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Ratgeber: Elektroautos

Spezial Umwelt 4: 2010
vom 19.11.2010

Ratgeber: Elektroautos

Ladehemmung

Im Straßenverkehr wird der Umweltschutz bislang recht stiefmütterlich behandelt. Jetzt sollen Elektromobile das Klima retten. Doch ganz so problemlos und sauber, wie die Anbieter tun, sind sie noch nicht, auch wenn ein Testfahrzeug im Oktober 2010 einen Reichweitenrekord hinlegte.

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19.11.2010 | Wenn man nicht mehr weiterweiß, bildet man einen Arbeitskreis. Dieses Bonmot trifft auf die im Mai gegründete Nationale Plattform Elektromobilität nicht ganz zu. Schließlich wissen Bundesregierung und Industrie genau, was sie wollen: Deutschland soll Leitmarkt für Elektromobilität werden. 2020, so das ambitionierte Ziel, soll eine Million Elektrofahrzeuge auf Deutschlands Straßen flitzen. Das wären etwa zwei Prozent aller Pkws. Heute gibt es laut Statistischem Bundesamt erst 1.500 E-Autos in Deutschland. Trotzdem: Von dem lange angekündigten Elektrogipfel Anfang Mai hatten sich viele Konkreteres versprochen.

Die Industrie und mancher potenzielle Elektroautokäufer hatten darauf gehofft, dass Deutschland ähnlich wie andere Staaten eine Subvention der neuen Fahrzeuge ankündigt. In Spanien zum Beispiel erhält jeder Käufer eines elektrisch angetriebenen Autos bis zu 6.000 Euro. Solche Geschenke soll es hierzulande nicht geben.

Warum fördern und fordern Regierungen überhaupt die Elektromobilität und warten nicht einfach ab, ob sich Stromer am Markt von allein durchsetzen? Das wichtigste Argument für die Politik ist die Wettbewerbsfähigkeit. Wer jetzt nicht "energisch" auf Elektromobilität setze, verpasse den Anschluss, so Bundesumweltminister Norbert Röttgen. Es scheint ausgemacht, dass elektrische Mobilität das große Zukunftsthema ist. So entsteht mitunter der Eindruck, das Fahren unter Strom sei durch nichts zu bremsen. Doch die Technologie produziert mehr Fragen als Antworten.

Zwar machen die Hersteller viel Aufhebens um ihre in kleiner Charge gefertigten Testfahrzeuge, die im Flottenversuch zum Beispiel durch Berlin stromern. Doch marktreif sind diese Probewagen nicht. So ist zum Beispiel klar, dass der Mini E der BMW Groupe in seiner jetzigen Form nie zu kaufen sein wird, denn der riesige Akku macht den Kleinwagen zum Zweisitzer. Bundesverkehrsminister Peter Ramsauer räumt ein: "Niemand hat bisher ein ausgereiftes und preislich wettbewerbsfähiges Serienprodukt." Stromautos in Großserie aus deutscher Produktion wird es frühestens in drei bis vier Jahren geben. Die Hersteller planen vorsichtig. VW zum Beispiel will 2018 drei Prozent seiner Fahrzeuge als Elektromobile auf den Markt bringen.

Kurze Fahrt - lange Ladezeit

Die bisher kleinen Stückzahlen sind mit verantwortlich dafür, dass Elektromobile so teuer sind. Ein Elektroauto kostet heute etwa 15.000 Euro mehr als ein vergleichbares Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Nach Modellrechnungen müsste ein solches Auto 20 bis 22 Jahre lang gefahren werden, damit es sich amortisiert. Je stärker die Rohölpreise steigen, desto billiger wird im Verhältnis das Fahren mit Strom.

