Niobwolframoxid soll ultraschnelles Laden von E-Autos ermöglichen

Technologie, Nachhaltigkeit, Infrastruktur: Wie sinnvoll sind E-Autos wirklich?

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Wir fahren in Zukunft rein elektrisch – so zumindest der Plan der Politik. Doch wirft der Hype um die Elektromobilität auch viele Fragen auf. Wie sieht es mit Reichweite, Ladeinfrastruktur und Nachhaltigkeit aus? Wie negativ wirkt sich der Verbau großer Hochvoltakkus auf das Ökosystem aus? Und ist das E-Auto wirklich so viel besser als ein moderner Verbrenner? Fragen über Fragen, denen sich jetzt Professor Peter Pfeffer von der Hochschule München im Interview mit dem stern gestellt hat. Wir haben das Thema aufgegriffen.

Der Sinn und Unsinn von Elektroautos wird stark diskutiert. Für die einen sind sie ökologisch notwendig, für die anderen bringen sie Probleme mit sich. Zunächst stellt sich die Frage, wie umweltfreundlich die Elektromobilität denn wirklich ist. Elektroautos werden nicht selten von den Herstellern als „emissionsfrei“ bezeichnet, weil sie im Gegensatz zum Verbrennungsmotor keine direkten Emissionen erzeugen. Allerdings darf man hier nicht vergessen dass CO₂-Emissionen sowie Schadstoffe bei der Stromproduktion emittiert werden und folglich in die Gesamtbilanz mit einberechnet werden müssen. Um alle Antriebskonzepte fair miteinander vergleichen zu können, hat der ADAC etwa den Energieverbrauch von Kraftstoffquelle bis zum Rad, auch Well-to-Wheel (WTW) gennant, berücksichtigt. Bei der Lebenszyklus-Analyse kommen die CO₂-Emissionen, die bei der Produktion des jeweiligen Fahrzeugs anfallen, noch hinzu.

Hier zeige sich laut ADAC, dass das Elektroauto einen CO₂-Rucksack mitschleppe, der deutlich größer sei als der von Autos mit einem Verbrennungsmotor. Schuld daran haben die ressourcenintensiven Batteriezellen. Der ADAC hat ausgerechnet, dass der CO₂-Nachteil von Batterieautos erst ab Fahrleistungen von 50.000 bis 100.000 Kilometern ausgeglichen wird. Erst dann seien E-Autos umweltfreundlicher als moderne Verbrenner. Doch warum werde die Elektromobilität dann von der Automobilindustrie so forciert? Professor und Fahrzeugtechnik-Experte Peter Pfeffer von der Hochschule München hat gegenüber dem Magazin stern erklärt, dass dies in der EU-Gesetzgebung begründet liegt. Hier werden nämlich Emissionsziele von momentan 90 Gramm pro Kilometer CO2 gefordert. 2030 soll dieser Wert auf 60 Gramm fallen. „Diese Ziele kann man nur erreichen, wenn man Elektrofahrzeuge in der Flotte hat. Rein mit Verbrennern ist dies jedenfalls nicht bei den Fahrzeugkonzepten möglich, die die Kunden gerne kaufen – nämlich besonders eher große Fahrzeuge. Deswegen ist die Automobilindustrie gezwungen, den Anteil an Elektrofahrzeugen in der Flotte zu steigern, sonst können sie die Gesetze nicht erfüllen“.

