Noch nicht perfekt,
aber auf einem guten Weg
Den Elektroautos gehört die Zukunft – sollte man meinen. Da ihr Motor in den Zeiten des menschenverursachten Klimawandels und der Erderwärmung keinen fossilen Kraftstoff verbrennen muss, gelten sie als besonders umweltfreundlich. Zumindest auf den ersten Blick. Doch obwohl einige Pkw-Stromer schon mehrere Jahre auf dem Markt sind, kommen sie nicht über ein Nischendasein hinaus. Hauptsächlich liegen die Probleme in der immer noch geringen Reichweite, dem hohen Anschaffungspreis und dem Angebot günstigen Öls für Vergaserkraftstoffe. Aus diesen Gründen haben die Elektroautos beim Verbraucher auch einen schweren Stand. Zwar entwickeln sich die Zulassungszahlen positiv und die generelle Akzeptanz ist beim Verbraucher seit der Markteinführung gestiegen, was nicht nur dem technischen Fortschritt, sondern sicher auch einem höheren Umweltbewusstsein der Verbraucher zuzuschreiben ist. Doch im Vergleich zu Verbrennerfahrzeugen machen die Zulassungen von Elektroautos bisher nur einen Bruchteil aus – nur 25.502 Elektro-Pkw sind bei einer Gesamtzahl von 61,5 Millionen Pkw in Deutschland angemeldet (Stand: 1. Januar 2016). Dass die Deutschen noch nicht restlos von den Stromern überzeugt sind, wird besonders deutlich, wenn man sich die Zahlen anderer Industrienationen anschaut. Beispielsweise in China sind bereits weit über 200.000 Elektroautos unterwegs, in den USA liegt die Marke sogar schon jenseits der 500.000. Die Bundesregierung fördert die Elektromobilität, damit die Zahl der Elektroautos bis zum Jahr 2020 auf eine Million steigt, bis 2030 sollen es sogar sechs Millionen sein. So soll die Abhängigkeit vom Erdöl reduziert und die verkehrsbedingte Kohlendioxidemission gesenkt werden. Ob das gelingt, wird sich zeigen. Die Fahrzeughersteller haben jedenfalls mittlerweile für jeden Bedarf (Sport-, Klein- oder Oberklassewagen) das passende Elektroauto.
Mangelhafte Ausdauer
Die Markteinführung verläuft aus verschiedenen Gründen nur schleppend. Die geringe Reichweite zwischen 80 bis 250 Kilometern, die mit einer Akkuladung gefahren werden kann, stellt beim Gros der Elektrofahrzeuge immer noch die Achillesverse dar. Allerdings sind bereits Fahrzeugmodelle auf dem Markt, die auf eine Reichweite von 500 Kilometer kommen und damit Pkw mit Verbrennungsmotoren ebenbürtig sind. Ein weiteres Hemmnis in der Marktakzeptanz ist die fehlende Flexibilität. Statistisch gesehen legen die Menschen mit ihrem Auto in 90 % der Fälle täglich eine Strecke zurück, die weniger als 50 Kilometer beträgt. Doch spontan längere Strecken zurückzulegen wie mit einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor ist mit Elektrofahrzeugen nicht möglich. Auch die bisher wenig ausgebaute und uneinheitliche Ladeinfrastruktur ist ein Teil des Problems. Im März 2015 standen in Deutschland über 4.000 öffentliche Stromtankstellen zur Verfügung. Sie befinden sich jedoch überwiegend in Ballungsgebieten und größeren Städten. Das Netz von öffentlich zugänglichen Aufladepunkten befindet sich noch im Ausbau. Deswegen müssen Fahrer von Elektro-Pkw bei längeren Reisen ihre Tankstops vorausschauend planen. Uneinheitlichkeit bei der Nutzung der Ladestationen macht es für Verbraucher ebenfalls schwer, sich für ein Elektrofahrzeug zu entscheiden. Der Grund dafür liegt vor allem in unterschiedlichen Ladesteckern. Obwohl alle Stecker auf einer Norm aufbauen, existieren verschiedene Typen, die hersteller- und modellabhängig sind. Die Entscheidung der EU für ein universelles Stecker-System kam zu einer Zeit, als viele Fahrzeughersteller schon Stecker für das jeweils in ihrem Herkunftsland favorisierte Ladesystem verbaut hatten. Im europäischen Raum am weitesten verbreitet und seit 2016 in Deutschland vorgeschrieben ist der Stecker mit der Bezeichnung „Typ 2“ oder auch „Mennekes-Stecker“. Dieser ermöglicht ein Laden mit 43 kW, wobei die Ladezeit je nach Auslastung der Ladestationen variieren kann. Wer einen Adapter braucht, kann diesen nur