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Elektroauto

Ein Elektroauto ist ein Auto, welches alleine mit einem oder mehreren Elektromotoren angetrieben wird. Die für die Elektromobilität benötigte elektrische Energie stammt in der Regel aus einem Akkumulator (einer wiederaufladbaren Batterie). Ein Sonderfall wäre ein Fahrzeug mit Stromversorgung über eine Brennstoffzelle, dann oft als Brennstoffzellenfahrzeug oder auch Auto mit Wasserstoffantrieb bezeichnet (siehe unten).

Möglich ist auch die teilweise Stromversorgung über einen Verbrennungsmotor mit Generator; in diesem Fall spricht man von einem (seriellen) Hybridantrieb. Auch Parallel-Hybride haben einen Elektromotor, jedoch erfolgt der Antrieb hier teilweise direkt über einen Verbrennungsmotor. Man spricht in diesen Fällen nicht mehr von einem reinen Elektrofahrzeug.

Üblicherweise platziert man einen einzigen Elektromotor nahe der Vorder- oder Hinterachse. (Im Falle des Vierradantriebs hat man normalerweise je einen Elektromotor für die Vorder- und Hinterachse.) Elektromotoren können auch als Radnabenmotoren sehr platzsparend eingebaut werden, aber dieser Ansatz ist wenig verbreitet. Die fortgeschrittenste Technologie ist dies eines Drehstrom-Synchronmotors, der mit einem leistungsfähigen Wechselrichter gespeist wird. Über ein kompaktes Getriebe mit fester Übersetzung (kein Schalten zwischen verschiedenen Gängen) kann die Radachse direkt angetrieben werden. Solche Antriebseinheiten erreichen bei modernen Fahrzeugen schon Wirkungsgrade von deutlich über 90 % (vom Batteriestrom bis zur Achse, also inklusive Wechselrichter und Getriebe) über ein weiten Bereich von Geschwindigkeiten und Leistungen. Die gleiche Einheit dient ähnlich effizient auch der Rekuperation.

Platz für die große und schwere Fahrzeugbatterie findet sich am besten unter den Sitzen und dem Gepäckraum, auch um einen tiefen Schwerpunkt und damit eine gute Straßenlage zu erreichen.

Das früher etablierte Konzept von Autos basiert auf einem Verbrennungsmotor – meist einem Ottomotor betrieben mit Benzin oder manchmal mit Erdgas, Flüssiggas oder Bioethanol, oder einem Dieselmotor. Dieses Konzept funktioniert in vieler Hinsicht recht gut, verursacht aber gerade wegen seiner sehr erfolgreichen Verbreitung zu diversen Problemen. Das Problem der vielfältigen Luftschadstoffemissionen (Stickoxide, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Ruß) wurde zwar vor allem für Ottomotoren mit Abgaskatalysator weitgehend gelöst (weniger gut für Dieselmotoren), jedoch verbleibt das Problem der klimaschädlichen Kohlendioxid-Emissionen. Dies lässt sich bei Verwendung fossiler Energieträger nicht lösen. Im Prinzip kann man zwar nominell CO₂-neutrale Biokraftstoffe oder synthetische E-Fuels (mit Wasserstoff aus Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien) einsetzen, jedoch sind beide nur sehr begrenzt verfügbar und/oder zu teuer.

Das Elektroauto ist insofern das Auto der Zukunft, dass es bereits heute ein Fahren praktisch ohne klimaschädliche Emissionen möglich macht und das Problem der Luftschadstoffe ebenfalls weitestgehend löst; verbleibende Probleme sind hier Emissionen von Kraftwerken, soweit noch Strom aus fossilen Quellen genutzt wird, sowie Feinstaub durch Reifenabrieb. Da die Stromerzeugung rasch "grüner" wird und auch die Erzeugung der benötigten zusätzlichen Strommengen mittelfristig praktikabel ist, hat man dabei einen durchaus realistischen Pfad, während alternative Ansätze (z. B. der Wasserstoffantrieb) erhebliche Probleme haben, wie weiter unten erklärt wird. Andererseits ist auch das Elektroauto nicht das Allheilmittel; eine ausufernde Nutzung auch von Elektroautos schafft immer noch diverse Probleme wie einen enormen Bedarf an Verkehrsflächen, Staus trotz erheblicher Investitionen in den Straßenbau, Unfälle, etwas Feinstaub sowie einen hohen Resourcenverbrauch für die Herstellung der Fahrzeuge. Eine wirklich umfassende Lösung diverser Probleme muss neben der Umstellung von Verbrennungs- auf Elektromotoren auch grundlegendere Änderungen der Mobilität umfassen, etwa eine verstärkte Nutzung von Zügen für lange Strecken und eine verbesserte Ausnutzung der Fahrzeuge durch Carsharing.

Vor- und Nachteile von Elektroantrieben

Gegenüber Verbrennungsmotoren haben Elektromotoren beim Antrieb von Fahrzeugen große Vorteile:

• Sie haben einen viel höheren Wirkungsgrad – was allerdings durch die Verluste bei der Stromerzeugung zum guten Teil wieder kompensiert werden kann (siehe unten), je nach eingesetztem Kraftwerk. Der Wirkungsgrad sinkt bei Teillastbetrieb auch kaum ab; im Betrieb mit kleinen Antriebsleistungen (etwa im Stadtverkehr) ergeben sich die höchsten Effizienzvorteile gegenüber Verbrennungsmotoren.
• Die Bremsenergierückgewinnung (Rekuperation) ist problemlos mit Wirkungsgraden von deutlich über 50 % möglich.
• Elektromotoren haben keine Kurzstrecken- und Kaltstartproblematik (da sie keine erhöhte Betriebstemperatur brauchen) und lassen sich jederzeit problemlos ein- und ausschalten sowie in der Leistung regeln.
• Sie sind bei gleicher Leistung wesentlich leichter, kostengünstiger und wartungsärmer. Die Kosten- und Gewichtsvorteile werden allerdings durch die nötige Batterie in der Regel ins Gegenteil verkehrt. Zukünftige Entwicklungen dürften die Batterien allerdings zumindest wesentlich kostengünstiger machen, sodass Elektroautos mittelfristig billiger zu produzieren sein werden als solche mit Verbrennungsmotor.
• Geeignete Elektromotoren können in einem weiten Drehzahlbereich betrieben werden, benötigen also in der Regel kein Schaltgetriebe. Die durch die feste Getriebeübersetzung resultierenden Effizienzeinbußen bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten (vor allem für Antriebe, die eine hohe Höchstgeschwindigkeit erlauben) fallen nicht stark ins Gewicht.
• Sie arbeiten meist sehr leise und emittieren keine Luftschadstoffe, die allerdings aber bei der Stromerzeugung in den Kraftwerken entstehen können. Insofern ist der Betrieb u. U. nur lokal abgasfrei, was aber auch schon vorteilhaft sein kann, da Abgase in der Innenstadt besonders schädlich wirken.

