Elektromobilität

Ein Großteil meiner Aufmerksamkeit gilt seit 2008 der Elektromobilität. Was zu dieser Zeit noch bezweifelt wurde, ist heute Gewissheit: elektrische Antriebe sind Verbrennungsantrieben überlegen. Ein Großteil der Zweifel kommt auch daher, dass der Elektroantrieb manchmal als das Allheilmittel gepriesen wird, das er nicht ist. Das Grundübel unserer heutigen Mobilität ist ja eher, dass ein 2t schweres Fahrzeug eine Nutzlast von Durchschnittlich 110kg transportiert und dass dieses Fahrzeug auch meistens nicht in Benutzung ist. Diese ineffiziente Ressourcennutzung wird auch durch den Elektroantrieb nicht richtiger. Dennoch hat der Elektroantrieb unterm Strich weniger unerwünschte Nebenwirkungen als der Verbrennungsantrieb. Ein Faktencheck:

Was macht den Elektromotor überlegen?

  • Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren gibt es im Elektromotor nur ein bewegliches Teil, die Komplexität und damit Fehleranfälligkeit ist somit viel geringer
  • Das maximale Drehmoment liegt ab Stillstand an und kann, je nach Anwendung, bis zur maximalen Drehzahl gehalten werden.
  • Dadurch gibt es keinen Leerlauf, kein Schaltgetriebe und somit auch keine Kupplung
  • Die Leistungsdichte ist höher und damit der benötigte Bauraum für den Antrieb kleiner
  • Der Wirkungsgrad ist im Mittel 3 mal höher, dadurch sinkt auch der Kühlaufwand immens
  • Es gibt kein giftigen Betriebs- oder Schmierstoffe
  • Der Motor kann mechanische Energie zurückgewinnen (Generator). Das bringt im Stadtverkehr 15-20% Energieeinsparung.
  • Der Antrieb arbeitet lautlos

Aus oben genannten Gründen sind elektrische Antriebe in der Industrie schon ein gutes Jahrhundert Standard, eine benzinbetriebe Drehmaschine ist mir bis heute nicht untergekommen

Warum erst jetzt?

Es wird gerne daran erinnert, dass der erste PKW elektrisch betrieben war, was auch stimmt. Trotzdem ist das Gesamtpaket, unabhängig von den Kosten, erst seit ca. 15 Jahren eine wirkliche Alternative zum Verbrennungsmotor geworden. Der Grund ist, wenig überraschend der Energiespeicher. Bis Anfang der 2000er Jahre waren alle Kleinserienelektroautos mit Bleiakkus bestückt. Diese haben eine katastrophale Energiedichte (Der Akku eines Tesla P85 wöge ca. 2,5t statt 0,5t) und eine ebenso katastrophale Umweltbilanz. Diese Autos haben sich also selbst verhindert, dazu braucht es kein Verschwörung ("Die böse Ölindustrie", "Die böse Autoindustrie" etc.)

Es lässt sich also sagen, dass erst die Entwicklung des Lithiumakkus Elektro-PKW technologisch relevant gemacht hat.

Dann kommen die Abgase eben aus dem Kraftwerk?

Ja, aber weniger. In Deutschland wird beispielsweise 35% des Stroms regenerativ erzeugt. Tendenz steigend. Die Herstellung einer kWh Strom stößt ca. 490g CO2 aus. Ein halbwegs moderner Diesel-PKW mit realen 6l/100km stößt 15,8kg CO2 (und noch einige andere Gase) pro 100km aus. Ein modernes E-Auto mit 15kWh/100km stößt in Deutschland 7,4kg pro 100km aus. Hinzu kommt, dass ein Elektrofahrzeug vor Ort überhaupt keine Emissionen erzeugt. Das ist im Falle von CO2 irrelevant aber im Falle von gesundheitsschädlichen Gasen höchst relevant.

In Norwegen wird elektrischer Strom zu fast 100% regenerativ erzeugt. Das ergibt dann echte 0 kg CO2 pro 100km.