Ein besonders großes Loch ins Budget reißt die Batterie. Lithium-Ionen-Akkus waren bisher der aktuelle Stand der Technik. Sie erzeugen eine dreimal höhere Spannung als andere Batteriesysteme. Selbst in Großserienproduktion kostet eine solche Batterie nach Berechnungen des Verbands für Elektro- und Informationstechnik VDE über 8.000 Euro, und damit schafft das Strommobil dann trotzdem nur 150 Kilometer. Anschließend muss es in sechs bis acht Stunden wieder aufgeladen werden. Zudem ist noch ungeklärt, was später mit den gebrauchten Akkus passieren soll. Auch Sicherheitsfragen rund um den brennbaren Stromspeicher sind noch zu klären.

All diese Probleme zu lösen verspricht eine neue Akku-Technologie, die Ende Oktober 2010 bei einer 600-Kilometer-Fahrt nonstop ohne aufzuladen von München nach Berlin eingesetzt wurde - just bis vor die Haustür von Bundeswirtschaftsminister Rainer Brüderle, der diesen Reichweitenrekord gleich als "Durchbruch" ausrief. Die Techniker des Unternehmens DBM Energy hatten dafür in einen alltagstauglichen Audi A2 einen neuartigen leichten Lithium-Metall-Polymer-Speicher mit einem Wirkungsgrad von mehr als 97 Prozent eingesetzt. Der Akku sei, so der Hersteller, wiederverwertbar und innerhalb von 20 Minuten neu aufzuladen.

Hersteller fahren mehrgleisig

Ein Zweitverwertungssystem wäre sinnvoll, denn die Lithium-Vorräte sind begrenzt. Nach Schätzungen der Fraunhofer-Gesellschaft werden bis 2050 bereits 51 Prozent der weltweiten Reserven erschöpft sein; dabei ist ein Recyclinganteil schon eingerechnet. Die Testbedingungen bei der Rekordfahrt waren allerdings jenseits der Realität: Wer fährt schon nachts immer geradeaus auf der Autobahn mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 90 Stundenkilometern?

Die geringe Reichweite von strombetriebenen Autos muss noch nicht einmal das wirkliche Problem darstellen. Denn an 80 Prozent der Tage legt der deutsche Durchschnittsfahrer nicht mehr als 40 Kilometer zurück. Das Fahrzeug steht also auch lange genug, um es immer wieder aufzuladen. Manche Unternehmen setzen deshalb auf andere kreative Lösungen, um das Problem zu umgehen. Nissan/Renault will Elektroautos ohne Batterie verkaufen, den Akku muss man dazu leasen. So ist das Fahrzeug beim Kauf erst mal billiger und die Lebensdauer von Akku und fahrbarem Untersatz muss nicht identisch sein. Denn bisher lohnt sich ein Wechsel der kostspieligen Batterie nicht.

Weitere Fragen, mit denen sich Politik und Industrie auseinandersetzen müssen, betreffen Infrastruktur, Abrechnungsfragen und Normen, zum Beispiel was die Stecker- und Ladestandards angeht. Schließlich will man sein Elektromobil auch im Ausland vollladen können.

In den Unternehmen wird mit Hochdruck daran gearbeitet, Elektroantriebe günstiger und nutzerfreundlicher zu machen. Dabei gilt für die Entwickler keineswegs: Volle Kraft voraus für das Tanken aus der Steckdose. Denn noch ist gar nicht sicher, wohin die Mobilität der Zukunft steuert: Werden sich Fahrzeuge mit Akku wirklich durchsetzen oder spielen Brennstoffzellenfahrzeuge, die ihren eigenen Strom an Bord erzeugen, doch eine größere Rolle? Und wie sind die Chancen des Wasserstoffantriebs? Die Unternehmen forschen und entwickeln bei den alternativen Antrieben in alle Richtungen und müssen nebenher noch den Verbrennungsmotor sparsamer machen. Diese Mehrgleisigkeit ist teuer und aufwendig, aber schließlich will sich kein Hersteller in einem Technologiebereich abhängen lassen.