Reichweite von verschiedenen Faktoren abhängig

Soweit, so gut. Doch ein weiterer Kritikpunkt für viele, die über ein neues Auto nachdenken, ist die Reichweite. Und die ist von verschiedenen Faktoren abhängig: „Von der Nutzung elektrischer Verbraucher, der jeweiligen Außentemperatur und vor allem vom individuellen Fahrverhalten“, weiß der ADAC. Bedenklich: Die nach dem aktuellen Messverfahren vom Automobilclub getesteten E-Autos erzielen im Durchschnitt 15 bis 20 Prozent höhere Stromverbräuche und demzufolge geringere Reichweiten als die Hersteller nach WLTP-Zyklus angeben. Außerdem sei in sehr kalten oder warmen Monaten mit Einbußen bei der Reichweite zu rechnen – rund zehn bis 30 Prozent. Trotzdem gut: Immer mehr Elektroautos schaffen Reichweiten von 300 bis 400 Kilometern und Schnellladeleistungen von bis zu 150 kW (und mehr) womit auch längere Strecken immer besser rein elektrisch zurückgelegt werden können.

Auf die Frage, wie schwer es sei, den Verbrennungsmotor abzuschaffen, weiß Pfeffer eine klare Antwort: „
Theoretisch ist die Möglichkeit schon da – zumindest bei den Pkws. Da geht’s auch praktisch, auch wenn es teilweise unpraktisch ist für den Endkunden. Bei den Lkws ist es technisch auch möglich, aber macht ökologisch einfach keinen Sinn. Ein moderner Lkw hat 40 Tonnen Gesamtgewicht, davon sind 15 Tonnen Leergewicht des Fahrzeugs und 25 Tonnen Nutzlast. Wenn man den elektrifizieren würde, dann würde man eine riesengroße Batterie brauchen. Dann hätte der Lkw nur noch 20 Tonnen Nutzlast und 20 Tonnen Eigengewicht. Das wäre ein Ladungsverlust von über 25 Prozent und gleichzeitig würde man auch ein viel, viel schwereres Fahrzeug – auch wenn‘s leer ist – durch die Gegend fahren“.

Betrachtet man sich die Bruttolistenpreise von Elektroautos, so sind sie recht teuer – wäre der Umweltbonus nicht. Denn damit werden E-Autos wiederum recht günstig. Auch in der Gesamtbetrachtung aller Betriebskosten (mit Steuern, Versicherung, Wartung, Energiekosten, Verschleiß) und aufgrund der Förderung fahren Elektroautos oft günstiger als Autos mit konventionellem Verbrennermotor. Fakt ist, dass sich E-Autos laut ADAC durchaus rechnen können. Dies sei aber abhängig vom persönlichem Nutzungsszenario, vor allem bei höheren Jahresfahrleistungen und mit günstigem Ladestrom. Und hier liegt die Krux: Nicht nur dass die Ladeinfrastruktur für Viele noch zu Wünschen übrig lässt, sind zudem die Preise undurchsichtig und nicht selten überteuert.

Wer zuhause an einer Wallbox und etwa auf der Arbeit laden kann, der fährt am günstigsten und auch am besten. Strompreise von 79 Cent pro kWh an öffentlichen Schnellladesäulen sind jedenfalls keine Seltenheit, während es sich zu Hause zumeist zum Haushaltsstrom-Tarif (ca. 34 kWh Cent pro kWh) laden lässt. Marcus Fendt von „The Mobility House“ weiß im Interview mit dem stern, warum das so ist: „Das liegt daran, dass es ein freier Markt ist. So hat Ionity zu Beginn des Jahres den Preis für eine Kilowattstunde an einer CCS-Schnellladesäule auf 79 Cent erhöht. Das gilt aber nicht für die Fahrer der Automarken, die an Ionity beteiligt sind: BMW, Ford, Daimler AG, die Volkswagen Group inklusive Porsche sowie Hyundai und Kia. Jene bezahlen einen deutlich geringeren Tarif, der unter 30 Cent liegt. Der Konkurrent EnBW verlangt die Kilowattstunde an Normalladestationen 39 Cent und an Schnellladestationen 49 Cent – und das ohne Grundgebühr.“