Die Herstellung verschlingt Energie?

Stimmt, die Herstellung von Lithiumakkus ist energieaufwändig, man spricht von 150kWh pro kWh Kapazität. Also 3600kWh für die Herstellung des 24kWh Nissan Leaf Akkus. In der Presse wurden nun schnell Zahlen und Vergleiche kolportiert, die die Elektromobilität ad absurdum führen sollten. So wurde ein Tesla Model S (Luxusschlitten) mit einem Polo Diesel verglichen und, Überraschung, der Polo konnte um die 150.000km fahren, bis die Herstellung des Tesla-Akkus "amortisiert" war.

Rechnen wir selbst. 150kWh in Deutschland würde bedeuten 74kg CO2. Macht 1,8t für den Nissan Leaf. Der Minderverbrauch wegen des einfacheren Motors? geschenkt. Die Herstellung von Diesel aus Rohöl? Auch geschenkt. Also, wie lange braucht unser obiger Diesel-PKW um 1,8t CO MEHR auszustoßen als der E-PKW? Ganze 21500km.

Wir wiederholen mit Model X (24kWh/100km - 100kWh Akku) vs. Audi Q7 3.0 TDI (12l/100km): 36600km.

Klar ist, dass der zunehmende regenerative Anteil an der Stromerzeugung die Bilanz verbessert. Klar ist aber auch, dass der Ruf nach mehr Reichweite die CO2-Bilanz verschlechtert. Wer also seinen Kindern und Enkeln keine Sturmfluten und Missernten bescheren möchte, sollte sich auch in Zeiten der E-Mobilität kein Monster-SUV mit 500km Reichweite anschaffen - um einmal im Jahr in den viel besungenen Fernurlaub zu fahren und ansonsten 10km zur Arbeit.

Gibt es überhaupt genügend Rohstoffe?

Als erstes stürzte sich hier die Presse auf "seltene Erden" die sich dann aber als doch nicht so selten herausstellten. Darüber hinaus kann man sie durch Nutzung von Asynchronmotoren auch wieder aus dem Auto verbannen (das macht Tesla bei Model S und X)

Als nächstes: Lithium. Es gäbe zu wenig davon und die Förderung würde immense Umweltschäden verursachen. Ersteres ist schlicht Unfug. Bekannte Resourchen (also Lithium, an das man mit aktueller Technologie gut rankommt) belaufen sich auf ca. 40 Mio. Tonnen. Pro kWh Akku werden ca. 150g davon gebraucht. Macht 3,6kg für den viel erwähnten Leaf. Macht 11 Mrd. Nissan Leaf - 10 mal mehr als der aktuelle Gesamtbestand.

Man kann es auch anders rechnen: In jedem Verbrenner stecken ca. 15kg Blei für die Startbatterie. Es gibt aber nur halb soviel Blei wie Lithium. Trotzdem spricht hier niemand von einem Engpass.

Nicht zu leugnen sind die Umweltschäden durch Kobalt- und Lithiumförderung. Aber auch diese müssen ins Verhältnis gesetzt werden mit den Umweltschäden durch Ölförderung. Während man pro E-Fahrzeug nur ein paar kg der kritischen Rohstoffe braucht, sind es beim Verbrenner viele Tonnen. Mit exakten Zahlen wird es hier schwer, aber es liegen immerhin Größenordnungen zwischen den Fördermengen.

Was ist mit Wasserstoff?

Klingst erstmal nicht schlecht. Tanken wie bisher in ein paar Minuten, größere Reichweite aufgrund der hohen Energiedichte. Halten wir uns auch erstmal nicht an Kosten auf, die sinken ja in Serie. Der große technische Nachteil liegt im Wirkungsgrad. Während batterieelektrische Fahrzeuge hier auf ca. 80% ab Steckdose kommen, sind es bei Wasserstoff nur 19% aufgrund von Herstellung (43%), Komprimierung (88%), Brennstoffzelle (60%), Antrieb (85%). Hierbei handelt es sich um Spitzenwirkungsgrade.