Eine einheitliche Tendenz ist allerdings nicht zu übersehen: An Hybridfahrzeugen kommt keiner vorbei. Diese Autos können kurze Strecken elektrisch zurücklegen, haben als Hauptantrieb aber einen Verbrennungsmotor. Solche Zwitterfahrzeuge schränken die Reichweite nicht ein, sie fahren aber zumindest teilweise umweltfreundlicher. Hybridfahrzeuge, die Strom aus dem Netz tanken, schaffen immerhin 20 bis 50 Kilometer ohne Treibstoff.

Stromer sind nicht abgasfrei

Gab es da nicht außer technologischem Vorsprung und Wettbewerbsführerschaft noch ein Argument für Alternativantriebe? Richtig: den Klimaschutz. Laut Umweltbundesamt verursacht der Verkehr in Deutschland etwa 19 Prozent der CO2-Emissionen, mehr als die Hälfte davon stammt aus Pkw-Abgasen. "Der Verkehr leistet bisher kaum einen eigenen Beitrag zum Klimaschutz", moniert das Umweltbundesamt. Will man aber die vom Weltklimarat vorgegebene Reduzierung der Treibhausgase nicht verfehlen, muss sich auch in diesem Bereich etwas tun. Nach Überzeugung von Bundesumweltminister Röttgen reicht es nicht, Autos mit Verbrennungsmotor immer sparsamer zu machen: "Es gibt derzeit keine Alternative zum Ausbau der Elektromobilität."

Das klingt logisch: Abgasfreie Strom- und Brennstoffzellenautos entlasten das Klima, während der fahrbare Untersatz mit Verbrennungsmotor schädliche Abgase in die Luft schleudert. Aber so einfach ist es eben nicht. Denn wirklich emissionsfrei sind E-Autos nur, wenn ihr Strombedarf aus erneuerbaren Energien gedeckt wird. Wird der Strom für den vermeintlich sauberen Flitzer zum Beispiel aus Kohle gewonnen, entsteht das Abgas zwar nicht beim Fahren, dafür aber bei der Stromerzeugung im Kraftwerk. Klimaentlastung? Fehlanzeige. So wie der Strom heute aus der Steckdose kommt - zu mehr als 80 Prozent konventionell erzeugt, Kernkraft eingeschlossen -, ist das CO2-Sparpotenzial bei Stromern eingeschränkt.

Legt man den aktuellen Strommix zugrunde, entstehen beim Fahren mit Strom 115 Gramm CO2 pro Kilometer. Ein sparsamer Diesel mit etwa 126 Gramm steht im Vergleich dazu gar nicht so schlecht da. Wenn in zehn Jahren also tatsächlich eine Million E-Mobile in Deutschland unterwegs sein sollen, ist es auch nötig, bis dahin die erneuerbaren Energien kräftig auszubauen. Sonst verlagert man nur das Abgasproblem. Umweltbundesamt-Präsident Jochen Flasbarth geht davon aus, dass 2020 ein Anteil von 40 Prozent grünem Strom im Netz sein kann, heute sind es etwa 16 Prozent.

Gute Alternativen zum Elektromobil

Kritiker wie die Umweltorganisation Greenpeace halten den Hype ums E-Mobil angesichts der aktuell nur geringen CO2-Ersparnis für "Blödsinn". Nach Ansicht von Greenpeace soll der Stromboom unter anderem davon ablenken, dass die Fahrzeugindustrie bisher nicht entschlossen auf Sparkurs gegangen ist. Zwar senken die Hersteller einerseits den Spritverbrauch bei Autos mit konventionellem Verbrennungsmotor. Doch gleichzeitig machen sie ihre Vehikel immer größer und schwerer. Leichte Fahrzeuge würden aber den Verbrauch erheblich senken. Greenpeace-Verkehrsexperten halten es für möglich, durch eine entsprechende Bauweise innerhalb der nächsten 20 Jahre den Spritverbrauch auf 1,5 Liter pro 100 Kilometer zu drücken. Heute werden im Schnitt 7,5 Liter auf 100 Kilometer verbrannt.

