Kleines ABC E-Mobilität

Nur 0,2 Prozent beträgt der Anteil an E-Fahrzeugen am Gesamtfahrzeug­markt in Österreich. 4.805.888 Fahrzeuge mit Verbrennungs­motor stehen 9.950 E-Fahrzeugen gegenüber.

Elektroautos werden von Lithium-Ionen-Batterien betrieben. Um ihre Kapazitäten zu steigern, werden die Batterien gerade immer weiter­entwickelt und optimiert. Bis 2020 soll die aktuelle Kapazität, von der die Reichweite eines Elektro­autos abhängt, z.B. laut Daimler um 30 Prozent gesteigert werden. Der nächste große Sprung wird gegen 2025 erwartet. Dann wird die Post-Lithium-Ionen-Technologie marktreif sein.

Grundsätzlich gilt: Je mehr Kapazität eine Batterie hat, desto größer ist die Reichweite des Autos, in dem sie steckt.

Der rein elektrisch angetriebene Smart kommt bei einer Kapazität von 17,6 Kilowatt auf eine Reich­weite von 145 Kilometer, der Renault ZOE mit 23 Kilowatt Batterie im Praxis­test in etwa auch. Tesla schafft je nach Modell über 400 Kilometer Reichweite.

Der Vergleich unter den einzelnen Herstellern ist jedoch immer noch schwierig. Schließlich hängt der Verbrauch eines Fahrzeugs zum Beispiel auch damit zusammen, wie viel Elektronik und Komfort in einem Auto eingebaut ist. Man kann sagen: je leichter ein Fahrzeug ist und je weniger elektronische Extras verbaut sind, desto weiter kommt es.

Die Reichweite eines Hybriden liegt derzeit bei ca. 50 Kilometern. Das reicht immerhin schon für inner­städtische Trips zum Einkaufen oder zur Arbeit.

Die Autobauer sind gerade dabei, die Fahrzeug­architektur ihrer Fahrzeuge neu zu über­arbeiten. Das ist die Grundlage dafür, dass mehr Batterien im Auto Platz finden und sich damit auch die Reichweite erhöht. Das Ziel aller Hersteller ist, dass man mit einer Ladung mindestens 500 Kilometer fahren kann.

Elektromobilität ist noch ein sehr junges Feld. Deswegen ist es schwer, da genaue Angaben zu machen. Die Hersteller geben aber oft eine Garantie über ca. 70.000 – 80.000 Kilometer. Und selbst danach ist die Batterie nicht leer, sondern besitzt immer noch eine Rest­kapazität zwischen 70 – 80 Prozent. Die „alten“ Batterien können dann in einem zweiten Lebens­zyklus noch immer zusammen­geschlossen werden und zum Beispiel als Zwischen­speicher verwendet werden.

Das Prinzip ist einfach, weil gelernt: Elektro­autos lassen sich über einen einfachen, wenn auch großen, Stecker wieder aufladen. Für alle Fabrikate gibt es im öffentlichen Raum Lade­systeme, um Elektro­autos mit Strom zu „betanken“. In Europa ist derzeit der sogenannte „Typ2 Stecker“ am verbreitetsten. Die Autos können aber in den meisten Fällen bei jeder 230 Volt Haushalts-Steckdose geladen werden.

Geht’s um Elektroautos, lautet das Motto: „It‘ s all about Ladezeit“. Denn tatsächlich ist die Dauer der Batterie­ladung einer der wichtigsten Faktoren bei der Entscheidung für oder gegen ein Elektroauto.

Problem: Eine einheitliche Antwort gibt es (noch) nicht.

Die Ladezeit hängt vor allem von der Kraft der verwendeten Steckdose ab und wird in Kilowatt (kW) angegeben. Dabei unterscheidet man in Wechsel­strom (Alternating Current, AC) und Gleich­strom (Direct Current, DC). Wechsel­strom kommt aus einer normalen Haushalts­steckdose und lädt am Langsamsten. Mit einer eigenen Wallbox kann die Lade­leistung auf bis zu 22 Kilowatt pro Stunde gesteigert werden.

Am Schnellsten funktioniert das Aufladen mit Gleichstrom. Hier steigt die Lade­leistung auf bis zu 50 Kilowatt­stunden. Um heraus­zufinden, wie lange eine Batterie zum Laden braucht, rechnet man einfach die Kapazität der Batterie durch die Lade­leistung der verwendeten Steckdose. Beispiel: Eine Batterie hat eine Kapazität von 50 Kilowatt, die Lade­leistung beträgt 22 Kilowatt – dann dauert das Aufladen etwa 2,5 Stunden. Perspektivisch werden wir dazu kommen, dass Batterien via Schnellladung zirka 100 Kilometer in ca. 5 Minuten nachladen.