gegen Aufpreis beim Fahrzeughersteller bekommen. Stecker mit der Bezeichnung „Typ 1“, die häufig in Nordamerika und Japan vorkommen, können ebenfalls an diesen Ladestellen angeschlossen werden. Uneinheitlichkeit herrscht auch bei verschiedenen Anmeldungs- und Identifizierungsverfahren, die viele Ladestellenbetreiber vor der Nutzung und zum Bezahlen fordern. So gibt es zum Beispiel Stationen, die nur mit einer speziellen Ladekarte funktionieren. Kunden müssen für die Nutzung mit dem Betreiber einen Vertrag abschließen und können dann auch nur an diesen Ladestellen Strom tanken. Ohne Vertrag geht an diesen Stationen nichts. Andere können nur genutzt werden, wenn man mittels Smartphone-Applikation einen QR-Code scannt, eine SMS verschickt oder einen PIN eingibt. Ein einheitlicher Service, genannt „eRoaming“, soll all diese Verfahren zusammenführen und gemeinsam nutzbar machen. Jedoch gibt es auch hier viele Serviceanbieter, die nicht alle Stromtankstellenbetreiber bedienen. Ein weiteres Manko ist, dass nicht alle Ladestellen täglich rund um die Uhr zugänglich sind. Hinzu kommt die unterschiedliche Lade- bzw. Tankzeit. An bestimmten Schnellladestationen lässt sich der Akku innerhalb von 30 Minuten auf 80 % laden. Dagegen kann es an normalen Stationen weitaus länger dauern. An der heimischen Haushaltssteckdose kann die Ladezeit zwischen mehreren Stunden und einem Tag betragen, bis der Akku voll geladen ist.
Nur auf den ersten Blick umweltfreundlich
Die in Elektroautos verbauten Litihum-Ionen-Akkus als Energiespeicher sind generell eine Schwachstelle. Im Allgemeinen erzielen Elektroautos natürlich gute Werte bei Emissionen und Verbrauch. Es sind emissionsfreie Fahrzeuge, die keinerlei Abgase ausstoßen. Feinstaub entsteht nur im geringen Umfang durch Reifenabrieb und Bremsvorgänge. Dabei kann durch Rekuperation Energie beim Bremsen zurückgewonnen und genutzt werden. Im Langstreckenverkehr ist der Einsparungseffekt geringer als im Stadt- und Kurzstreckenverkehr, da hier weniger Bremsvorgänge stattfinden. Dazu kommt, dass sanft gebremst werden sollte, da so der Anteil der zurückgeführten Bremsenergie größer ist. Auf diese Weise kann der innerstädtische Energieverbrauch um bis zu 30 % gesenkt werden. Doch betrachtet man die Herstellung eines Elektroautos inklusive Akku, fällt die Umweltfreundlichkeitsbewertung rapide ab. Einer Studie des Instituts für Energie- und Umwelttechnik zufolge, ist besonders für die Herstellung der Batterien ein zusätzlicher Materialbedarf und ein höherer Energieaufwand nötig. Zur Gewinnung des Materials und dessen Abbau wird massiv in die Natur eingegriffen. So steigt in der Produktion der Ausstoß auf etwa neun Tonnen Kohlendioxid gegenüber sechs Tonnen für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik kam daraufhin in einer weiteren Studie aus dem Jahr 2015 im Auftrag des Bundesverkehrsministeriums zu dem Schluss, dass Elektroautos aufgrund ihrer CO2-intensiven Herstellung erst ab ca. 100.000 km Fahrleistung anfangen, CO2 einzusparen Insgesamt liegt die CO2-Belastung eines Stromers über dessen gesamten Lebenszyklus (ca. 150.000 zurückgelegte Kilometer) bei 27 Tonnen. Benziner kommen auf 28, Diesel-Pkw sogar nur auf 25 Tonnen. Dabei wird berücksichtigt, dass die Energie für den Antrieb oft aus verschiedenen, teilweise umweltbelastenden Quellen stammt, zum Beispiel aus Kohlekraftwerken. Wer ausschließlich Ökostrom tankt, kann eine CO2-Einsparung bei 30.000 km Fahrleistung und eine Lebenszyklusbelastung von gerade einmal 12 Tonnen erreichen. Eine stetige Verbesserung der Produktionsprozesse wirkt sich auch positiv auf die Ökobilanz aus
Hier solltest Du mal darauf eingehen, dass E-Fahrzeuge aufgrund ihrer größeren Haltbarkeit über den gesamten Lebenszyklus eine deutlich bessere Umweltbilanz haben als Verbrenner
Ich habe leider nichts zur allgemeinen Haltbarkeit der E-Fahrzeuge gefunden, nur zur Haltbarkeit der Akkus. Die Umweltbilanz über den gesamten Lebenszyklus habe ich allerdings mal aufgenommen.