Von daher erscheinen Elektromotoren als ideal für solche Antriebe. Der große Nachteil ist aber, dass elektrische Energie benötigt wird, die sich schwerer in großer Menge mitführen lässt als chemische Energie z. B. in einem Benzintank. Die nötige Fahrzeugbatterie bringt dann zumindest nach heutigem Stand erhebliche Nachteile für das elektrische Antriebssystem mit sich:

• Die Batterie ist (für eine ausreichende Reichweite) sehr schwer, da sie eine viel geringere Energiedichte aufweist als z. B. ein Benzintank. Dies erfordert erhebliche Kompromisse, insbesondere das Akzeptieren einer recht begrenzten Reichweite.
• Die Batterie erhöht die Anschaffungskosten erheblich. Allerdings werden zur Zeit noch massive Kostensenkungen erzielt, sodass dieses Kostenproblem allmählich verschwindet. Langfristig dürften Elektroautos sogar günstiger produzierbar werden als solche mit Verbrennungsmotor.
• Eine Batterie hat eine begrenzte Lebensdauer. Falls sie vor Ablauf der Lebensdauer des Autos ersetzt werden muss, erhöht dies die durchschnittlichen Betriebskosten massiv. Allerdings ist schon heute davon auszugehen, dass die meisten Batterien für das gesamte Fahrzeugleben halten werden. Oft können auch einzelne Batteriezellen ausgetauscht werden, also nicht unbedingt das gesamte Batteriesystem.

Ein wichtiger Vorteil der elektrischen Versorgung ist jedoch, dass die Energieträgerbasis wesentlich verbreitert wird. Insbesondere können diverse Quellen für erneuerbare Energie genutzt werden. Wegen der Speicherung in der Fahrzeugbatterie kann selbst bei der heutigen gemischten Stromerzeugung eine nahezu vollständige Deckung mit erneuerbarer Energie erzielt werden. Beispielsweise werden manche Elektroauto zu fast 100 % mit selbst erzeugtem Solarstrom betrieben. Dazu kann man die hauseigene Wallbox so betreiben, dass nur jeweils überschüssiger Solarstrom verwendet wird – unter Inkaufnahme entsprechend längerer Ladezeiten.

Energieeffizienz von Elektrofahrzeugen

Ein direkter Vergleich der Volllast-Wirkungsgrade von Elektromotoren (mehr als 90 %) und Verbrennungsmotoren (meist 25 % bis 40 %) ist aus mehreren Gründen nicht sachgerecht:

• Der wichtigste Grund ist, dass unterschiedliche Arten von Endenergie benötigt werden. Wenn die elektrische Energie für den Elektromotor wie vielerorts in einem Kraftwerk mit einer Wärmekraftmaschine erzeugt wird (etwa in einem Kohle-, Gas- oder Kernkraftwerk), geht dort ein Großteil der eingesetzten Primärenergie verloren, während die Energieverluste bei der Gewinnung von Benzin oder Dieselkraftstoff aus Erdöl vergleichsweise gering sind. Deswegen ist es unsinnig, die verbrauchte elektrische Energie direkt in eine Menge von Benzin mit dem entsprechenden Heizwert oder Brennwert umzurechnen. Ein sinnvoller Vergleich muss auf Ebene der Primärenergie erfolgen, solange fossil befeuerte Kraftwerke verwendet werden: beispielsweise Kohle oder Erdgas beim Elektroauto bzw. Erdöl. Die auf die Primärenergie bezogenen Gesamtwirkungsgrade wären dann beim Elektroauto ca. 30 % bis 50 % (inkl. Verluste beim Stromtransport), verglichen mit ca. 20 % bis 40 % bei Verbrennungsmotoren bei hoher Last – wobei aber Verbrennungsmotoren bei sehr geringer Last (z. B. im Stadtverkehr) sehr an Effizienz verlieren.

• Der Unterschied der Wirkungsgrade wird noch ein wenig geringer, wenn die Verluste der Energiespeicherung im Fahrzeug-Akkumulator und die Verluste im Ladegerät berücksichtigt werden. Typischerweise sind dies insgesamt rund 10 bis 15 %; die Selbstentladung der Batterie spielt dagegen eine kleinere Rolle. Diese Verluste verringern den Wirkungsgrad im besten Fall auf 50 % · (1 − 10 %) = 45 %. Wenn die Batterie eines Typs ist, der ständig elektrisch warmgehalten werden muss (z. B. ZEBRA-Batterie, die aber wenig gebräuchlich ist), kommt hierfür noch ein erheblicher Standby-Verbrauch hinzu. Die Verluste durch Getriebe u. ä. sind dagegen meist deutlich tiefer als bei Autos mit Verbrennungsmotor.
• Bei induktivem (kabellosem) Laden (statt mit einem Stecker) ist mit zusätzlichen Ladeverlusten von z. B. 15 bis 20 % zu rechnen. Unter anderem deswegen ist diese Methode bislang nicht gebräuchlich.

• Eine weitere wichtige Korrektur vergrößert den Vorteil des Elektromotors wieder. Fahrzeugmotoren arbeiten die meiste Zeit im Teillastbetrieb, insbesondere beim Einsatz im Stadtverkehr. Hier fällt der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors stark ab, während ein Elektromotor kaum an Effizienz verliert. Der Energieverbrauch eines Elektroautos ist also gerade bei niedrigen Geschwindigkeiten sehr günstig. Bei hohen Geschwindigkeiten dagegen wirkt sich der Luftwiderstand auch hier unweigerlich negativ aus.