Eine gute Infrastruktur mit vielen Möglich­keiten, die Autos zu laden ist ein weiterer äußerst ausschlag­gebender Punkt, um Autofahrer davon zu überzeugen, auf Elektro­antrieb umzu­stellen. Aktuell gibt es ca. 3.000 E-Tankstellen in Österreich. Tendenz: stark steigend.

Nimmt man als Basis einen Strom-Haushaltstarif von 20 Cent pro Kilowatt­stunde her, so kostet „Treibstoff“ für 100 km in Form von Strom ca. € 3. Also nach derzeitigen Preisen (April 2017) lediglich die Hälfte von Diesel oder Benzin.

Die Batterien alleine machen zirka 40 Prozent des Preises eines Elektro­autos aus. Das Konzept des Batterie­wechsels verursacht damit sehr hohe Infrastruktur­kosten – man muss in einem solchen Fall ja flächen­deckend dafür Sorge tragen, dass immer genügend Batterien auf Lager sind.

Dazu kommt der erforderliche Standardisierungs­aufwand, damit die Batterien mit Fahr­zeugen von verschiedenen Herstellern kompatibel sind. Das Unternehmen Better Place musste im Jahr 2013 genau dieses Geschäfts­modell aufgeben, weil es von Seiten der Hersteller zu wenig Interesse an diesem System gab.

Als Batterie bezeichnet man immer nur das Gesamt­produkt. Im Inneren bestehen die Batterien aus Zellen (Lithium-Ionen), der Mantel bildet dann die eigentliche Batterie.

Die Batterieproduktion wird für alle Hersteller immer wichtiger. Deshalb eröffnet z.B. Mercedes demnächst eine neue ACCUMOTIVE Batterie­fabrik im sächsischen Kamenz. Damit besteht für den Konzern die Möglichkeit, die Kosten der Batterien auf Dauer zu halbieren. VW hat Ähnliches für seine Marken vor.

Die Weiterentwicklung von Batterien für die Fahrzeuge geht Hand in Hand mit der Entwicklung von stationären Home-Speichern. Diese können die durch Solarzellen und Windkraft produzierte Energie tagsüber zwischen­speichern und zum Beispiel nachts abrufen, um das Elektro­auto aufzuladen.

Auch Fahrzeuge können zukünftig als Zwischen­speicher dienen. Die österreichische Firma FRONIUS aus Oberösterreich zählt zu den Marktführern.

Die Verbesserung der Leistung der Batterien ist der wichtigste Part in der Weiter­entwicklung. Die Lithium-Ionen-Batterie wird bis zum Ende 2020 auf dem Höhepunkt sein. Danach wird es einen Übergang hin zur Post-Lithium-Ionen Zeit geben, um die Leistung weiter zu erhöhen. Als vielversprech­endste chemische Verbindung wird hier zurzeit Lithium-Schwefel angesehen.

Darüber hinaus wird der Trend der Urbanisierung weitergehen, was zu enormen Heraus­forderungen in den städtischen Verkehrs­systemen führen wird. Das Auto wird ein integraler Bestandteil intelligenter Mobilitäts­konzepte sein. Dazu gehören Carsharing-Angebote wie car2go oder DriveNow, ebenso wie die Vernetzung unterschied­licher Mobilitäts­formen etwa durch Plattformen wie „moovel“. Zudem werden die Hersteller immer mehr auch mit externen Dienstleistern kooperieren. Gerade erst wurde bekannt, dass Daimler und Uber an selbstfahrenden Autos für das Uber-Netzwerk arbeiten.

Das heutige Problem ist nicht unbedingt die Herstellung erneuerbarer Energien, sondern vielmehr die Speicherung bzw. bedarfs­gerechte zur Verfügung Stellung. Es gibt mittlerweile spannende Konzepte, die Elektroautos sogar als integralen Bestandteil der Energie­wende ansehen. So könnten die Autos zum Beispiel als Zwischen­speicher für Energie­überschüsse dienen, die später wieder ins Netz eingespeist werden könnten. Man könnte so ein smartes Energie-Netzwerk aufbauen, in dem man mit seinem Elektroauto sogar Geld verdienen könnte.