Die Akkus – empfindlich aber haltbar
In der Vergangenheit nutzten die meisten Elektroautos Akkumulatoren wie Blei- oder Nickel-Cadmium-Akkus, die eine geringe Kapazität haben und teilweise sehr schwer sind. Die aktuellen Akkus auf Lithium-Basis sind leicht und haben eine höhere Kapazität, allerdings sind sie sehr empfindlich gegen Über- und Tiefentladung. Eine Überladung entsteht, wenn der Energiespeicher aufgeladen wird und weiterhin am Netz hängt, obwohl er schon voll ist. Eine Tiefentladung ist das genaue Gegenteil. Über die Zeit entlädt sich ein Akku von selbst. Bleibt dieser dann einen längeren Zeitraum leer und unbenutzt, lässt sich der Akku nicht mehr aufladen. Früher bestand in beiden Fällen Kurzschluss- und Brandgefahr. Moderne Energiespeicher besitzen allerdings interne Sicherungen und Managementsysteme, die vor Über- und Tiefentladung schützen. Auswirkungen auf die Lebensdauer eines Akkumulators kann das Über- oder Tiefentladen trotzdem haben. Die Lebensdauer wird aufgeteilt in zwei Aspekte – die normale Alterung und die Ladezyklen. Beides trägt dazu bei, die Kapazität eines Akkus zu verringern. Eine amerikanische Studie ergab, dass bei ca. 160.000 gefahrenen Kilometern der Akku noch 80–85 % Kapazität besitzt. Als verschlissen gilt ein Akkumulator, wenn er nur noch 60–80 % an Energie aufnehmen kann. Grundsätzlich wird die Haltbarkeit der Akkus von den Herstellern mit mindestens acht Jahren oder bis zu 5.000 Ladezyklen angegeben. Bei 300 Ladezyklen pro Jahr, also etwa ein Ladevorgang pro Tag, liegt dies in der Größenordnung, die für ein durchschnittliches Elektroauto-Leben (ca. 15 bis 20 Jahre) ausreicht. Zumal selten immer die volle Kapazität ausgenutzt wird und es auch auf die Pflege und richtige Handhabung ankommt. Den Verbrennerfahrzeugen, die eine Lebenserwartung von etwa 18 Jahren haben, stehen die Stromer somit in nichts nach. Außerdem verhindern spezielle Batteriemanagementsysteme die bereits erwähnte, schädliche Überladung oder Tiefentladung der Akkuzellen und kritische Temperaturzustände. Gerade letzteres ist wichtig, da bei niedrigen Temperaturen (etwa ab 10 °C) die Leistungsabgabe verringert wird. Bei –20 °C besteht sogar die Gefahr des Einfrierens. Hohe Temperaturen über 30 °C hingegen können den altersbedingten Verschleiß beschleunigen. Einige Hersteller rüsten ihre Akkus deswegen mit Heiz- bzw. Kühlsystemen aus. Zudem lässt sich die Größe der Akkus variieren, was sich auch auf die jeweiligen Eigenschaften auswirkt. Größere Akkus haben beispielsweise eine höhere Lebensdauer und können bessere Reichweiten erzielen, jedoch sind sie auch schwerer und teurer. Alternativen zum herkömmlichen Lithium-Akku ist einerseits die Kombination mit einem Kondensator, der zwar über eine geringere Leistung verfügt, jedoch fast unbegrenzt ohne Kapazitätsverlust auf- und entladen werden kann. Andererseits gibt es die Möglichkeit, mittels eines Batterieanhängers die Reichweite zu verlängern und den Akku während der Fahrt zu laden. Den Betrieb der Bordelektronik, der Fahrzeugbeleuchtung und der Warnblinkanlange übernimmt ein kleiner separater Bleiakku auf 12-Volt-Basis. Gebrauchte Akkumulatoren aus Elektrofahrzeugen, die noch voll funktionsfähig sind, jedoch nicht mehr ihre volle Leistungsfähigkeit besitzen, werden als kostengünstige Stromspeicher beispielsweise für die Industrie oder Einfamilienhäuser mit Photovoltaikanlagen genutzt.