• Besonders im Stadtverkehr ist die Möglichkeit der Rekuperation, also der Rückgewinnung von Energie beim Bremsen, sehr günstig. Bei Überlandfahrten brauchen vorausschauende Fahrer wenig davon, aber bei hügeligem Gelände kann die Rekuperation trotzdem wichtig werden. Elektromotoren können meist einfach auch als Generator betrieben werden, so dass für die Rekuperation kein separater Generator benötigt wird. Die Batterie kann die Bremsleistung gut aufnehmen, außer bei sehr starkem Bremsen. Beim Verbrennungsmotor dagegen ist keinerlei Rekuperation möglich – abgesehen von relativ exotischen Ansätzen z. B. mit Druckluft-Speicherung, die sich bislang nicht durchsetzen konnten.

• Wenn gleichzeitig Heizwärme benötigt wird, ist dies ein Vorteil beim Verbrennungsmotor: Da er mehr als genug Abwärme produziert, die gut zum Heizen des Fahrgastraums nutzbar ist, braucht das Heizen keinen zusätzlichen Energieaufwand. Mit einer Wärmepumpenheizung wird diese Problematik inzwischen oft entschärft. Mehr Details dazu finden sich weiter unten.

Insgesamt ist die Antriebseffizienz bezogen auf die Primärenergie beim Elektroauto im Stadtverkehr wesentlich besser als bei Autos mit Verbrennungsmotor, während dieser Effizienzvorteil bei starker Auslastung (schnelle Autobahnfahrt) nicht mehr allzu groß ist oder sogar verschwindet.

Der Verbrauch an elektrischer Energie für 100 km Fahrstrecke liegt nach Herstellerangaben typischerweise bei rund 15 kWh für Kleinwagen und 20 kWh oder mehr für mittlere und größere Wagen – in beiden Fällen für nicht zu hohe Geschwindigkeiten. (Vereinzelt sich auch größere Wagen ähnlich effizient wie sonst nur Kleinwagen; sie gleichen das höhere Gewicht durch bessere Technik aus.) Leider werden in der Praxis häufig wesentlich höhere Verbrauchswerte gemessen, insbesondere im Winter, wenn das Fahrzeug elektrisch beheizt werden muss, oder bei schnellen Autobahnfahrten v. a. in Ländern ohne Tempolimit.

Wenn z. B. 20 kWh in einem Kraftwerk mit 40 % Wirkungsgrad erzeugt werden und Leitungsverluste vernachlässigt werden, so braucht dies 50 kWh Primärenergie – in etwa dem Energieinhalt von 5 Litern Dieselkraftstoff entsprechend. Dies ist ähnlich viel wie der Dieselverbrauch eines typischen neuen Mittelklassewagens; zwar kommt dort noch der Energieverbrauch der Dieselherstellung dazu, aber andererseits berücksichtigen wir ja auch nicht den Energieaufwand für die Bereitstellung der Kraftwerkskapazitäten und deren Brennstoffe. Besser sieht es aus, wenn Strom aus einem modernen Gaskraftwerk (GUD-Kraftwerk) verwendet wird. Das Elektroauto mit Strom aus Gas ist tatsächlich deutlich effizienter als ein Erdgas-betriebenes Auto mit Ottomotor (Erdgasfahrzeug). Mit Heizbetrieb im Winter relativiert sich dies allerdings auch wieder.

Interessant ist noch ein Hinweis auf die Ladeverluste – also Energieverluste, die beim Laden der Batterie auftreten können, und zwar im Ladegerät (an Bord oder in einer Wall-Box) und auch in der Batterie selbst. Die Bordcomputer der Fahrzeuge erfassen normalerweise nur, wie viel Energie der Batterie entnommen wird, sodass Ladeverluste unberücksichtigt bleiben. Laut ADAC machen die Ladeverluste typischerweise zwischen 10 % und 20 % der angezeigten Werte aus, in Einzelfällen sogar noch deutlich mehr. Die in Autotests ermittelten Verbrauchswerte umfassen teils auch die Ladeverluste und liegen deswegen (zusätzlich auch wegen höherer Geschwindigkeiten) entsprechend höher. Ungünstig ist oft das Laden über eine einfache Haushaltssteckdose, andererseits aber auch eine Schnellladung. In den offiziellen Verbrauchsangaben gemäß NEFZ oder WLTP sind die Ladeverluste allerdings enthalten; man misst also wirklich, was an der Steckdose entnommen und damit auch bezahlt werden muss.

Es gibt auch eine Art von Standby-Verbrauch einerseits durch Selbstentladung der Batterie (ein paar Prozent der Akkukapazität pro Monat) und andererseits durch Elektronik im Fahrzeug (z. B. Überwachungsfunktionen) – natürlich stark abhängig von der eingesetzten Technik. Für manche Fahrzeuge z. B. von Tesla gibt es Berichte, nach denen häufig ein paar Prozent Verlust der Ladung innerhalb weniger Tage berichtet werden – teils entsprechend mehr als 25 km Fahrleistung pro Tag. Das wäre dann ein erheblicher Zusatzverbrauch, mit dem man normalerweise gar nicht rechnen würde.

Natürlich kann ein Elektroauto auch mit erneuerbarer Energie betrieben werden, beispielsweise mit Wasserkraft, Windenergie oder über Photovoltaik mit Sonnenenergie. Dann erscheinen die oben genannten Kraftwerkswirkungsgrade zwar auf den ersten Blick irrelevant. Jedoch könnte man den erneuerbar erzeugten Strom sonst auch nutzen, um konventionelle Kraftwerke zu verdrängen. Die Kraftwerkswirkungsgrade sind also weiterhin relevant, etwa wenn die folgenden zwei Klimaschutz-Strategien miteinander verglichen werden:

• Bau von Kraftwerken für erneuerbare Energie, um diese für Elektroautos statt Benzinautos zu verwenden
• Bau von Kraftwerken für erneuerbare Energie, um konventionelle Kraftwerke zu verdrängen (und weiterhin mit Benzinautos fahren)

In der Tat stellt sich heraus, dass die beiden Strategien einen ähnlichen starken Klimaschutzeffekt haben (für eine gegebene Kapazität von Kraftwerken). Folglich ist das für das Klima Entscheidende, wie viel Ökostrom erzeugt wird, aber nicht ob dieser dann für Elektrofahrzeuge eingesetzt wird. Andererseits dürfte die Zunahme der Elektromobilität den Ausbau der Erneuerbaren begünstigen, zumindest wo gute Ladeverfahren etabliert werden – etwa Wallboxen im Haus, die über zeitvariable Tarife gesteuert Strom zu den optimalen Zeiten verbrauchen.

