Zunächst eine Klarstellung: Es gibt kein ökologisches Autofahren! Egal wie umweltfreundlich und emissionsarm eines Tages Autos hergestellt und betrieben werden können, bleibt das Auto das Verkehrsmittel mit größten Platzbedarf pro Person und Kilometer und führt daher zur Versiegelung großer Flächen durch Straßen und Parkraum mit – nach wie vor aus Erdöl hergestelltem – Asphalt.
Grafik: Martin Randelhoff, www.zukunft-mobilitaet.net
Es geht mir also gar nicht darum, zu behaupten, ich fahre ein umweltfreundliches Auto. Ich möchte nur begründen, warum ich mich – wenn schon Auto – für ein rein elektrisches entschieden habe, obwohl es auch – wie im Folgenden dargestellt – begründete Kritik an Elektroautos gibt.
Herstellung verbraucht von Ressourcen
In der Diskussion um die Herstellung der Elektroautos wird zu Recht darauf hingewiesen, dass insbesondere bei der Batterieherstellung mit Lithium und Kobalt zwei Rohstoffe benötigt werden, deren Gewinnung im Fall von Lithium Unmengen von Wasser verbrauche bzw. im Fall von Kobalt überwiegend unter unmenschlichen Arbeitsbedingungen im Kongo stattfindet.
Diese Kritik ist natürlich berechtigt, doch die entscheidende Frage ist, ob ein Elektroauto dadurch schädlicher für die Umwelt oder moralisch verwerflicher ist, als ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor? Die Herstellung eines Elektroautos darf also nicht isoliert, sondern muss im Vergleich zur aktuell vorherrschenden Alternative, also Produktion und Betrieb der Verbrennungsfahrzeuge gesehen werden.
Und da ist beispielsweise die Gewinnung, der Transport und die Verarbeitung von Erdöl weder im Hinblick auf die Umweltfreundlichkeit, noch unbedingt auf die Arbeitsbedingungen (zumindest in bestimmten erdölproduzierenden Staaten) wesentlich vorteilhafter. Abgesehen von der alltäglichen Umweltbelastung gibt es zudem regelmäßige (mehr oder weniger lokale) Umweltkatastrophen durch Unfälle. Auch die politische Rolle des Erdöls ist zu berücksichtigen, denn es bildet die Grundlage der Macht und des Geldes etlicher autoritärer Regime.
Des weiteren ist Erdöl eine begrenzte und langsam zur Neige gehende Ressource. Daher müssen zunehmend noch umweltschädlichere Techniken – wie Fracking – eingesetzt werden, um einen gleichbleibenden Bedarf für die nächsten Jahrzehnte zu decken. Einerseits steigt damit – auch unabhängig von einer CO2-Abgabe – der Preis und andererseits würde das Ende dieser Ressource nur kurze Zeit hinausgezögert. Spätestens zukünftige Generationen müssen sich so oder so eine Alternative überlegen.
Dagegen gilt Lithium hinsichtlich des Vorkommens als „unkritische“, wenngleich natürlich auch nicht unbegrenzte Ressource. Mit den aktuellen Hauptexporteuren Australien und Chile ist Lithium weit weniger politisch brisant, als Erdöl. Zudem gibt es weltweit – selbst in Europa – Lithiumvorkommen. Bezüglich des kritisierten Wasserverbrauchs ist festzuhalten, dass dies überwiegend die Gewinnung aus Sole, d. h. lithiumsalzhaltiges Wasser in Lateinamerika mit einem Weltmarktanteil < 30% betrifft. Das überwiegend auf dem Weltmarkt gehandelte Lithium stammt aus dem Bergbau (Festgestein) aus Australien (siehe bgr.bund.de Lithium )
Dennoch müssen Techniken und Standards für einen umweltfreundlicheren Lithiumabbau entwickelt werden. Ein wesentlicher Unterschied zu Erdöl ist jedoch, dass Lithium als Rohstoff für die Batterien nicht im eigentlichen Sinne verbraucht wird: Auch nach Ende der Lebensdauer der Batterie ist das Lithium noch vorhanden und ein Recyclen grundsätzlich möglich.