Gute Energienutzung, hoher Preis
Trotz dieser Probleme sind Elektroautos energieeffizienter als Verbrennerfahrzeuge. Außerdem besitzen die Stromer einen hohen Wirkungsgrad von 90-98 %. Das heißt, der Motor kann die vorhandene Energie zum Antrieb des Wagens weitaus effektiver und mit weniger Verlusten umsetzen. Im praktischen Betrieb wandeln Otto- bzw. Dieselmotoren ihren Kraftstoff nur zu 25 bis 35 % in Bewegungsenergie um. Die restliche Energie in Form von Hitze geht mit dem ausgestoßenen Abgas verloren oder durch die Wärmestrahlung des Motors selbst. Aber auch das Kühlmittel, das eine Motorüberhitzung verhindert, trägt zum Energieverlust bei. Darüber hinaus entstehen durch das manuelle mehrstufige Getriebe Verluste, die bei Elektrofahrzeugen aufgrund der automatischen einstufigen Schaltung nur im geringen Maße vorkommen. Bei einem Treibstoffverbrauch von sechs Litern und einem Benzinpreis von 1,40 €/Liter betragen die Energiekosten eines Mittelklassewagens mit Verbrennungsmotor etwa 8,40 €/100 Kilometer. Ein vergleichbares Elektrofahrzeug benötigt für die gleiche Fahrleistung etwa 16 kWh bei einer gesamten Akku-Kapazität von ca. 20 bis 30 kWh. Den größten Kostenfaktor stellen die Anschaffungskosten dar. Mit Preisen zwischen 20.- und 40.000 Euro sind Elektro-Neuwagen eher im Bereich der Mittel- bis Oberklasse-Verbrennerfahrzeuge zu finden, der Preis für Luxus-Stromer kann sogar in das Sechsstellige gehen. Auf der anderen Seite liegen die Reparatur- und Wartungskosten von Elektroautos deutlich unter den entsprechenden Kosten bei Autos mit Verbrennungsmotor, weil Elektroautos wesentlich einfacher aufgebaut sind und zahlreiche mechanische Teile wie Kardanwellen, Kupplungen und Getriebe fehlen. Auch die Abgasuntersuchung entfällt. Ein angepasstes Angebot für Hauptuntersuchungen wird momentan angestrebt, die auch die elektrischen Antriebssysteme abdeckt. Durch den einfacheren Aufbau der Elektrofahrzeuge und den Wegfall einiger Komponenten der Verbrennungsmotoren, kann auch eine ganz andere Anordnung der Teile vorgenommen werden. So ist es vor allem möglich, Platz für eine Crash-freundliche Ausgestaltung der Frontpartie zu schaffen, um die Sicherheit zu verbessern. Elektromotoren sind außerdem sehr leise, was allerdings ein Problem für Verkehrsteilnehmer wie Kinder, Radfahrer und sehbehinderte Fußgänger darstellt. Aus diesem Grund haben Fahrzeughersteller begonnen, serienmäßig Geräte zur geschwindigkeitsabhängigen Abgabe von Warngeräuschen einzubauen.
Bundesregierung fördert Elektromobilität
Da die Markteinführung nur schleppend verläuft und Elektroautos eher ein Nischendasein führen, schuf die Politik das Elektromobilitätsgesetz, das es Gemeinden erlaubt, Elektromobilität unter anderem durch privilegierte Parkplätze und die Öffnung von Busspuren zu fördern. Zur Unterscheidung von anderen Fahrzeugen kann seit Oktober 2015 ein E-Kennzeichen beantragt werden. Elektrofahrzeuge mit Erstzulassung vor dem 1. Januar 2016 wurden für 10 Jahre von der Kraftfahrzeugsteuer befreit. Seit Jahresbeginn 2016 verkürzt sich dieser Zeitraum auf fünf Jahre, danach gilt ein ermäßigter Steuersatz. Im Mai 2016 führte die Bundesregierung eine Kaufprämie in Höhe von 4.000 Euro für reine Elektroautos ein. Die Gesamtfördersumme liegt bei 1,2 Milliarden Euro, davon 600 Millionen Euro vom Bund und 600 Millionen von der Industrie. 100 Millionen Euro plant der Bund für Ladestationen und weitere 200 Millionen Euro für Schnellladesäulen ein. Gleichzeitig reduzierte die Bundesregierung ihr selbst gestecktes Ziel von einer Million Elektroautos bis 2020 auf die Hälfte. Derweil wird die Forschung und Entwicklung insbesondere von neuen, leistungsfähigeren Akkus mit zwei Milliarden Euro aus dem Bundeshaushalt vorangetrieben.