Was ist das TankE-Netz und ist Elektromobilität die nachhaltige Mobilität der Zukunft?

Elektromobilität Startknopf

Autos mit umweltfreundlichen Antrieben und das autonome Fahren sind die wichtigsten Zukunftsthemen der Autoindustrie – somit gewinnt auch die Elektromobilität als innovative Technologie der Zukunft immer mehr an Bedeutung.

Allerdings scheiden sich bei E-Autos die Geister, denn das Thema wird kontrovers diskutiert. Die Befürworter sehen elektrisch fahrende Autos als wegweisende Lösung zur Reduzierung von Schadstoffen in der Luft und einen besseren Umweltschutz an. Skeptiker halten dagegen, dass es bisher an einer übergreifenden und nachhaltigen Strategie fehlt, um alternative Antriebe zum Verbrennungsmotor tatsächlich auf dem Automarkt zu etablieren.

Im folgenden Artikel blicken wir auf den aktuellen Entwicklungsstand der Elektromobilität und zeigen darin, welche Faktoren den Durchbruch von elektrisch fahrenden Autos und damit auch eine Akzeptanz in der breiten Öffentlichkeit noch verhindern.

 

Was ist Elektromobilität?

Elektromobilität ist ein Begriff mit zwei Bedeutungen. Er nimmt einerseits Bezug auf Fahrzeuge, die elektrisch angetrieben werden. Auf der anderen Seite umschreibt der Begriff ein Konzept, das sich mit der Transformation von Mobilität und der Entwicklung von nachhaltigen Verkehrslösungen auseinandersetzt. In der Kurzversion ist Elektromobilität auch als E-Mobilität oder im englischen Sprachgebrauch als E-Mobility bekannt.

Das Konzept der Elektromobilität umfasst jedoch nicht nur die Entwicklung und Produktion von Elektroautos, sondern legt den Fokus genauso auf viele andere Fortbewegungsmittel. Ziel ist, dass sich jegliche Hersteller im Verkehrswesen auf nachhaltige und umweltschonende Mobilitätskonzepte einlassen. Neben den Elektroautos werden beispielsweise auch Motorroller, Lastkraftwagen, Busse, Züge und Schiffe mit elektrischen Antrieben ausgestattet. Anwender kommen mit diesen alternativen Antriebsformen in erster Linie bei E-Bikes oder neuerdings auch E-Scootern in Berührung.

Das Thema Elektromobilität erstreckt sich darüber hinaus nicht nur auf Fahrzeugmodelle und deren Motorisierung. Der Blick richtet sich auch auf den Ausbau der unverzichtbaren Ladeinfrastruktur sowie einzelne Komponenten, die zum Beispiel für die Speicherung von Strom eine bedeutende Rolle spielen. Denn zu elektrischen Fahrzeugen gehören stets auch Energiespeicher. Die Entwicklung und Herstellung von Batterien mit hoher Speicherkapazität sind die größten Herausforderungen für den Erfolg von Elektroautos.

Die ersten elektrischen Autos fuhren bereits in der Anfangszeit der Automobile um 1900 in den Vereinigten Staaten auf den Straßen. In der Folgezeit avancierte der Ottomotor zum Maß aller Dinge, während der Elektroantrieb viele Jahrzehnte wenig Beachtung fand. Die moderne E-Mobilität erlebte ab 1997 einen neuen Aufschwung. Toyota brachte mit dem Prius das erste Hybridfahrzeug auf den Markt und fertigt das Modell mittlerweile in der vierten Generation an. Mehr als elf Millionen Fahrzeuge mit Hybridantrieb hat der japanische Autohersteller seitdem produziert.

 

Alternative Antriebsformen in der E-Mobilität

Elektrische Fahrzeuge besitzen verschiedene Motorisierungen, die allesamt in irgendeiner Form vollständig oder anteilig mit Strom angetrieben werden.

  • Hybridmotor: Es handelt sich hier um eine effiziente Kombination aus einem Elektromotor und einem gewöhnlichen Verbrennungsmotor.
  • Mild Hybrid: Der Elektromotor arbeitet bei dieser Antriebsform mit begrenzter Leistung und unterstützt den Verbrenner lediglich, ähnlich wie bei einem Turbolader. 
  • Plug-In-Hybrid: Dieser Hybridmotor besitzt einen Plug-In als Stecker. Der Halter schließt das Fahrzeug an das normale Stromnetz an und lädt die Batterie auf.
  • E-Auto mit Range Extender: Es handelt sich um ein Elektroauto mit einem zusätzlichen Verbrenner, der für den Antrieb des Wagens keine Rolle spielt, sondern lediglich über einen Generator den Energiespeicher lädt.
  • BEV-Fahrzeuge mit Batterie: Diese Modelle sind reine Elektrofahrzeuge ohne konventionellen Motor. Die Energieversorgung erfolgt ausschließlich über eine Batterie, die an einer Ladestation aufgeladen wird.
  • Brennstoffzellen: Durch die Elektrolyse von Wasserstoff und Sauerstoff in einer Brennstoffzelle entsteht elektrische Energie für den Antrieb und die Batterie des E-Autos.

