ELEKTROMOBILITÄT

Elektromobilität ist in aller Munde und vereint Fahrspaß mit vergleichsweise geringen Betriebskosten. Dabei schonen Sie auch noch die Umwelt!

In der Öffentlichkeit wird viel über Elektromobilität und Elektroautos diskutiert. In der öffentlichen Diskussion werden oft verschiedene Fkaten falsch darkestellt oder in Ihren Zusammenhängen unvollständig behandelt. Was ist eigentlich der Unterschied zwischen einem Hybrid und einem Elektrofahrzeug mit Rangeextender? Was ist der Unterschied zwischen einem Elektroauto und einem Wasserstoffauto? Wie hängen Ladeenergie und Ladeleistung zusammen? Wie viel Reichweite brauche ich in einem Fahrzeug?

Viele Fragen, auf die in der öffentlichen Wahrnehmung sehr polarisierte und oft nicht vollständige Meinungen herrschen. Auf dieser Seite versuchen wir Ihnen die Technik und deren Zusammenhänge aus fachmännischer Sicht zu erklären und mit Vorurteilen aufzuräumen.

Michael Biggel ist Ingenieur für Fahrzeugtechnik. Er hat in seiner Abschlussarbeit die Elektrifizierung eines Prototypenrennfahrzeugs untersucht und in seiner Tätigkeit als freier Ingenieur auch schon an der Konstruktion einers Wasserstoff betriebenen Brennstoffzellenrennfahrzeugs mitgewirkt.

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Elektroauto, Hybrid und Wasserstoff. Wie hängt das eigentlich alles zusammen?
Hier kommt die erste, für viele überraschende Wahrheit: Ein Wasserstoffauto meint in der Regel ein Brennstoffzellenfahrzeug und ist auch ein Elektroauto und wird in der Fachsprache mit "FCHEV" (Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle) abgekürzt. Das als Elektroauto bezeichnete Fahrzeug ist genau genommen ein batterieelektrisches Fahrzeug, in der Fachsprache mit "BEV" (Battery Electric Vehicle) abgekürzt. Der Unterschied der beiden Antriebsarten ist also lediglich der Energiespeicher.

Ein Hybridfahrzeug "HEV" (Hybrid Electric Vehicle) hat einen konventionellen fossilen Antrieb mit einem Verbrennungsmotor und einen elektrischen Antrieb mit einem Elektromotor. Dabei treiben die beiden Systeme sowohl getrennt von einander als auch paralle das Fahrzeug an. Ein Plug-In-Hybridfahrzeug "PHEV" kann im Gegensatz zu einem reinen HEV über ein Ladekabel von außen mit Strom aufgeladen werden.

Ein Elektrofahrzeug mit Reichweitenverlängerung "REEV" (Range Extended Electric Vehicle) ist ein BEV mit einer energieerzeugenden Einheit, in der Regel ein kleiner Benzinmotor, welches als "Notstromaggregat" fungiert und so unabhängig von einem externen Stromnetz den Akku aufladen kann.

Mehr und mehr werden siese Grundtypen auch kombiniert, sodass verschiedene Merkmale auch für andere Fahrzeugtypen zutreffen.

Wie lädt man ein Elektrofahrzeug und wo soll der Strom herkommen?
Bei der Frage nach der Ladeinfrastruktur brechen aktuell immer heftige Diskussionen los. Oft wird dabei die Energie mit der Leistung verwechselt oder nicht differenziert.

Physikalisch betrachtet, reden wir bei Energie von Arbeit die in Joule gemessen wird. Geläufiger als Joule (J) ist die Angabe in Wattsekunden (Ws) oder Kilowattstunden (kWh), welche jeder von der monatlichen Stromabrechnung kennen dürfte. Leistung ist wiederum Arbeit pro Zeit, also z.B. Kilowattstunde pro Stunde (kWh/h). Wer nun in Mathe noch fit ist weiß, dass sich die Zeit in diesem Fall herauslöst und die Einheit Kilowatt (kW) übrig bleibt.

Diese beiden Größen sind, wenn man sich über die Ladeinfrastuktur unterhält, sehr wichtig zu differenzieren. Wer an Ladestationen denkt, hat in der Regel das Bild von riesigen Ladesäulen vor Augen, die mit 10, 20 oder zukünftig auch mit 40 oder noch mehr kW laden können. Viele wissen nicht, dass man ein Elektroauto auch mit einem kleinen tragbaren Ladestecker an der ganz normalen (entsprechend abgesicherten) Steckdose laden kann. Diese Ladegeräte haben eine Leistung von ca. 3 kW und können überall hin mitgenommern werden.