Aber nicht nur die Fahrzeugbauer sind gefragt, sondern auch die Politik. Durch ein Tempolimit zum Beispiel ließen sich bei dem geschätzten Verkehrsaufkommen im Jahre 2020 drei Millionen Tonnen CO2 einsparen, zeigt eine Studie des Umweltbundesamts.

Elektroantrieb

Modellbeispiel

Pionier ist der im Sommer 2009 in Japan eingeführte vollelektrische i-MiEV von Mitsubishi. Seit Juli 2010 rollt ein Elektro-Serienfahrzeug auch beim Energieunternehmen Entega. Ab Dezember steht die viersitzige Limousine auch beim Mitsubishi-Händler um die Ecke. Der Name steht für Mitsubishi innovative Electric Vehicle. Das knapp 3,40 Meter lange Fahrzeug erreicht laut Herstellerangaben mit seinen 64 PS eine Spitzengeschwindigkeit von 130 km/h. Die Power der Lithium-Ionen-Batterie (16 kWh) reicht theoretisch für eine Reichweite von 144 Kilometern pro Ladung. In Praxistests kamen die Fahrer allerdings nicht so weit. Wer zügig unterwegs ist und alle elektrischen Verbraucher anschaltet, reduziert die Reichweite etwa um die Hälfte. Besonders sparsame Fahrer wählen den Eco-Fahrmodus: Dabei wird zum Beispiel die Rückgewinnung von Bremsenergie verstärkt, wenn der Fahrer den Fuß vom Gas nimmt. Die so gewonnene Energie wird im Akku gespeichert. Wer den Wagen volltanken will, muss ihn sieben Stunden lang an die Haussteckdose anschließen. An einer Schnellladestation tankt man in einer knappen halben Stunde zu 80 Prozent. Die Stromkosten für 100 Kilometer liegen bei drei bis vier Euro, also etwa gut zwei Litern Benzin. Der exakte Verkaufspreis für Deutschland steht noch nicht fest, er soll aber zwischen 33.000 und 35.000 Euro liegen - in Japan kostet der Wagen umgerechnet etwa 34.000 Euro - inklusive einer CO2-sparend hergestellte Innenausstattung. Wo es geht, ersetzt Mitsubishi Kunststoff durch Bambusfasern.

Hybridantrieb

Hybridfahrzeuge mit Elektro- und konventionellem Antrieb könnten sich in den nächsten Jahren rasch durchsetzen. Mit den Zwittern ist man nämlich nicht allein auf Strom angewiesen, die Hauptarbeit erledigt immer noch ein Verbrennungsmotor. Der Elektroantrieb dient als Entlastung, ihm verdanken die Hybriden folglich einen geringeren Spritverbrauch und Schadstoffausstoß.

Hybridfahrzeuge brauchen keinen Strom zu tanken; sie gewinnen ihre Power selbst, denn das E-Aggregat dient zugleich als Generator, der Strom erzeugt, wenn das Fahrzeug langsam wird. Diese Bewegungsenergie wird in der Batterie gespeichert. Um die Reichweite zu erweitern, entwickelt man jetzt jedoch sogenannte Plug-in-Hybride, die über einen Anschluss zusätzlich Strom aus dem Netz tanken können. Hybridfahrzeuge gibt es in zwei Varianten: Vollhybride sind dank stärkerer E-Maschinen und größerer Batterien in der Lage, über kürzere Distanzen rein elektrisch zu fahren. Mildhybride unterstützen mit einem schwachen E-Antrieb den Verbrennungsmotor nur zeitweise und mit begrenzter Leistung.