 

Geringe Reichweite und fehlende Ladeinfrastruktur

Elektromobilität polarisiert enorm. Bis das Konzept seine vollständige Anerkennung bei Anwendern erreicht, sind noch zahlreiche Hürden zu überwinden. Als großen Nachteil empfinden Autofahrer die begrenzte Reichweite und die fehlende flächendeckende Ladeinfrastruktur.

Ausschließlich mit Strom angetriebene Elektrofahrzeuge erreichten lange Zeit lediglich eine Reichweite von etwa 250 Kilometern pro Aufladung. Neue E-Autos sollen bis zu 450 Kilometer fahren können. Das Tesla Model 3 übertrifft sogar die Marke von 500 Kilometern. Bei der Bewertung der möglichen Fahrtstrecke ist jedoch zu berücksichtigen, dass die praktische Reichweite meist von den theoretischen Angaben abweicht, weil Faktoren wie das Fahrverhalten oder der Betrieb zusätzlicher elektrischer Geräte im Fahrzeug auch Strom verbraucht.

Um elektrische Mobilität als akzeptierte Alternative zu etablieren, müssen nicht nur die Hersteller an ausgereiften Speicherkonzepten arbeiten. Denn der beste Energiespeicher ist irgendwann leer gefahren. Ohne flächendeckende Infrastruktur zum schnellen Laden der Fahrzeugbatterien verlieren E-Autos beispielsweise für weite Reisen ihren Charme. Neben der technischen Weiterentwicklung steht auch der Ausbau der Ladeinfrastruktur auf der Agenda, um die ehrgeizigen Ziele für mehr Elektromobilität auf deutschen Straßen nicht aus den Augen zu verlieren.

 

Ladeinfrastruktur von Rheinenergie in Köln
Rheinenergie hat in Köln die dichteste Ladeinfrastruktur Deutschlands errichtet.

 

Die Begeisterungsfähigkeit für E-Fahrzeuge steht und fällt mit der Umsetzung dieser Grundlagen. Denn niemand möchte mit seinem E-Auto unterwegs liegen bleiben oder ewig warten, bis der Akku wieder aufgeladen ist. Der Bund hat diese Herausforderung angenommen und will bis 2020 in Deutschland rund 15.000 Ladestationen installieren, insbesondere an Autobahnen und Fernstraßen. Um das allgemeine Stromnetz nicht zu überlasten, müssen stationäre Energiespeicher den Strom liefern.

Die auf dem Fahrzeugmarkt bereits erhältlichen Automodelle mit E-Antrieb besitzen unterschiedliche Steckersysteme

  • Typ 2-Stecker als häufigstes System in Europa
  • CCS-Stecker mit Funktion zum schnellen Laden
  • CHAdeMo-Stecker in Japan
  • Supercharger für Tesla Modelle

Außerdem existieren verschiedene Ladesäulen, beispielsweise in Form einer Wallbox für die Garage oder als High-Power-Ladesystem. Aktuelle Ladesysteme bieten eine technische Maximalleistung von bis zu 350 Kilowatt an. In weniger als zehn Minuten lassen sich Akkus mit neuer Energie aufladen, um damit dann rund 200 Kilometer zu fahren. Einige Elektrofahrzeuge wie der BMW 530e mit Plug-in-Hybrid ermöglichen schon das induktive Laden ohne Kabel. In Zukunft sind Szenarien vorgesehen, die Batterie eines Elektroautos während der Fahrt mit Energie zu speisen, zum Beispiel über Ladesysteme in der Fahrbahn.

Das Energieversorgungsunternehmen Rheinenergie AG hat sich der Förderung von Elektromobilität verschrieben. Am Stammsitz in Köln hat das Unternehmen mit Partnern eine der dichtesten Ladeinfrastrukturen für Elektroautos in Deutschland aufgebaut. Dort stehen im TankE-Netz mehr als 185 Ladesäulen zur Verfügung. Der Strom wird aus regenerativen Energieträgern produziert. Neben den großen Ladesystemen bietet Rheinenergie auch kompakte Wandladestationen an, zum Beispiel für die eigene Garage. Dank der stetigen Verbesserung von Akkukapazitäten und Ladegeschwindigkeiten können Autofahrer so in weniger als einer halben Stunde ihr Elektrofahrzeug wieder aufladen.