Abgesehen von Energieeffizienz und Umweltbelastung spielen natürlich auch die Betriebskosten eine Rolle. Wenn beispielsweise ein Elektroauto 15 kWh pro 100 km benötigt, die zu einem Haushaltstarif von 40 ct/kWh bezogen werden, führt dies zu Energiekosten von 6 € pro 100 km. Wenn ein ähnlicher benzinbetriebener Wagen 5 Liter auf 100 km verbraucht, die für je 1,80 € einkauft werden, liegen die Kosten bei 9 € pro 100 km – die Hälfte mehr als beim Elektrofahrzeug. An Elektroladestationen kann der Strompreis aber wesentlich höher sein. Wenn dagegen die elektrische Energie mit einer eigenen Photovoltaikanlage für 12 ct/kWh hergestellt wird, sinken die Energiekosten für das Elektroauto weiter auf 1,80 € pro 100 km. (Wir setzen hierbei voraus, dass das Auto meist zu Hause geladen wird, und zwar immer nur wenn die Solaranlage Strom liefert.)

Bedarf an Kraftwerken und Stromnetzen; Lastmanagement

Wenn Elektroautos einmal in großem Umfang genutzt werden, werden hierfür erhebliche zusätzliche Kraftwerkskapazitäten benötigt. Allerdings wird dieser Effekt nur langfristig spürbar werden, da ein schneller Ausbau der Elektroauto-Flotte kaum zu erwarten ist. Selbst mit z. B. 10 Millionen Elektroautos in Deutschland würde der derzeitige Stromverbrauch nur um einige Prozent erhöht. Mit anderen Worten ist der Kraftwerkspark hier nicht der limitierende Faktor – eher Probleme mit den Stromnetzen:

Wenn zukünftig die Batterien einer großen Anzahl von Elektroautos unkoordiniert geladen würden, könnte dies zu erheblichen zusätzlichen Belastungen der Stromnetze zumindest auf der Niederspannungsebene bewirken. Die Anschlussleistung eines typischen Ladegeräts beträgt nämlich typischerweise 11 Kilowatt (über einen Drehstrom-Anschluss) – was meist mehr ist als die aller anderen Verbraucher zusammen, falls keine Elektroheizung oder einer starker Elektroboiler vorhanden ist. Dieser Effekt ließe sich durch ein geeignetes Lastmanagement (etwa im Rahmen eines intelligenten Stromnetzes) jedoch stark reduzieren, da der genaue Zeitpunkt der Ladung für die Benutzer oft keine Rolle spielt. Die Batterien der Elektroautos können hierdurch sogar eine stabilisierende Rolle für die Stromnetze spielen: Beispielsweise kann mit geeigneter Technik bevorzugt geladen werden, wenn die Stromnachfrage gering ist oder ein hohes Angebot an Windstrom besteht. Als Vorstufe dazu können mehrere Ladestationen in einem Gebäude automatisch so koordiniert werden, dass die bezogene Gesamtleistung für den Netzanschluss nicht zu hoch wird. Denkbar (wenn auch vorerst nicht wahrscheinlich) ist sogar die Rückspeisung in das Stromnetz über einen Wechselrichter im Falle besonderer Engpässe.

Der jahreszeitliche Verlauf des Strombedarfs für Elektroautos dürfte relativ flach sein; insbesondere würde im Winter voraussichtlich nicht viel mehr verbraucht werden als im Sommer. Aufgrund dieser Aspekte ließe sich der Strombedarf für eine große Elektrofahrzeugflotte ziemlich gut in das Stromversorgungssystem integrieren, und auch die Deckung dieses Bedarfs z. B. über Windenergie und Photovoltaik wäre eher einfacher als für andere Verbrauchssektoren wie z. B. Heizungen. Über entsprechende Stromtarife (z. B. für vergünstigten Strom in Zeiten geringer Nachfrage) würden auch die Benutzer hiervon profitieren.

Graue Energie

Der Bau eines Autos erfordert einen erheblichen Energieaufwand; im gebauten Auto steckt deswegen "graue Energie". Die graue Energie im Elektro-Antriebssystem ist erheblich höher als z. B. für einen Benzinmotor, und zwar wegen der Fahrzeugbatterie, die z. B. ein mehrere hundert Kilogramm schwerer Lithium-Ionen-Akkumulator ist. Die Produktion einer solchen Batterie dürfte derzeit (Stand 2024) etwa so viel Energie verbrauchen wie 20 bis 40 komplette Aufladungen (allerdings wohl deutlich weniger, wenn zukünftig ein gutes Recycling betrieben wird). Es ist also auch deswegen (und nicht nur wegen der Kosten) wichtig, dass die Batterie zumindest eine lange Lebensdauer erreicht – möglichst etliche tausend Ladezyklen. Dann beträgt die graue Energie nur ein paar Prozent der im Betrieb verbrauchten Energie. Man beachte auch, dass der technische Fortschritt hier rasche Verbesserungen bringt; die Entwicklung kostengünstigerer Herstellungsverfahren senkt gleichzeitig meist auch den Energieverbrauch. Außerdem wird zunehmend erneuerbare Energie hierfür eingesetzt.

Bei Betrachtung des gesamten Fahrzeugs (und nicht nur des Antriebssystems) ist der Unterschied zum Benzinauto immer noch deutlich, wenn auch nicht dramatisch. Man beachte auch, dass die graue Energie durch die Fahrzeugproduktion stark vom Modell abhängt. Große und schwere Wagen enthalten in aller Regel wesentlich mehr graue Energie als kleinere und leichte Fahrzeuge. Sollte die Einführung von Elektroautos einen Trend zu kleineren Fahrzeugen mit begrenzter Reichweite auslösen, so würde dies die Problematik der grauen Energie deutlich entschärfen.

