden kann. Dann gelangt der Stromüberschuss, etwa bei viel Sonnenschein im Süden oder viel Wind im Norden, über das Übertragungsnetz in die Gebiete mit einem hohen Bedarf an Strom, wie die Industriegebiete im Westen.

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Höchstspannungs-
leitungen

2. Höchstspannungs- leitungen

2. Höchstspannungs-
leitungen

Das Höchstspannungsnetz arbeitet mit tausendfacher Spannung des Hausnetzes und transportiert Strom über große Distanzen. Es ist allein in Deutschland knapp 40.000 Kilometer lang und damit fast so lang wie der Äquatorumfang. Das Netz nimmt die Energie von Großkraftwerken und immer mehr großen Windparks auf und gibt diese an große Industriekunden und Verteilnetze ab. Damit wird auch der Überschuss an Windstrom, zum Beispiel aus dem Norden Deutschlands, über weite Strecken verteilt, beispielsweise in Ballungszentren oder nach Süden.

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Umspannwerke

3. Umspannwerke

3. Umspannwerke

Umspannwerke verbinden die unterschiedlichen Spannungsebenen miteinander. So kann der Strom überregional über Höchstspannungsleitungen und dann über Umspannwerke in die Hochspannungsebene mit 110.000 Volt transportiert werden.

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Hochspannungs­- leitungen

4. Hochspannungs­- leitungen

4. Hochspannungs­leitungen

Mit der Hochspannung (60.000 – 150.000 Volt) wird – über größere Distanzen – innerhalb Deutschlands elektrische Energie an Stadtwerke und größere Industrieunternehmen verteilt. Immer häufiger wird auch überschüssige Energie aus unterlagerten Netzen aufgenommen und über weitere Gebiete verteilt. Alle Kabel- und Freileitungen auf dieser Spannungsebene zusammengerechnet ergeben knapp 100.000 Kilometer.

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Virtuelle Kraftwerke

5. Virtuelle Kraftwerke

5. Virtuelle Kraftwerke

Energie aus Wind oder Sonne ist im Gegensatz zur Erzeugung in einem Kraftwerk wetterabhängig. Das heißt, Energie kann nur erzeugt werden, wenn an diesem Ort der Wind weht oder die Sonne scheint. Damit die Schwankungen einzelner Anlagen ausgeglichen werden und eine bessere Vermarktung auf dem Strommarkt möglich wird, kommen sogenannte virtuelle „Kraftwerke“ zum Einsatz. Dazu kontrolliert man verschiedene Erzeugungsanlagen – Windparks, private Photovoltaikanlagen, Solarparks, Speicher – an unterschiedlichen Orten zentral über ein Leitsystem und vermarktet die Erzeugung dieser Anlagen gemeinsam. Damit können lokale Schwankungen – beispielsweise durch Wolken oder Sturmfronten – bei der Erzeugung ausgeglichen werden.

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Umspannwerke

6. Umspannwerke

6. Umspannwerke

Umspannwerke verbinden die unterschiedlichen Spannungsebenen miteinander. So kann der Strom vom Kraftwerk zum Verbraucher transportiert werden. Dabei fließt der Strom mit unterschiedlicher Spannung: Von den Hochspannungsleitungen wird der Strom im nachgelagerten Umspannwerk auf 60.000 bis 1.000 Volt Mittelspannung umgewandelt und anschließend in regionale Verteilnetze eingespeist.

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Mittelspannungs­- leitungen

7. Mittelspannungs­leitungen

7. Mittelspannungs­leitungen

Der Ausgleich und die Verteilung in die Städte und Gemeinden geschieht hauptsächlich über das Mittelspannungsnetz (60.000 bis 1.000 Volt). Es ist 500.000 Kilometer lang und entspricht damit Hundertmal der Strecke zwischen Nordkap und Sizilien. Durch den Zubau erneuerbarer Energien hat sich die Funktion einiger Mittelspannungsnetze stark geändert. Wo früher Strom aus dem überlagerten Netz verteilt wurde, wird heute abhängig von Wetterlagen häufig die in Nieder- und Mittelspannung eingespeiste Erzeugung eingesammelt, verteilt und gegebenenfalls in das überlagerte Netz eingespeist. Daher sind die Mittelspannungsleitungen – neben den Niederspannungsleitungen – das Rückgrat für die neuen energiereichen Anlagen wie E-Autos und Speicher.

