Mehr als 100 Jahre nach
Einführung des Ottomotors rumort es in der Automobilwelt. Einer der größten
Umbrüche steht unmittelbar bevor, beziehungsweise findet sogar schon statt: der
Wandel hin zur Elektromobilität. Eine Entwicklung, die Hersteller vor
vollkommen neue Herausforderungen stellt – und zum Neudenken ihrer Produkte
zwingt.
Gerade die alten Riesen werden dabei von den jungen Wilden wie Tesla oder Quereinsteigern wie Google oder Apple angegriffen. Es hat ein spannender Wettlauf rund um die E-Mobilität begonnen, der die Automobilindustrie, aber auch unsere Gesellschaft tiefgreifend verändern wird. Wo wir aktuell stehen? Noch ganz am Anfang.
Quelle nachstehender Infos: www.viertel-vor.com,
bearbeitet: E-Werk im April 2017
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 weiter entwickelt 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 Hybrides 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.
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