Ökonomisch und auch ökologisch ist es in der Regel nicht sinnvoll, ein altes Auto mit Verbrennungsmotor vorzeitig zu verschrotten, um es durch ein Elektroauto zu ersetzen. Die Energieeinsparungen im Betrieb sind nämlich nicht so dramatisch, dass man dafür große Nachteile in Bezug auf graue Energie in Kauf nehmen sollte. Jedoch sollte man vermeiden, jetzt noch neue Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor zu bestellen, wo es vermeidbar ist.

Lebensdauer

Entscheidend ist die Lebensdauer der Fahrzeugbatterie, denn diese ist die teuerste Komponente, deren Herstellung auch die Umwelt am meisten belastet; andere Komponenten wie Elektromotoren und Elektronik können dagegen leicht für die gesamte Fahrzeuglebensdauer ausgelegt werden. Für moderne Lithium-Ionen-Batterien garantieren die Hersteller eine Lebensdauer von z. B. 5 Jahren und für eine Fahrstrecke von 50 000 bis 100 000 km, wobei der Erhalt von z. B. mindestens 70 % der ursprünglichen Batteriekapazität zugesichert wird. Da Garantiefälle für die Hersteller sehr teuer wären, dürfte die tatsächliche Lebensdauer meist deutlich länger sein. Ob sie für die gesamte Nutzungsdauer des Fahrzeugs ausreicht, ist aber nicht sicher, wenn das Fahrzeug entweder sehr viel benutzt wird (also mehrere 100 000 km erreichen soll), oder umgekehrt wenn das Fahrzeug wenig gefahren, aber über weit mehr als 10 Jahre genutzt werden soll. Im letzteren Fall kann die Lebensdauer nämlich durch die Alterung auch im Stillstand begrenzt sein.

Es ist vor diesem Hintergrund für manche Nutzer ein sinnvoller Ansatz, die Batterie nicht mit dem Fahrzeug zu kaufen, sondern vom Hersteller zu mieten. Dann liegt das Risiko eines vorzeitigen Ausfalls der Batterie beim Hersteller, der das Problem hier überschauen und bekämpfen kann. Der Kunde erhält üblicherweise das Recht, eine neue Batterie zu erhalten, wenn die bisherige mehr als beispielsweise 20 % an Kapazität eingebüßt hat. Dieser Ansatz erleichtert auch die Finanzierung des gesamten Fahrzeugs, da ein großer Hersteller meist leichter als ein kleiner Kunde Darlehen erhalten kann.

Es ist zu beachten, dass ein Elektrofahrzeug viele Komponenten eines typischen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor (etwa eine Kupplung) nicht enthält, die eine begrenzte Lebensdauer aufweisen und deren Ersatz im Laufe der Fahrzeugs Lebensdauer erhebliche Kosten verursachen kann.

Wartung

Das Antriebssystem eines Elektroautos benötigt weitaus weniger Wartung als ein System mit Verbrennungsmotor, dessen Aufbau viel komplexer ist und der viele Verschleißteile und regelmäßig auszutauschende Materialien wie z. B. Motoröl enthält. Dinge wie Ölwechsel oder der regelmäßige Austausch von Zündkerzen und Luftfiltern entfällt damit. Auch an der Batterie gibt es kaum etwas zu tun – allenfalls gelegentliche Kontrollen, meist keinerlei Reparaturen. Der Verschleiß der Bremsen ist sehr gering, da die meiste Bremsenergie per Rekuperation verschwindet. Es verbleiben diverse Arbeiten, die gleich sind wie beim Benzinauto, etwa betreffend Reifen oder die Klimaanlage.

Die entsprechenden Einsparungen bei den Wartungskosten sind über die Fahrzeuglebensdauer gerechnet erheblich und sollten bei Kostenvergleichen angemessen berücksichtigt werden.

Luftschadstoffe und Lärm

Das Elektroauto selbst erzeugt keinerlei Luftschadstoffe außer etwas Feinstaub durch Reifen- und Bremsabrieb sowie durch Aufwirbelung. Dagegen erfolgen wesentliche Emissionen in den Kraftwerken, wenn konventionell erzeugter Strom zum Laden der Batterie verwendet wird. Durch Verwendung von Ökostrom könnten diese im Prinzip weitgehend vermieden werden, aber nur wenn zusätzliche Ökostromkapazitäten hierfür aufgebaut werden (siehe unten im Zusammenhang mit der Energie- und Klimabilanz des Elektroautos).

Im Allgemeinen sind elektrische Antriebe sehr leise (obwohl es Ausnahmen gibt). Bei typischen Elektroautos ist das Antriebssystem sogar kaum hörbar. Da hierdurch im Stadtverkehr die Gefahr von Unfällen mit Fußgängern höher wird, werden bei niedrigen Geschwindigkeiten teils sogar künstliche Geräusche erzeugt, die Fußgänger warnen sollen.

Antriebsleistung

Die Leistung eines elektrischen Antriebs kann problemlos ausreichend hoch sein, da Elektromotoren mit z. B. 100 kW oder auch wesentlich mehr problemlos verfügbar (und nicht zu schwer) sind und eine Fahrzeugbatterie, die genügend Reichweite ermöglicht, auch eine hohe Leistung zur Verfügung stellen kann. (Man verwendet natürlich Hochleistungs-Batterien, die für den Autoeinsatz geeignet sind.) Allerdings führt das dauerhafte Abrufen einer hohen Leistung natürlich zu einer schnellen Erschöpfung der Batterie. Deswegen ist ein Elektrofahrzeug zwar für zügige Überholmanöver geeignet, kaum aber für dauerhaft hohe Geschwindigkeiten.

Die Reichweite eines Elektrofahrzeugs kann deutlich reduziert werden, wenn gewohnheitsmäßig immer mit voller Leistung beschleunigt wird. Vor allem aber kann dies die Lebensdauer der Batterie reduzieren.

Technik zum Laden der Fahrzeugbatterie

In aller Regel werden die Batterien von Elektroautos aufgeladen, indem sie mit geeigneten Ladekabeln Strom aus dem öffentlichen Stromnetz beziehen – als Notlösung über eine normale Haushaltssteckdose oder besser über eine Ladestation (öffentliche Ladesäule oder Wallbox im Haus). Die Batterie kann nicht direkt mit der Netzspannung verbunden werden; es muss eine geeignete Art von Ladegerät eingesetzt werden, welches entweder im Fahrzeug verbaut wird oder aber an einer Ladestation. Häufig befindet sich an beiden Enden (in der Ladestation und im Fahrzeug) einiges an Elektronik, und diese beiden Einrichtungen kommunizieren miteinander über das Ladekabel. Dies ist notwendig für eine gute Interoperabilität (also ein reibungsloses Zusammenwirken verschiedenster Ladestationen und Fahrzeuge) sowie auch aus Gründen der Sicherheit. Insgesamt ist die Ladetechnologie für Elektroautos deutlich komplizierter als diejenige für Kleingeräte.