 

Ökologische Aspekte der Elektromobilität

Die Schonung von Ressourcen sowie die Reduzierung von CO2-Emissionen und anderen Schadstoffen in der Luft sind die Hauptargumente von Befürwortern der Elektromobilität. Alles ist ausgerichtet für den Umwelt- und Klimaschutz, doch zur Bewertung der Ökobilanz ist das Gesamtpaket entscheidend. Wer den Fokus ausschließlich auf das Fahrzeug legt, denkt zu kurz. Denn Energie wird bereits bei der Autoproduktion verbraucht. Außerdem ist für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien sowohl Lithium als auch Kobalt nötig. Beide Rohstoffe sind endlich und damit immer kostenintensiver.

Studien belegen, dass ein Elektroauto abhängig von seiner Größe erst ab einer Fahrleistung von 30.000 Kilometern (kleiner Pkw) beziehungsweise 100.000 Kilometern (großer Pkw) ökologisch nachhaltiger unterwegs ist als ein Auto in vergleichbarer Größe mit Verbrennungsmotor. Die positiven Effekte von nachhaltiger Mobilität nehmen zu, wenn die Stromspeicher der Elektroautos mit regenerativer Energie immer wieder aufgeladen werden. Derzeit erzeugt eine Kilowattstunde Strom im Durchschnitt etwa 530 Gramm Kohlenstoffdioxid.

Als Vorteil ist dagegen das meist geräuscharme und damit angenehme Fahren mit einem Elektroauto zu sehen. Neben der Lärmreduzierung wirkt sich auch das hohe Drehmoment, beginnend mit der ersten Beschleunigung, erfreulich auf den Fahrkomfort aus.

 

Auswirkungen auf Konstruktionen und den Arbeitsmarkt

Die zunehmende Entwicklung und Produktion von elektrisch betriebenen Fahrzeugen beeinflussen auch den Arbeitsmarkt erheblich. Durch den Verzicht auf einen Verbrennungsmotor und den Einbau von großen und schweren Batterien ändert sich auf der einen Seite zwar die Architektur der Automodelle. Den Autobauern eröffnet das große Chancen, bewährte Karosserien, Technologien und Werkstoffe neu zu konstruieren. Andererseits reduziert sich die Anzahl der Komponenten, die bei einem Auto mit Verbrennungsmotor unverzichtbar waren, bei einem E-Fahrzeug jedoch nicht mehr nötig sind. Elemente wie der Tank, die Abgasanlage oder das Getriebe entfallen zum Teil, während sich Bremsen, Lenksysteme oder Heizanlagen ebenfalls entscheidend verändern. Betroffen davon sind unzählige Zulieferer, die sich diesen Gegebenheiten anpassen und neu orientieren müssen.

 

Umweltbonus für Fahrzeugmodelle mit Elektroantrieb

Die Unternehmen der deutschen Autobranche vollzogen den Eintritt in die Elektromobilität erst sehr spät. Für die nächsten Jahre haben sie jetzt eine Offensive und zahlreiche E-Modelle angekündigt. Seit Jahresbeginn bis einschließlich Juni 2019 stieg die Zahl der Neuzulassungen um etwa 80 Prozent im Vergleich zum selben Zeitraum des Vorjahres an. Ausschlaggebend dafür sind die massiven Förderungen des Bundes für Neuwagen mit alternativen Antrieben.

Mehrere Millionen Euro flossen als Förderung in den Automarkt, um den Absatz von Elektroautos anzukurbeln. Knapp 31.000 wurden dank dieser Anreize im ersten Halbjahr 2019 verkauft. Vor allem Hybridfahrzeuge verzeichneten einen erheblichen Zuwachs. Der Kauf eines Elektroautos wird mit 4.000 Euro bezuschusst, für ein Hybridfahrzeug gibt es 3.000 Euro als Umweltbonus. Zusätzlich sind E-Autos, die bis Ende 2020 neu zugelassen werden, für zehn Jahre von der Kfz-Steuer befreit.

 

Elektromobilität Fahrzeug laden
Ein erster Anreiz – Die Bezuschussung eines E-Autos mit dem Umweltbonus.