Bremst die Monopolstellung von "Tank & Rast" den Ladesäulen-Ausbau?
Tank & Rast

Doppelt so viele Ladepunkte nötig

Laut ADAC sei inzwischen ein in Stadt, auf Land und Autobahnen gut ausgebautes Ladenetz aus über 35.000 Normal- und 5.700 Schnellladepunkten entstanden – Tendenz steigend. „Betrachtet man die Verteilung der Ladepunkte, fällt auf, dass im Osten Deutschlands die Dichte der Ladesäulen abnimmt. Nach Schätzungen des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft (bdew) sind für eine Million E-Autos 70.000 Normalladepunkte und 7.000 Schnellladepunkte nötig“, erklärt Professor Pfeffer weiter. Einer der größten Nachteile von Elektroautos bleiben die langen Ladezeiten, weshalb für viele die Elektromobilität noch nicht praxistauglich erscheint. Selbst ein hochtechnologisierter Porsche Taycan, der mit bis zu 270 kW laden kann, braucht im besten Fall für eine Ladung auf 80 Prozent mehr als eine halbe Stunde. Darüber hinaus nimmt die Ladeleistung ab 80 Prozent (SoC) zum Schutz der Batterie rapide ab. Für viele Interessenten ist dies bereits zu viel, weshalb hier ein Umdenken vonnöten ist.

„Aktuell sind noch verschiedene Stecker bei Ladestationen im Einsatz. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Säulen, die mit Wechselstrom (AC) laden, und solchen, bei denen Gleichstrom (DC) ins Auto fließt. Wenn man gleich mit Gleichstrom (DC) lädt, ist der On-Board Lader des E-Autos überflüssig, weil sich die Batterie und die Ladesäule auf der gleichen Wellenlänge befinden und damit kann schnell Strom in die Akkus gepumpt werden“, weiß Pfeffer. Wussten Sie, dass die Ladesäulendichte bei Städten mit 100.000 bis 500.000 Einwohnern statistisch gesehen am besten ist? So sichert sich Wolfsburg mit 493 Ladepunkten die Spitzenposition, darauf folgen Regensburg mit 282 Ladepunkten und Karlsruhe mit 260 Ladepunkten. Schaut man weiter in den Osten, so dünnt sich das Ladenetz deutlich aus. Hier ist Nachholbedarf nötig.

Da stellt sich auch die Frage, woher der ganze Strom kommen soll. Brechen irgendwann die Netze zusammen? Der ADAC erklärt: „Basierend auf der aktuellen Situation des Strommarktes in Deutschland sind mittelfristig wohl keine größeren Probleme zu erwarten. 10 Millionen Elektroautos würden etwa einen zusätzlichen Strombedarf von 5,6 Prozent, beziehungsweise 30 TWh bedeuten. (…)  2020 wurde aber ein Stromüberschuss von 18 TWh exportiert. Damit hätten rein rechnerisch sechs Millionen Elektroautos betrieben werden können. Zudem dürften stetige Effizienzsteigerungen und Energieeinsparungen bei Beleuchtung, Gebäuden und Industrieanlagen einen Teil des Mehrbedarfs für Elektromobilität kompensieren“. Doch mit dem Atom- und Kohleausstieg werden zukünftig der Ausbau an Wind- und Photovoltaikanlagen sowie zusätzliche Speicherlösungen nötig sein. Denn mit steigender Zahl von Elektrofahrzeugen steigt auch die Gefahr der Netzüberlastung. Aus diesem Grund wurde für Ladestationen zu Hause bis 11 kW Leistung eine Meldepflicht, über 12 kW sogar eine Genehmigungspflicht eingeführt.