Hinsichtlich der Problematik der Kobaltgewinnung (siehe bgr.bund.de Kobalt) geht die Entwicklung der Batterietechnik bereits heute in Richtung auf kobaltärmere und in naher Zukunft kobaltfreie Akkus.
Womit wir auch schon beim nächsten Punkt wären:
Nachfrage fördert Entwicklung
Während die Verbrennungsmotoren eine über 150jährige Geschichte mit ständiger Weiterentwicklung aufweisen, ist das Prinzip der Batterie zwar älter, hat jedoch erst in den letzten Jahrzehnten einen deutlichen Entwicklungsschub erfahren.
Bei technischen Entwicklungen befinden sich Nachfrage und technische Weiterentwicklung in einer Art Abhängigkeit: Bleibt eine Technik unzulänglich, gibt es auch keinen Bedarf und umgekehrt ist der Bedarf und die Nachfrage Treiber der Entwicklung: Die Batterien des 20. Jahrhunderts konnten zwar sparsame mobile Geräte (Taschenlampe, Walkman, usw.) betreiben, reichten jedoch nicht für komplexere und energiehungrige Geräte aus und waren nur einmalig zu gebrauchen oder in wiederaufladbarer Form sehr schwer (Bleiakkus). Erst Ende des 20. Jahrhunderts entwickelten sich stabile und leichtere Akkus, die schließlich auch eine gleichbleibende Kapazität halten konnten. Einerseits war diese Entwicklung die Grundlage für die nun zur Verfügung stehenden Mobilgeräten, allen voran das Mobiltelefon und später das Smartphone. Andererseits trieb die immens steigende Nachfrage nach diesen Geräten wieder die Entwicklungen in der Batterietechnik voran.
Wir stehen heute immer noch am Anfang der batterietechnischen Entwicklung und die nächsten Entwicklungsschritte sind bereits absehbar und angekündigt: Kobaltfreie Batterien, Feststoffbatterien mit höherer Energiedichte, neue chemische Zusammensetzungen usw.
Je höher die Nachfrage nach Elektromobilität, um so intensiver wird nicht nur die technische Weiterentwicklung betrieben, sondern auch die Infrastruktur, wie z. B. Lademöglichkeiten, ausgebaut. Das hat unter anderem wirtschaftliche Gründe, da sich die Investitionen in Neu- und Weiterentwicklungen durch eine hohe Nachfrage rechnen.
Ich gehe daher davon aus, dass mit steigender Nachfrage nach Elektroautos sich auch die bisherigen (tatsächlichen oder vermeintlichen) Nachteile wie z. B. Reichweite und Ladezeiten relativieren werden.
Reichweite: Tanken und Laden
Als großer Vorteil und für Viele als ausschlaggebendes Argument für Verbrennungsfahrzeuge gilt die Reichweite und das Tanken. Mit fünf bis zehn Minuten an der Tankstelle ist der leere Tank je nach Fahrzeug für die nächsten 500 bis 1.000 km gefüllt. Daran kommt noch kein Elektroauto heran!
So bleibt vorerst ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor – gegebenenfalls noch als Hybrid – zum Beispiel für Vertriebsmittarbeiter, die mal schnell von Frankfurt nach München und zurück und am nächsten Tag nach Hamburg müssen, ohne rein elektrische Alternative.
Prüft einmal, wie viele Kilometer ihr normalerweise mit dem Auto an einem Tag fahrt!
Die allermeisten Menschen (einschließlich mir) fahren zumindest im Alltag weniger als 200 km am Tag mit dem Auto, durchschnittlich sind es (je nach Strukturregion) deutlich unter 50 km. Dafür würde bereits eine relativ geringe Batteriekapazität ausreichen, vorausgesetzt in der Nähe der Wohnung oder des Arbeitsplatzes gibt es eine Lademöglichkeit, damit täglich voll geladen werden kann.
Die Wallbox am am eigenen Haus ist meist kein Problem, auch für Mieter mit Parkplatz gibt es einen grundsätzlichen Anspruch. Prinzipiell gibt es auch Lösungen für das Parken unter der Straßenlaterne, die jedoch sicherlich außerhalb von Großstädten nicht weit verbreitet sind.