Modellbeispiel

Seit September 2010 gibt es mit dem Toyota Auris Hybrid auch in der Golf-Klasse ein Angebot mit Doppelmotortechnik: Das Fahrzeug verfügt über einen 1,8-Liter-Benzinmotor mit 99 PS Leistung und einen 82 PS starken Elektromotor. Die beiden Motoren ergänzen sich zu einer Systemleistung von 136 PS. Damit ist besonders temperamentvolles Fahren zwar nicht angesagt, doch zum entspannten Cruisen reicht die Power völlig aus. Für Öko-Fans sind Höchstgeschwindigkeit (180 km), und Beschleunigung (von 0 auf 100 in 11,4 Sekunden) sowieso nicht die entscheidenden Kaufargumente: Sparsamkeit und geringe CO2-Emissionen haben für sie höhere Priorität. Und hier kann der Japaner mit einem Normverbrauch von 3,8 Litern und einer Emission von 89 Gramm pro Kilometer durchaus punkten. Praxisverbräuche von fünf Litern auf 100 Kilometer sind ansprechende Werte. Nicht zufällig stufte der Verkehrsclub Deutschland (VCD) den 4,25 Meter langen Auris in seiner jährlich erscheinenden Umweltliste als eines der drei "umweltfreundlichsten Autos auf dem deutschen Markt" ein. Mit knapp 22.950 Euro ist die Hybridversion zwar 850 Euro teurer als ein vergleichbarer 2.0-D4-Diesel - dafür ist das Automatikgetriebe, das ein wichtiger Bestandteil des Hybridsystems ist, inklusive.

Wasserstoffantrieb/Brennstoffzelle

Wasserstoff (H2) ist theoretisch ein genialer Kraftstoff: Er hat den dreifachen Energiegehalt von Benzin, ist massenhaft verfügbar und bei seiner Verbrennung entsteht nur Wasser. Doch es gibt auch eine ganze Reihe Handicaps: Die Gewinnung von reinem H2 ist sehr energieaufwendig - und nutzt man dafür konventionelle Ressourcen, ist Wasserstoff alles andere als ein umweltfreundlicher Kraftstoff. Um H2 im großen Stil mit regenerativen Energien zu gewinnen, müsste folglich die grüne Energieerzeugung stark ausgebaut werden. Das Umweltbundesamt sieht daher Wasserstoff erst als langfristige Option. Auch technisch gibt es Probleme. So lässt sich Wasserstoff schlecht lagern, denn die winzigen Moleküle entweichen aus fast jedem Druckbehälter. Mit Flüssigwasserstoff hat man das Problem nicht, aber Wasserstoff wird erst bei minus 253 Grad flüssig - und die Tiefkühlung kostet wiederum wertvolle Energie.

Man kann Wasserstoff wie Benzin direkt im Motor verbrennen oder ihn in Brennstoffzellen zur Energiegewinnung einsetzen. In der Brennstoffzelle reagieren Sauerstoff und Wasserstoff, so entsteht Strom. Die Reichweite solcher Fahrzeuge ist höher, die Betankungszeit kürzer als beim batterieelektrischen Antrieb. Doch die Brennstoffzellentechnologie braucht noch Jahre, bis die Zellen erschwinglich und handlich genug für den Massenmarkt sind. Solange sich Wasserstoff als Antrieb nicht recht durchsetzt, mangelt es auch an der nötigen Infrastruktur. Nur sechs öffentliche Wasserstofftankstellen gibt es in Deutschland, sie werden von H2-Fahrzeugen aus Modellversuchen angefahren.

Modellbeispiel

Honda-Chef Takanobu Ito glaubt an das Brennstoffzellenauto: "Wir sind der Ansicht, dass das Elektrofahrzeug mit Wasserstoffantrieb die richtige Lösung für die Reduktion der CO2-Emissionen ist, die Brennstoffzelle ist der Antrieb der Zukunft." Seit Mitte 2008 fertigt der japanische Autobauer den Honda FCX Clarity in einer Kleinserie. Das Brennstoffzellenauto gibt es aber nur als Leasingfahrzeug in Japan und den USA. Die Leasingrate in den USA für rund 200 Fahrzeuge, hauptsächlich in Südkalifornien, liegt bei monatlich je 600 Dollar oder umgerechnet etwa 430 Euro. Die Amerikaner wählten das Auto, aus dessen Auspuff nur Wasserdampf quillt, schon im vergangenen Jahr zum "World Green Car 2009". Der FCX Clarity erzeugt in einer Brennstoffzelle Strom aus Wasserstoff und Sauerstoff. Der Strom wird in eine Lithium-Ionen-Batterie eingespeist, die den 100 kW starken Elektromotor bedient. Mit einer Tankladung aus 3,9 Kilogramm komprimiertem Wasserstoff kommt der Honda etwa 380 Kilometer weit.