Unser Artikel über das Laden von Elektroautos erklärt eine Fülle wichtiger Details der Ladetechnologien – beispielsweise die folgenden:

• Was sind die Zusammenhänge zwischen Ladeleistung, Ladedauer, Reichweite und Stromkosten?
• Was ist der Unterschied zwischen AC- und DC-Laden – einerseits rein technisch, andererseits betreffend die praktischen Auswirkungen?
• Sollte das Ladegerät besser im Auto installiert sein oder in einer Ladesäule?
• Inwieweit kann man normale Haushaltssteckdosen für das Laden nutzen? Welche Begrenzungen und Gefahren bringt das mit sich?
• Lässt sich das Laden des Fahrzeugs sinnvoll mit einer Photovoltaikanlage vornehmen?

Eine noch nicht richtig gelöste Problematik ist die, dass Mieter einer Wohnung oft keine Möglichkeit zur Ladung ihres Fahrzeugs zu Hause haben, insbesondere wo keine Garage zur Verfügung steht. (Nur auswärts laden zu können, ist in der Praxis eine ernsthafte Einschränkung.) Eine Lösung könnte darin bestehen, Straßenlaternen mit Ladegeräten moderater Leistung (z. B. 5 kW) auszurüsten. Ein genügend leistungsfähiger Stromanschluss ist dort nämlich in der Regel vorhanden, und der zusätzliche Platzbedarf wäre minimal. Über Nacht könnte eine Fahrzeugbatterie weitgehend geladen werden – ggf. mit Unterbrechungen zu Zeiten z. B. am Abend, wo das Netz schon stark belastet ist.

Sicherheit

Ein Lithium-Akku kann bei schwerer Beschädigung im Falle eines Unfalls viel Energie freisetzen und stellt damit ein Gefahrenpotenzial dar, insbesondere für im Fahrzeug eingeschlossene oder eingequetschte Personen. Es werden deswegen verbesserte Akkus entwickelt, die diesbezüglich harmloser sind. Es ist auch zu beachten, dass auch ein Benzintank gefährlich ist: Auslaufendes Benzin kann sich unter dem Fahrzeug ausbreiten und entzünden, wodurch das ganze Fahrzeug abbrennen kann. Von daher ist ein Elektrofahrzeug nicht unbedingt unsicherer als ein konventionelles. Das Grundproblem bei jedem Auto ist, dass viel Antriebsenergie mitgeführt werden muss und diese bei einem Unfall unter Umständen auf unerwünschte Weise freigesetzt wird.

Es gibt spektakuläre Berichte über folgenreiche Brände von Elektroautos z. B. in Tiefgaragen, die nicht leicht zu löschen sind oder zumindest angepasste Techniken erfordern. Allerdings zeigen die Statistiken, dass Elektroautos wesentlich seltener in Brand geraten als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren.

Reichweite

Die Reichweite konventionell angetriebener Autos ist wegen der hohen Energiedichte von Benzin oder Dieselkraftstoff sehr hoch: typischerweise 500 bis 1000 km. Wegen der erheblich geringeren Energiedichte von Akkumulatoren (zumindest der bisher entwickelten) ist es beim Elektrofahrzeug schwieriger, eine so hohe Reichweite zu erzielen. Wenn es viele hundert Kilometer sein sollen, wird der Anteil des Batteriegewichts am Gesamtgewicht ziemlich hoch. Es gibt aber zunehmend Elektrofahrzeuge, die Reichweiten von über 500 km erreichen. Einige tausend Euro Herstellungskosten entstehen damit für die Batterie, aber das sollte grundsätzlich tragbar sein, zumal andererseits ein Elektromotor wesentlich weniger kostet als ein heutiger Verbrennungsmotor, der ungleich komplexer ist.

Da in der Praxis die meisten Fahrten kürzer als 100 km sind, genügt auch eine Reichweite von 300 km für viele Zwecke. Allerdings dürfte die Akzeptanz der begrenzten Reichweite oft doch nicht hoch sein, da eben gelegentlich Probleme auftreten könnten, wenn weitere Strecken gefahren werden sollen. Gemildert wird diese Problematik durch die inzwischen meist gegebene Möglichkeit einer Schnellladung und die zunehmende Verfügbarkeit von öffentlichen Ladestationen z. B. entlang der Autobahnen.

Für 100 km Fahrstrecke benötigt ein Elektroauto typischerweise zwischen 15 und 20 kWh, je nach Fahrzeuggröße. (Bei schneller Autobahnfahrt oder starker Verwendung von Heizung oder Klimaanlage im Stadtverkehr kann der Verbrauch auch wesentlich höher liegen.) Dies zusammen mit der bekannten Batteriekapazität erlaubt eine Abschätzung der Reichweite. Beispielsweise erlaubt eine Kapazität von 50 kWh bei einem Verbrauch von 15 kWh pro 100 km eine Reichweite von gut 300 km.

Man beachte, dass die in der Praxis erreichte Reichweite stark reduziert sein kann, wenn die Bedingungen ungünstig sind: insbesondere beim Winterbetrieb mit Heizung (siehe unten) oder bei recht schneller Fahrt. Auch durch die Batteriealterung nimmt die Reichweite mit der Zeit noch deutlich ab.

Die Vorstellung, die Reichweite eines Elektroautos könnte mit Photovoltaik (Solarzellen) auf dem Dach wesentlich gesteigert werden, ist nicht zutreffend. Die begrenzte Dachfläche ermöglicht nämlich auch bei vollem Sonnenschein nur eine elektrische Leistung, die recht gering ist im Vergleich zur durchschnittlich benötigten Antriebsleistung. Allerdings können Solarzellen zumindest bei längeren Standzeiten die Batterie wieder etwas nachladen.