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Porsche

Die Batterie als Unsicherheitsfaktor

Hersteller werben zudem mit langen Gewährleistungen und Garantien für Batterien. Acht Jahre und/oder 160.000 Kilometer sollen sie sicher halten. Trotzdem wird im Verlauf eines Batterielebens die Leistungsfähigkeit und deren Speicherkapazität sinken. Dies hängt von der normalen physischen Alterung und auch der Anzahl der Ladungen ab. Die Antriebsbatterie ist das mit Abstand teuerste Bauteil eines Elektroautos. Tritt ein Defekt nach Ablauf der Garantie ein, versprechen die meisten Hersteller, einzelne Zellmodule austauschen zu können. Die Batterie müsste in dem Fall nicht komplett ersetzt werden – was äußerst teuer werden könnte und für die meisten Elektroautos einem wirtschaftlichen Totalschaden gleich käme. „Erst unter 70 Prozent wäre ein Austausch des Akkus überhaupt wirtschaftlich sinnvoll. Die meisten Autofahrer in Deutschland fahren weniger als 15.000 Kilometer pro Jahr. Theoretisch müsste sich diese Gruppe also erst nach 14 Jahren mehr Gedanken über einen neuen Akku machen“, erklärt Professor Pfeffer. Dennoch sollten Fahrzeughersteller zukünftig Reparaturlösungen anbieten, weil nicht verwertbare Batterien entsorgt werden müssen und diese als Sondermüll gelten.

Laut ADAC sind Recyclingverfahren für Lithium-Ionen-Antriebsbatterien bereits heute möglich und verfügbar. Durch Recycling können aus den Antriebsbatterien bis zu 95 Prozent der relevanten Funktionsmaterialien Kobalt, Nickel und Kupfer zurückgewonnen werden. Auch sei die Rückgewinnung von Lithium möglich, aber aufgrund günstiger Rohstoffpreise derzeit noch unwirtschaftlich. Ausgediente Antriebsbatterien können übrigens noch viele Jahre als stationäre Stromspeicher (Second Life) genutzt werden. Doch gibt es eigentlich genügend Rohstoffe für all die Batterien, die nun benötigt werden? Laut Öko-Institut e.V. übersteigen die weltweiten Vorkommen von Lithium, Kobalt, Nickel, Grafit und Platin den Bedarf deutlich. Engpässe könnte es aber geben, wenn die Förderstätten nicht rechtzeitig erschlossen werden. Der ADAC weiß auch: „Die Förderung von Rohstoffen für den Bau von Elektroautos ist jedoch mit Umwelt- und Sozialproblemen verbunden – wie die Förderung vieler Rohstoffe für andere Verwendungszwecke auch.“ Dazu zählen etwa einer hoher Energiebedarf, begrenzte Wasservorkommen oder fragwürdige Arbeitsbedingungen in Minen. Auch sollte man wissen, dass das Erdöl für Verbrennungsmotoren verbraucht wird, die Rohstoffe einer Batterie können hingegen am Lebensende recycelt und wiederverwendet werden. Ein wichtiger Punkt, der für Elektroautos spricht.

Abschließend lässt sich ganz klar sagen: Die aktuelle Elektromobilität steckt in vielen Dingen noch in den Kinderschuhen. So war das aber schon immer mit neuer Technik, die sich erst einmal entwicklen und etablieren musste. Und trotzdem zeichnen sich bereits jetzt einige Vorteile ab. Wer viel fährt – vor allem Kurzstrecken – und häufig die Möglichkeit hat, bestenfalls mit Grünstrom nachzuladen, der kommt in den Genuss eines ökologisch sinnvollen Antriebs. Für alle anderen Anwendungsgebiete wie dem Schwerlastverkehr oder häufige Langstrecken empfiehlt sich nach wie vor der konventionelle Verbrenner. Aber auch das könnte sich in Zukunft ändern. Man muss zudem bedenken, dass bei Batterien, Ladeinfrastruktur, Ladedauer et cetera noch einiges passieren wird. Schon jetzt hat die Politik gemeinsam mit der Automobilindustrie Anreize geschaffen, umzusteigen. Stichwort: Umweltbonus. Im Übrigen wurde am 13. Dezember 2021 auch offiziell, dass die Innovationsprämie in bisheriger Form bis Ende 2022 verlängert wird. So gibt es weiterhin bis zu 9.000 Euro für E-Autos und bis zu 6.750 Euro für PHEVs.