Öffentliche Ladestationen gibt es zwar nicht in jedem Dorf, meist aber bereits in kleinen Städten. Bei manchen ist sogar das Laden – gefördert von der Stadt – umsonst. Die Zentren der Großstädte sind in der Regel ganz gut ausgebaut, mit zunehmender Tendenz. Auch an vielen Ausflugszielen werden Ladestationen gebaut. Zusätzlicher Vorteil für die Fahrer: Die Parkplätze sind meist kostenlos und nach meiner Erfahrung sogar oft frei. Gerade in Großstädten finde ich daher oft einen guten Parkplatz und lade gleichzeitig mein Fahrzeug für die Weiterfahrt wieder auf.
Diese „normalen“ Ladestationen laden mit Wechselstrom und je nach Fähigkeiten von Fahrzeug, Station und Kabel mit einer Leistung zwischen 3,5 und 22 kW. Bis die Batterie – bei meinem Fahrzeug mit einer Kapazität von 64 kWh – voll ist, dauert es je nach Entladungszustand schon einige Stunden oder nach längeren Fahrten auch mal die ganze Nacht.
Für Langstrecken braucht es daher Schnellladestationen, die mit Gleichstrom und Leistungen zwischen 50 und 350 kW arbeiten, wobei die tatsächliche maximale Ladeleistung wiederum vom Fahrzeug abhängt. Inzwischen gibt es Schnellladestationen an den meisten Autobahnrasthöfen sowie in vielen Städten, oft in der Nähe oder auf den Parkplätzen von Einkaufszentren.
Die maximale Ladeleistung wird allerdings nur bei einem Ladestand zwischen 20% und 80% der Batteriekapazität geliefert, davor und danach wird der Ladestrom zur Schonung der Batterie abgeregelt. Bei meinem Fahrzeug (max. 50 kW) dauert die Ladung von 20% auf 80% etwa 40-45 Minuten. 100% ist dann erst nach eineinhalb Stunden erreicht. Es gibt jedoch bereits Fahrzeuge und Techniken (höhere Betriebsspannung, Batteriekühlung) die mit 150 kW und mehr laden können, wodurch sich die Ladezeit entsprechend verkürzt, was allerdings meist auch seinen (Fahrzug-)Preis hat. Aber die Entwicklung der Batterie- und Ladetechnik steht wie gesagt erst am Anfang, so dass sich in Zukunft die Ladezeiten verkürzen werden. Auf absehbare Zeit werden sie vermutlich jedoch nicht an die Tankzeiten von Flüssigkraftstoffen heranreichen. Gleichzeitig wird sich jedoch auch die Energiedichte (Leistung pro Gewicht) und damit die mögliche Gesamtkapazität und Reichweite erhöhen.
Fernfahrten erfordern unbestritten für ein Elektrofahrzeug gegenüber einem Verbrennungsfahrzeug mehr Planung und eine gewisse Kalkulation. Kalkulation, weil der Verbrauch und damit die Reichweite natürlich in einem unmittelbaren Zusammenhang mit Geschwindigkeit und Fahrstil steht. Es kann also Sinn machen, langsamer zu fahren und dafür weniger Pausen zum Laden machen zu müssen.
Die 500 km nach Berlin schaffe ich mit einem Ladestopp von etwa 45 Minuten, wobei ich allerdings auf der Autobahn selten mehr als 120 km/h fahre und gelegentlich auch eine Strecke abseits der Autobahn suche. Meist steuere ich statt der Autobahnrasthöfe eine Schnellladestation in einer Stadt an und kann dort die Zeit sinnvoll nutzen: Einkaufen, die Stadt ansehen, eine runde Laufen oder am Laptop arbeiten.
Alternative, z. B. Wasserstoff
Einige meinen, der batterieelektrische Antrieb sein lediglich eine Übergangslösung und langfristig werde Wasserstoff entweder über Brennstoffzellen (= Umwandlung in Strom) oder gar in Form synthetischer Kraftstoffe für konventionelle Verbrennungsmotoren die Fahrzeuge antreiben.