Angaben für die Reichweite erfolgten früher basierend auf dem sehr unrealistischen NEFZ (einem genormten Fahrzyklus). Inzwischen verwendet man die deutlich realistischern Werte nach WLTP. Man beachte aber, dass vor allem bei schnellem Fahren (auf der Autobahn) die Reichweite erheblich geringer ausfallen kann: als Faustregel z. B. um 30 % niedriger bei 120 km/h.

Heizung

Wenn das Fahrzeug an kalten Wintertagen beheizt werden muss, ist dies beim Elektroauto ein Problem: Gerade wegen seiner hohen Effizienz erzeugt der Elektromotor (und auch der Rest des Antriebssystems) kaum Abwärme, während bei Verbrennungsmotoren reichlich Abwärme zum Heizen anfällt. Es gibt folgende Ansätze für die Beheizung von Elektrofahrzeugen:

• Im einfachsten Fall wird eine Elektroheizung im Fahrzeug betrieben. Dadurch sinken leider die Energieeffizienz und die Reichweite erheblich, vor allem im Stadtverkehr.
• Eine deutlich vorteilhaftere Möglichkeit ist die Verwendung einer Wärmepumpe. Dies bedeutet nicht, dass ein zusätzliches Wärmepumpenaggregat installiert würde, sondern dass die Kältemaschine der ohnehin vorhandenen Klimaanlage auch zum Heizen nutzbar gemacht wird. Der technische Aufwand dafür ist deswegen nicht allzu hoch.
• Eine andere Möglichkeit wäre, für das Heizen einen kleinen Brenner zu verwenden, der z. B. mit Benzin, Alkohol oder Flüssiggas betrieben wird. Dieser Ansatz ist aber nicht üblich.

Andererseits verlieren auch Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor bei niedrigen Temperaturen deutlich an Effizienz, zumindest auf kurzen Strecken, wegen der dann längeren Warmlaufphase. Dort kommt noch der Nachteil erhöhter Schadstoffemissionen dazu.

Was sollte und kann an der Technik besser werden?

Diverse technische Verbesserungen der Elektroautos sollten möglich sein, die seine Energie- und Umweltbilanz verbessern und/oder die Herstellungskosten senken könnten:

• Die derzeit üblichen Lithium-Batterien werden laufend graduell verbessert bezüglich Batterie­gewicht, die graue Energie, Umweltbelastungen, die Lebensdauer und die Kosten. Wenn neue Batterietypen entwickelt werden, könnte dies noch weiter führen.
• Die Ladezeiten an öffentlichen Ladestationen lassen sich mit höheren Ladeleistungen reduzieren. Der Trend geht in der Tat zu höheren maximalen Ladeleistungen der Fahrzeuge (teils weit über 100 kW) und der Stationen, insbesondere bei Verwendung der 800-V-Technik.
• Bei Wallboxen im Haus wird man dagegen auch längerfristig nicht weit über 22 kW Ladeleistung gehen können wegen der begrenzten Leistungsfähigkeit der vorhandenen Stromanschlüsse (die nur mit hohem Aufwand erhöht werden könnte). Dort ist die Ladezeit aber auch weit weniger kritisch.
• Zukünftig ist auch der Ersatz der Batterie durch eine Brennstoffzelle denkbar (siehe unten), was leider aber die Energiebilanz massiv verschlechtern würde und auch sehr teuer käme, deswegen voraussichtlich auch nicht passieren wird.
• Beim Elektromotor und der zugehörigen Elektronik sind keine massiven Verbesserungen mehr zu erwarten, da die Energieeffizienz bereits sehr hoch und das Gewicht akzeptabel ist. Auch die Produktionskosten der Motoren liegen schon heute wesentlich tiefer als die von Verbrennungsmotoren.

Massive Verbesserungen bei Herstellungskosten und grauer Energie wären mittelfristig durch eine neue Mobilitätsstrategie erreichbar, wie weiter unten erläutert wird.

Staatliche Förderung von Elektroautos

In verschiedenen Ländern erhalten Käufer von Elektroautos einen teils sogar hohen staatlichen Zuschuss, der einen Teil der erhöhten Anschaffungskosten ausgleicht. Im Betrieb erfolgt eine Bevorzugung gegenüber konventionellen Fahrzeugen dadurch, dass keine Mineralölsteuer bezahlt werden muss. Zudem gibt es teils Vergünstigungen bei der Kraftfahrzeugsteuer. Die Hersteller können ebenfalls unterstützt werden, etwa durch staatlich finanzierte Forschungs- und Entwicklungsprogramme.

Begründet wird eine staatliche Förderung zum guten Teil damit, dass so ein Beitrag zum Klimaschutz und zur Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Energieträgern angestrebt wird. Wie oben gezeigt, kommt der Klimanutzen aber im Wesentlichen von der verstärkten erneuerbaren Stromerzeugung und hängt weniger davon ab, ob dies zum Ersatz fossil befeuerter Kraftwerke dient oder zum Ersatz von Benzin und Dieselkraftstoff im Verkehr. Andererseits schreitet die Dekarbonisierung der Stromerzeugung rasch voran, während der Verkehrssektor z. B. in Deutschland und in der Schweiz diesbezüglich noch kaum vorangekommen ist. Insgesamt ergibt sich hieraus die folgende Einschätzung:

• Kurzfristig ist es für den Klimaschutz am wichtigsten, dass die Stromerzeugung zügig weiter von den fossilen Energieträgern unabhängig gemacht wird.
• Mittel- und langfristig ist jedoch auch die Dekarbonisierung des Verkehrs unverzichtbar, und hier ist die Elektromobilität – im Bereich des Individualverkehrs hauptsächlich mit Elektroautos (abgesehen von Elektrofahrrädern) – praktisch alternativlos. (Wie weiter unten erklärt wird, ist es unwahrscheinlich, dass z. B. Wasserstoffantriebe oder E-Fuels für Autos wesentliche Beiträge liefern können.)
• Deswegen sollte der Staat durchaus den Übergang zu Elektroautos fördern – wobei es aber umstritten ist, welche Instrumente genau hierfür angemessen sind. Beispielsweise ist grundsätzlich die Subventionierung von Verkehr problematisch, da eine Zunahme des gesamten Verkehrsaufkommens (insbesondere durch Individualverkehr) nicht gewünscht sein kann angesichts diverser Lasten für die Gesellschaft. Von daher – und auch wegen begrenzter finanzieller Möglichkeiten des Staates – sollte statt einer Subventionierung von Elektroautos besser die Verwendung fossiler Energieträger verteuert werden. Jedoch stößt dies auf starke politische Widerstände, da die mächtige Energielobby im Verein mit extremen politischen Kräften die Bevölkerung gegen die Energiewende aufwiegelt. Dass diese vor allem wegen des Klimaschutzes unverzichtbar ist, wird dann einfach gegen jede Evidenz bestritten oder beiseite geschoben. Andere argumentieren unter Verwendung des im Prinzip vernünftigen Begriffs der Technologieoffenheit für höchstwahrscheinlich nicht umsetzbare Scheinlösung, was absehbar das Problem am Ende ungelöst ließe.