Quelle: stern.de, ADAC.de, Öko Institut e.V., BDEW

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Ein Stern-Artikel, der einen „Verkehrsexperten“ mit fast allen Vorurteilen gegen E-Autos mind. der letzten 10 Jahre ausgiebig zu Wort kommen läßt; der EA-N-Autor zitiert häufig veraltete/widerlegte Behauptungen und verwöhnt zwischendurch noch mit Sätzen wie:

„Hier ist Nachholbedarf nötig.“

Wie bitte?

Abschließend lässt sich ganz klar sagen: Die aktuelle Elektromobilität steckt in vielen Dingen noch in den Kinderschuhen.

Sorry, aber zumindest für so einen Artikel sehe ich das so :)

Wie nachhaltig sind Verbrenner?
Absolut schwachsinniger Artikel formuliert von einem ewiggestrigen Benzinschnüffler… oder gar gesponsert von der Peterollobby?

E-Autos sind in 1. Linie ökonomisch. Weniger Kraftstoffkosten, weniger Wartung, bei mehr Komfort.

Diese Rechtfertigungen sind gar nicht mehr nötig. Der Elektrozug fährt volle Fahrt und ist nicht mehr aufzuhalten. Dass wir bei Fahrzeugen und Infrastruktur noch am Anfang sind, ist ja nicht zu bestreiten. Wie seltsam gestrig und kaum noch tauglich kommt einem z.B. ein i3 heute vor? Aber das spricht ja nichts dagegen, Elektroautos zu kaufen. Sie sind begehrt und werden sich über 3-4-5-6 Generation noch stark verbessern. In 25 Jahren habe ich ein 300 kW Akku im Auto, der unterwegs in 5 Minuten geladen ist und zu Hause habe ich eine induktive Lösung aus dem Speicher vom Solardach. Und das Auto fährt auf Wunsch alleine. Na und? Heute habe ich immerhin das, was aktuell technisch machbar ist.

Wenn es nicht um den Schutz der Umwelt und insbesondere die CO2-Belastung ginge, gäbe es aktuell noch wenig Druck, vom Verbrenner wegzugehen.
Mit dem BEV haben wir jetzt eine zwar noch etwas teure, aber brauchbaren Lösung für einigermassen CO2-freie individuelle Mobilität. Darum lenken die Staaten mit viel Geld in diese Richtung. Der Elektromotor ist eine sehr gute Lösung (darum sind Eisenbahn, Trolleybusse, Aufzüge und vieles andere auch schon lange elektrisch) und eine Verbesserung im Vergleich zum Verbrenner-Motor. Batterien als Energiespeicher sind seit wenigen Jahren eine wenigstens brauchbare und zunehmend bezahlbare Lösung. Aus übergeordneter Sicht sind ein paar hundert Kilogramm chemischer Energiespeicher, der pro Gewicht weniger Energie enthält als Brennholz, sicher nicht die Wunsch-Lösung und einfach keine elegante Lösung.
Also: Elektromotor ist nahe an der Traumlösung, Batterie ist eine taugliche Notlösung.
Ich hoffe und gehe davon aus, dass wir in 2-3 Jahrzehnten über diese Lösung schmunzeln werden. Ein besserer grüner Energiespeicher ist dringend gesucht. Im Idealfall klein, ein paar Kilogramm schwer und leicht auswechselbar.

Ich habe als erstes auf das Erstellungsdatum des Artikels geschaut. Vor 5 Jahren wäre das noch als mögliche Meinung ok gewesen, aber heute, nee. Löschen wäre noch am sinnvollsten.