 

Die am meisten verkauften Autos mit Elektromotor auf dem deutschen Markt sind der Renault Zoe, der e-Golf von Volkswagen und der Smart Fortwo EQ. Der BMW i3 und der E-Tron von Audi sind weitere Fahrzeuge mit alternativen Antrieben von deutschen Unternehmen der Automobilindustrie im Segment der E-Mobilität. Die Bundesregierung hat das ehrgeizige Ziel ausgegeben, bis 2020 eine Million E-Autos zuzulassen. Bei derzeit etwa 140.000 angemeldeten E-Autos auf deutschen Straßen ist jedoch absehbar, dass diese Marke deutlich verfehlt wird. Trotzdem wächst das Angebot an Fahrzeugen mit Elektromotoren stark. In anderen Ländern spielt das Thema Elektromobilität dagegen bereits eine wesentlich größere Rolle. Der Spitzenreiter bei neuen Elektrofahrzeugen ist Norwegen. Fast die Hälfte der Neuzulassungen ist dort ein Elektroauto.

In China werden derzeit die meisten Elektrofahrzeuge produziert. Der chinesische Hersteller BYD arbeitet zukünftig zusammen mit Toyota an der Entwicklung eines E-Autos. Experten rechnen damit, dass in etwa zehn Jahren der weltweite Absatz von Autos mit Verbrennungsmotor enorm sinkt. Der Anteil verkaufter E-Fahrzeuge auf dem globalen Markt wird ab 2035 auf über 50 Prozent steigen.

 

Wie zukunftsfähig ist Elektromobilität?

E-Mobilität steht im engen Zusammenhang mit der Energiewende und der Suche nach ökologisch vertretbaren Verkehrslösungen. Menschen wollen mobil sein und schnell von einem Ort zum anderen kommen. Die zunehmende Anzahl von Autos beansprucht allerdings die verkehrstechnische Infrastruktur und wirkt auf unsere Umwelt und das Klima ein. Elektrische Antriebe spielen bei den Überlegungen zur Verbesserung der Umweltbilanz oft eine bedeutende Rolle.

Weil E-Motoren mit Strom arbeiten, sind auch erneuerbare Energien ein großes Thema. Daher befassen sich nicht nur Automobilkonzerne mit Elektromobilität. Vielmehr beteiligen sich weitere Akteure wie öffentliche Behörden und Energieunternehmen am Transformationsprozess, um gemeinsam die Grundlagen einer funktionierenden Infrastruktur für nachhaltige Mobilität zu legen. Beispielhaft dafür ist die Nationale Plattform Elektromobilität (NPE) zu nennen. Es handelt sich dabei um ein Beratungsgremium der deutschen Bundesregierung zur E-Mobilität. Dort sitzen Vertreter aus Industrie, Politik, Wissenschaft, Fachverbänden und Gewerkschaften an einem Tisch.

Elektromobilität ist jedoch auch ein Thema, das sehr kontrovers betrachtet und diskutiert wird. Experten sehen Elektromobilität nicht zwingend als Königsweg zum Schutz von fossilen Rohstoffen an. Die Rede ist eher von einer Brückentechnologie für andere Antriebsformen. Brennstoffzellen können eine solche Form sein. Sie werden mit Wasserstoff angetrieben und könnten sich ebenso durchsetzen wie andere flüssige Brennstoffe, zum Beispiel sogenannte E-Fuels.

Der Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung liegt in den nächsten Jahren darauf, die Kosten zum Bau von Batterien zu senken und die Reichweite von E-Autos zu steigern. Bisher überwinden nur Modelle von Tesla mit Elektrizität eine Distanz von mehr als 500 Kilometern. Vor allem Batterien tragen einen hohen Anteil zur Wertschöpfung von Elektrofahrzeugen bei. Das Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi) fördert mit dem Programm Schaufenster Elektromobilität den Aufbau einer nationalen Fertigung von effizienten Fahrzeugbatterien und stellt zur Anschubfinanzierung eine Milliarde Euro zur Verfügung.

Entscheidend für die Akzeptanz von E-Fahrzeugen könnten in Zukunft auch weitere Fahrverbote für Fahrzeuge mit Dieselmotor werden. In vielen Metropolen dürfen sie bereits bestimmte städtische Zonen nicht mehr befahren. Elektroantriebe oder Mischformen mit Hybridtechnik ermöglichen stattdessen eine Fahrt auf der letzten Meile bis zum Zielort in der Innenstadt. Nachdem die Gesetzgebung nun auch in Deutschland die Rahmenbedingungen zur Nutzung von elektrisch betriebenen Fortbewegungsmitteln wie E-Scooter geschaffen hat, wird es ebenso spannend zu beobachten sein, ob und wie sich die Nutzung von alternativen Mobilitätslösungen bei den Menschen durchsetzen kann.

Text: NewCarz

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