Erd- und Autogas

In Deutschland gibt es zwei Gasvarianten an den Tankstellen: Erdgas in verdichteter Form, auch als CNG (Compressed Natural Gas) bekannt, und flüssiges Autogas, das als LPG (Liquified Petroleum Gas) bezeichnet wird. Wer mit Gas fährt, spart beim Tanken im Vergleich zu Benzin. Auch die Umwelt wird geschont. Erdgasfahrzeuge stoßen zum Beispiel 25 Prozent weniger CO2 und 75 Prozent weniger giftige Kohlenwasserstoffe aus als Benziner. Statt Erdgas kann man auch regenerativ erzeugtes Bio-Methan tanken, dadurch wird die Abgasbelastung noch geringer. Etwas ungünstiger als bei Erdgas fällt die Umweltbilanz bei Autogas aus. Bis Ende 2018 gilt für Gas als Kraftstoff ein reduzierter Steuersatz. Seit 1. Juli 2009 kann man mit dem Gasauto zusätzlich Kfz-Steuern sparen, weil der CO2-Ausstoß des Fahrzeugs in die Berechnung der Abgabe miteinfließt. Manche Energieversorger fördern die Anschaffung eines Gasfahrzeugs durch einmalige Zuschüsse oder Tankgutscheine. Verschiedene Automobilhersteller wie Citroën, Fiat, Ford, Mercedes-Benz, Opel, Volvo oder VW offerieren erdgasbetriebene Serienfahrzeuge. Es lassen sich aber auch zahlreiche andere Pkw-Modelle auf Gasantrieb umrüsten. Wer auf diese Weise beim Tanken sparen will, sollte allerdings genau rechnen. Die Umstellung auf Erdgas kostet bis zu 5.000 Euro, auf Autogas etwa 1.800 bis 3.500 Euro. Der Umbau lohnt sich oft erst nach etwa 50.000 bis 70.000 gefahrenen Kilometern, hat der ADAC kalkuliert. Je mehr man fährt, je höher Verbrauch und Benzinpreis, desto eher rechnet sich der Umstieg auf Gas.

Monovalente Modelle sind auf Gas hin optimiert und haben nur einen kleinen Benzintank als Reserve, bivalente Fahrzeuge können sowohl Gas als auch Sprit tanken. Ganz ohne Benzin geht es aber nicht immer, auch wenn es für Erdgas in Deutschland inzwischen rund 900 Tankstellen geben soll, Autogas kann man an etwa 5.000 Zapfstellen kaufen. Im Ausland können Gastanker Versorgungsschwierigkeiten bekommen. Sicherheitsbedenken braucht man bei Gasantrieb übrigens nicht zu haben. In Crashtests wurde keine erhöhte Explosionsgefahr festgestellt.

Modellbeispiel

Den Ergasbetrieb im Zafira gibt es schon länger. Doch erst mit dem neuen 1.6 CNG ecoFLEX Turbo macht der Kompaktvan auch beim Fahren richtig Spaß und rückt ihn in der Beliebtheit auf die ersten Plätze: 150 PS Leistung sorgen für eine Spitzengeschwindigkeit von 200 Stundenkilometern und eine Beschleunigung von 11,4 Sekunden auf 100. Dabei verbraucht der Siebensitzer kombiniert auf 100 Kilometer nur 5,1 Kilogramm Erdgas; die Emissionen liegen bei 139 Gramm CO2 pro Kilometer. Im reinen Gasbetrieb schafft der Wagen eine maximale Distanz von 370 Kilometern, der Benzinreservetank fasst 14 Liter und erhöht die Reichweite noch mal um 150 Kilometer. Der Turbo kostet ab 25.735 Euro.

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