Schön die cons betont und die pros bestenfalls erwähnt…
Für mich als Normalo ist das Auto insbesondere ein Kostenfaktor. Seit 9 Monaten fahre ich einen eup. Anschaffungspreis genauso wie die Verbrenner Version, Steuer frei, Haftpflicht und Vollkasko 133EU!!! Unterhaltskosten? Vielleicht mal die Wischergummis…
Laden muss man zu Hause können sonst zahlt man mehr für Kraftstoff als beim Verbrenner. Der Unterschied ist enorm. Ich fahre pro Arbeitstag 70km und die Kosten jetzt im Winter mit Heizung liegen bei ca 5EU/100km.
Wenn mal die Sonne scheint reduziert sich das dank PV Anlage und im Sommer fast auf Null. Billiger Auto fahren geht nicht. Bei der Kombi PV+e Auto kann man die kWh glatt mit 60ct gutschreiben wenn man davon ausgeht, dass die Spritkosten beim Verbrenner doppelt so hoch sind. CO2 freien Strom tankt man so nebenbei auch noch aber wie gesagt, Kosten, Kosten, Kosten…

e-auto:
pro:
theoretisch co2 freier Antrieb sofern Batterieherstellung und späterer Strom aus regenerativer Quelle stammen
Leise
Fahrspass
Energierückgewinnung durch Rekuperation
geringer Verbrauch im“Leerlauf“
geringere luftbelastung
weniger/ geringerer Servicebedarf bei weniger Bauteilen.( kein ölwechsel….)
Steuervorteile

contra:
– eigentlich nur für Hausbesitzer mit wallbox sinnvoll. Laternenparker müssen teuerenStrom einkaufen
– hohes Gewicht der Fahrzeuge
– undurchsichtige LadeInfrastruktur um Nachteil der Kunden. Etwa laden nach zeit und nicht kwh
Hier ist eine staatliche Regulierung erforderlich
– Ladefrust
– steuervorteile können / werden jederzeit abgeschafft
– Stromnetz ist für hohe Ladeströme nicht angepasst
– Überraschend hoher Verschleiss bei Bremsanlagen (rost) und Reifen (etwa durch das hohe drehmoment)
– zum Teil erhebliche Energieverluste im Winter und damit Reichweitenverluste
– Probleme und erhebliche Kosten nach Unfällen besonders wenn der Akku schaden genommen
hat.
– Deutlicher „Verschleiss“ bei Schnellladungen. Bei lithiumzellen reduziert sich die Lebensdauer wenn mit C-Werten > 1 geladen wird signifikant

Und einmal mehr die Mär vom Grünstrom, der das BEV ökologischer macht. Es ist gleich, welchen Strom man lädt, da der Strommix dadurch nicht verändert wird. Und da in allen Planspielen mit dem Mix gerechnet wird, also der Strom, den ich als Ökostrom einkaufe, der mir gehört, nochmals verwendet wird, um BEV zu laden, ist das ein kompletter Unsinn.
Da sind wohl einige intellektuell in den Anfangsjahren der Regenerativen hängengeblieben.
Ich lade allerdings mein BEV an der eigenen PV, die nun nach 20 Jahren aus der Förderung raus ist. Das hat aber rein wirtschaftliche Gründe. In meiner Nachbarschaft wird dafür mehr Kohle-, Gas- und Atomstrom bezogen. Ökologisch gesehen bringen nur Neuanlagen, einen Vorteil, da sie den Strommix verbessern.

Keine Neuigkeit.Bei dem derzeitigen technischen Stand der Batterien (u.a. Energiedichte und Preis) sind E-Pkws wie zum Beispiel Fahrzeuge der Golf (VW) und Focus (Ford) Klasse für den durchschnittlichen Haushalt gegenüber den Verbrennern leider noch nicht wettbewerbsfähig.

Ohne Frage: überaus sinnvoll!!

Ojeh, der Professor Pfeffer hat wenig Plan, was LKW betrifft. Auch diese werden natürlich elektrisch fahren. Das ist gar kein Problem. Ein wenig googeln würde dem Herrn helfen.

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