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Schnelllade- stationen

8. Schnelllade­stationen

8. Schnelllade­stationen

Beim Laden an Autobahnen kommt es vor allem auf ein schnelles Weiterkommen an. Mit bis zu 450 kW kann ein E-Auto in unter 15 Minuten geladen werden. Dazu benötigt man eine im Vergleich mit dem Haushalt sehr große Leistung: Sie entspricht der Anschlussleistung eines Krankenhauses mit 90 bis 120 Betten oder eines Mehrfamilienhauses mit über 50 Wohnungen. Wie diese werden auch Schnellladestationen an das Mittelspannungsnetz angeschlossen.

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Netzstationen

9. Netzstationen

9. Netzstationen

Um den Strom aus dem Mittelspannungsnetz für private Haushalte und kleine Betriebe nutzbar zu machen, wird er in einer Netzstation – auch Transformatorstation genannt – auf 400 Volt Niederspannung umgewandelt.

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Niederspannungs- leitungen

10. Niederspannungs­leitungen

10. Niederspannungs­leitungen

Die letzte Meile für den Strom: Alle privaten Haushalte und kleine Gewerbe werden in Deutschland über das Niederspannungsnetz versorgt. Meist unsichtbar über Erdkabel und nur noch selten über Freileitungen. Entsprechend haben sie den größten Anteil am Netz: über 1 Million Kilometer. Das entspricht rund dem Dreifachen der Entfernung des Monds von der Erde. Hier werden Solaranlagen der Haushalte und kleine Windenergieanlagen angeschlossen, die so ihre Energie in das Netz einspeisen. Im Fokus stehen aktuell die neuen Verbrauchsanlagen, wie E-Autos und Speicher sowie deren lokale Auswirkungen.

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Lade­stationen

11. Lade­stationen

11. Lade­stationen

Ob an öffentlichen Parkplätzen, am Supermarkt um die Ecke oder dem Stadtpark: Ladestationen für Elektroautos stehen an immer mehr Orten zur Verfügung. Die direkt ans Niederspannungsnetz angeschlossenen Normalladesäulen mit einer Leistung von bis zu 22 kW ermöglichen damit immer mehr Menschen das einfache Laden unterwegs – ob beim Parken oder beim Einkauf.

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Kabelvertei­ler- schränke

12. Kabelverteiler­schränke

12. Kabelvertei­lerschränke

Sie leiten den Strom aus dem Niederspannungsnetz über den Hausanschluss, den Übergabepunkt zum Kunden, ins Netz einzelner Haushalte und weiterer kleiner Verbrauchsgeräte. So werden auch Ladestationen und Wallboxen für Elektroautos über Kabelverteilerschränke versorgt. Und im Fall einer Störung sorgt ihre Sicherung dafür, dass möglichst wenige Anschlüsse betroffen sind.

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Wallboxen

13. Wallboxen

13. Wallboxen

Das Elektroauto einfach zu Hause laden – das geht am besten mit einer Wallbox. Die praktische Ladestation lässt sich mittels dreiphasigen Starkstromanschlusses ins Hausnetz integrieren und betankt den eigenen Stromer mit einer Leistung von meist 11 kW. Ob das Elektroauto möglichst günstig, schnell oder mit selbsterzeugtem Strom geladen wird, hängt dabei von den Vorlieben jedes Einzelnen und von der Netzbelastung ab. Oberste Priorität hat dabei, dass die Batterie zum gewünschten Zeitpunkt ausreichend geladen ist.

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Batterie­speicher

14. Batterie­speicher

14. Batterie­speicher

Batteriespeicher können den selbsterzeugten Strom vom Hausdach speichern und genau dann zur Verfügung stellen, wenn er gebraucht wird. Damit tragen diese Speicher zum nötigen Ausgleich bei und überschüssiger erneuerbarer Strom kann flexibel zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden – beispielsweise, um am Abend das Elektroauto mit dem eigenen Solarstrom zu laden oder Geräte im Haus zu betreiben.

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Elektroautos

15. Elektroautos

15. Elektroautos

Die Zahl der Elektroautos in Deutschland nimmt zu: 2019 wurden mit über 63.000 Stromern so viele rein elektrisch betriebene Fahrzeuge zugelassen wie nie zuvor. Das stellt das Stromnetz vor neue Herausforderungen, denn der Energiebedarf der Fahrzeuge ist hoch und ihre Anzahl wird in Zukunft weiter steigen. Dank der vorausschauenden Weiterentwicklung und Digitalisierung der Netze wird ihre Versorgung mit regenerativem Strom auch zukünftig sichergestellt – sowohl unterwegs an der Schnell- oder Normalladestation als auch an der heimischen Wallbox. E-Scooter und E-Bikes dagegen können zwecks Ladung einfach an konventionelle Haushaltssteckdosen angeschlossen werden.

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