An dieser Stelle macht es Sinn eine kleine Beispielrechnung aufzustellen. Nehmen wir an, Sie fahren mit Ihrem E-UP! zur Arbeit. Laut Hersteller verbraucht der E-UP! im kombinierten Verkehr ca. 13kWh/100km. Fahren Sie also 30km zur Arbeit, verbrauchen Sie 3,9kWh. Stellt Ihnen Ihr Arbeitgeber nun eine normale Steckdose zur Verfügung, können Sie mit ihrem mobilen Ladstecker mit 3kW laden und Ihr Fahrzeug ist innerhalb 1h 18min wieder vollgeladen. Sie sehen eine teure Schnelladesäule ist nicht notwendig. Ganz nebenbei, der zur Verfügung gestellte Strom muss nicht als geldwerter Vorteil angerechnet werden.

Als Gegenrechnung: Laden Sie Ihr Fahrzeug nach dem Weg zur Arbeit an einer Schnellladesäule mit 22kW ist der Akku bereits nach 10min wieder voll. Geleitet von unserer aktuellen Vorstellung von "Tanken", entspricht das Schnelladen dem, was sich die meißten Menschen heute unter "Laden" vorstellen. Richtig ist, dass das nicht funktionieren wird.

Viel mehr wird es so sein, dass es zur Gewohnheit wird beim Parken nicht nur die Handbremse anzuziehen und das Auto abzuschließen sondern auch es an den Strom zu hängen. Dabei muss das Fahrzeug, entgegen vieler Vorstellungen, ja nicht immer vollgeladen werden. Mal steht das Auto nur 10min (z.B. beim einkaufen), mal steht das Auto 8h (z.B. beim Arbeiten oder über Nacht). Ihr Fahrzeug hat also in der Zeit in der es steht, genug Zeit so viel Energie aufzunehmen, dass sie damit durch den Tag kommen. Denken Sie danei als Vergleich an Ihr Smartphone oder Tablet. Wenn Sie diese Geräte viel verwenden, haben Sie auch immer Ihr Ladegerät dabei und laden es wann immer Sie die Gelegenheit dazu haben.

Sie Sehen also, bei der Frage: Wo soll der Strom her kommen? Spielt die Frage nach der Ladeleistung eine sehr wichtige Rolle. Die Gesamtmenge an Energie (kWh) ist nicht das Problem, wie eine Untersuchung der Stadt Tübingen herausgefunden hat. Natürlich muss es auch Schnellladesäulen geben, aber der größte Teil kann ohne Probleme mit kleinen Ladesteckdosen abgedeckt werden.

Ist die Herstellung von Elektroautos nicht umweltschädlicher als die Herstellung von Verbrennerautos?
Diese Diskussion wird wohl nie zufriedenstellend beantwortet werden können. Daher bemühen wir uns, zunächst ein paar Fakten gerade zu rücken.

Ein weit verbreitetes Argument gegen Lithium-Akkus ist die umweltvernichtende Abbauweise. Große Salzseen mit einem unglaublichen Verbrauch an Trinkwasser und die Verunreinigung von Grundwasser in Bolivien und Chile sind tatsächlich ein sehr großes Problem und genau so umweltschädlich wie die Kritiker behaupten. Hier werden in großen Salinen, Lithiumsalze abgenaut. Die Salze werden aus der Erde in flache Becken gespült. Das Wasser verdunstet und übrig bleibt das Lithium. Die Bauern haben kein Wasser mehr um Ihr Land und Vieh zu bestellen. Das Trinkwasser wird verunreinigt.

Aus diesem Grund verwendet Volkswagen ausschließlich Lithium aus kontrolliertem Bergbau aus Australien. Dort wird das Lithium wie Erz oder Salz mit konvetionellem Bergbau abgebaut.

Über die gesamte Energie, welche für die Herstellung eines Elektroautos oder auch eines Verbrennerautos benötigt wird, lässt sich nur schwer ermitteln. Fakt ist, dass die Herstellung in jedem Fall sehr viel Energie benötigt. Somit ist es sinnvoll die Produktionsstätten mit erneuerbaren Energien zu versorgen und diese Energie möglichst effizient zu nutzen. Aus diesem Grund wird das Volkswagen Werk in Salzgitter ausschließlich mit erneuerbaren Energien versorgt. In diesem Werk werden die Fahrzeugbatterien hergestellt.

An diesem Standort wird auch eine Recycling Anlage für Lithium-Akkus errichtet. Die wertvollen Stoffe sind sher begrenzt. Daher haben die Hersteller ein sehr großes Interesse daran diese Stoffe wiederzuverwenden.

Sind die Ressourcen für Akkus nicht knapper als das Erdöl?
Das ist korrekt. Deshalb wird zur Zeit auch firberhaft daran gearbeitet die ausgedienten Akkus zu recyceln und andere Akku-Typen zu entwickeln, welche keine seltenen Erden benötigen.

Das Lithium, welches wir im Abschnitt zuvor schon ausführlich begandelt haben, zählt zu den knappen Ressourcen für Elektrofahrzeuge. Aktuell sind Lithium-Ionen-Akkus die leistungsfähigsten am Markt, deshalb werden sie verwendet.