Ich sehe das – zumindest für PKW – nicht so, denn während der batterieelektrische Antrieb mit einem Wirkungsgrad von 80% – 90% arbeitet – das heißt, ein Großteil des produzierten Stroms kommt „auf der Straße“ an, wird für gleiche Leistung zur Produktion von Wasserstoff für die Brennstoffzelle etwa drei mal soviel Strom benötigt. Bei synthetischen Kraftstoffen ist es aufgrund des noch einmal deutlich geringeren physikalischen Wirkungsgrads der Verbrennungsmotoren von der Produktion bis zur Leistung „auf der Straße“ mehr als sechs mal soviel.
Zudem ist Wasserstoff nicht ganz einfach zu handhaben und die Logistik daher komplex und entsprechend teuer. Dies ist gemeinsam mit der noch viel zu geringen Nachfrage der Grund dafür, dass Wasserstofftankstellen noch dünn gesäht sind.
Dennoch wird meiner Ansicht nach der Wasserstoff in Zukunft neben dem rein elektrischen Antrieb eine wichtige Rolle spielen, nämlich dort, wo große Massen über längere Strecken bewegt werden müssen: Bei Zügen auf nicht-elektifizierten Strecken, im LKW-Fernverkehr, bei Schiffen und langfristig auch Flugzeugen.
Vorzug der Technik!
Völlig unabhängig davon, ob nun Elektroautos tatsächlich umweltfreundlicher sind, als Verbrennungsfahrzeuge stellt sich mir die Frage, warum ich eine Technik nutzen sollte, die noch auf dem Prinzip der Dampfmaschine beruht, wenn es inzwischen eine viel eleganter Möglichkeit gibt.
In Verbrennungsmotoren wird – wie in der Dampfmaschine – die zyklische Ausdehnung eines Gases genutzt, um einen Kolben hin und her zu bewegen. Diese Kolbenbewegung wird über ein Schwungrad oder Gelenk in eine Kreisbewegung umgewandelt, die dann auf die Räder übersetzt wird. Prinzipbedingt (und trotz über 150 Jahren technischer Entwicklung) arbeitet der Verbrennungsmotor mit einem maximalen Wirkungsgrad von 35% – 45% (Anteil der im Kraftstoff enthaltenden Energie, die in Bewegung umgesetzt wird), und das auch nur in einem eng begrenzten Drehzahlbereich. Daher ist ein mehrstufiges Getriebe mit unterschiedlichen Übersetzungen notwendig. Zusätzlich ist noch eine Menge Technik erforderlich, um wenigstens die unmittelbar giftig wirkenden und schädlichen Substanzen zu vermeiden oder zu filtern.
Demgegenüber arbeitet ein Elektromotor mit einem Wirkungsgrad von über 90% (unter Einbeziehung der Verluste bei Herstellung, Laden und Speichern des Stromes immer noch über 80%), und zwar von Anfang an bei jeder Drehzahl. Er kann sehr kompakt gebaut werden und seine Steuerung findet auf einer Platine platz. Das ermöglicht grundsätzlich sogar andere Fahrzeugformen oder in schafft in der klassischen Form mehr Raum. Es ist sogar möglich, ihn als Radnarbenmotor direkt an den Rädern einzusetzen, also dort, wo seine Kraft gebraucht wird. Wenn er mal nicht gebraucht wird, also beim Rollen oder Bergabfahren kann er umgekehrt als Dynamo arbeiten, um die Bewegungsenergie wieder in Strom umzuwandeln und damit die Batterie laden (Rekuperation). Insgesamt gibt es weit weniger Komponenten, die gewartet werden müssen oder defekt sein können.
Um es etwas emotionaler auszudrücken: Es verschafft mir durchaus ein Gefühl der Befriedigung, wenn ich an der Ampel sogar Motorrädern davonziehe und Sicherheit, mit einem kurzen Tritt aufs Gaspedal schnell langsamere Fahrzeuge zu überholen, ohne dass die Beschleunigung mitten drin durch ein Schalten unterbrochen wird. Durch die Bremswirkung der Rekuperation kann ich über weite Strecken die Geschwindigkeit nur durch Be- bzw. Entlastung des Gaspedals steuern, was zusätzlich die Bremsbeläge entlastet. Es ist einfach ein schöneres fahren!