Reichweitenverlängerer und Hybridantriebe als Ersatz oder Übergangslösung

Manche Elektrofahrzeuge werden mit einem Reichweitenverlängerer (Range Extender) ausgerüstet, d. h. mit einem Aggregat, welches mithilfe eines Verbrennungsmotors zusätzliche elektrische Energie liefern kann, wenn die Batterien nicht ausreichen. Dieser Ansatz wird in dem Artikel über Reichweitenverlängerer ausführlich erklärt.

Der genannte Ansatz entspricht im Prinzip einem Hybridantrieb, wobei allerdings der Reichweitenverlängerer nur für den gelegentlichen Einsatz gedacht ist, während ein eigentlicher Hybridantrieb den Verbrennungsmotor regelmäßig einsetzt. Eine scharfe Abgrenzung existiert allerdings nicht.

Ein Hybridantrieb, der einen Elektromotor und auch einen Verbrennungsmotor enthält, kann einige wichtige Vorteile des reinen Elektroantriebs bereits erreichen:

• Das Abfallen des Wirkungsgrads bei geringem Bedarf an Antriebsleistung kann zumindest beim Vollhybrid-Konzept (mit alleinigem Elektroantrieb bei Bedarf) zu einem guten Teil vermieden werden. Zumindest im Stand kann der Verbrennungsmotor abgeschaltet werden.
• Die Rekuperation ist ebenfalls möglich, wenn auch z. T. nur mit begrenzter Bremsleistung (wegen der begrenzten Leistung der Hybridbatterie oder auch des Motors/Generators).

Gleichzeitig werden einige Probleme des reinen Elektroantriebs vermieden:

• Die Hybridbatterie kann z. B. zehnmal kleiner sein als bei einem Elektrofahrzeug (mit oder ohne Range Extender), z. B. mit einer Kapazität von nur wenigen Kilowattstunden. Damit ist sie viel leichter und kostengünstiger. Solange Batterien teuer sind, wiegt dies den Nachteil auf, dass man für ein Hybridfahrzeug Elektro- und Verbrennungsmotor (mit allen zugehörigen Nebenaggregaten) benötigt.
• Die Reichweite ist sehr hoch – im Wesentlichen durch die Größe des Benzintanks begrenzt.

Andererseits ist das zentrale Problem der Hybridtechnik, dass nur eine mäßige Reduktion des Einsatzes fossiler Energieträger erreicht wird. Beispielsweise würde der flächendeckende Einsatz von Vollhybrid- und Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen den Kraftstoffverbrauch nur um ca. 20 bis 30 % reduzieren können – was aber für den Klimaschutz bei weitem nicht ausreicht.

Folglich bietet der Hybridansatz eine gewisse Übergangslösung, die allerdings durch die starke technische Entwicklung der Elektroautos zunehmend obsolet wird. Vor Jahren war es noch eine gute Methode für die Autohersteller, mit einem ersten Schritt in Richtung Elektromobilität Erfahrungen zu sammeln, aber dies ist mittlerweile nicht mehr notwendig.

Brennstoffzellenfahrzeuge – die bessere Lösung?

Als Ersatz für eine aufladbare Batterie könnte zukünftig eine Brennstoffzelle dienen. Das Prinzip ist, dass man den Strom an Bord mit dieser Brennstoffzelle aus einem chemischen Energieträger herstellt – konkret aus Wasserstoff oder auch eine Flüssigkeit wie z. B. Methanol. Eine kleinere Hochleistungs­batterie würde im Fahrzeug dann immer noch benötigt, da eine Brennstoffzelle weniger schnell auf eine andere Leistung eingestellt werden kann und auch keine Rückgewinnung von Bremsenergie (Rekuperation) erlaubt.

Dieser technische Ansatz hat die folgenden Vorteile:

• Die Brennstoffzelle ist relativ kompakt und leicht, und die Energiedichte eines Tanks für Wasserstoff oder Methanol wäre deutlich höher als die einer Batterie – wenn auch geringer als bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Damit lässt sich ein etwas höhere Reichweite des Fahrzeugs erreichen.
• Allerdings ist dieser Vorteil nicht so gewaltig wie oft angenommen. Auch Elektroautos erreichen heute teils Reichweiten von mehr als 600 km, und für die meisten Einsatzszenarien für Autos genügt deutlich weniger als das.
• Die Betankung eines Fahrzeugs kann viel schneller erfolgen als das Laden von Elektroautos – nur ein paar Minuten.
• Für die Produktion des Wasserstoffs hat man viel mehr zeitliche und räumliche Flexibilität. Man könnte beispielsweise im Sommer Überschüsse erzeugen für den Verbrauch im Winter, oder die Erzeugung in sonnenreiche Länder mit viel günstigen Flächen auslagern.

Auf der anderen Seite gibt es aber erhebliche Nachteile:

• Die Herstellungskosten für "grünen" Wasserstoff sind bislang sehr hoch. Dies könnte sich allerdings durch die weitere Entwicklung deutlich ändern.
• Die Herstellung von Brennstoffzellen ist ebenfalls bislang sehr teuer; auch dies könnte sich mittelfristig ändern.
• Eine zusätzliche Infrastruktur für die Verteilung von Wasserstoff wäre sehr teuer zu errichten.
• Die Energieeffizienz wäre massiv geringer als mit Elektroautos, weil die Umwandlung von Strom in chemische Energie und wieder zurück sehr verlustreich ist. Dies bedeutet derzeit, dass man ca. dreimal mehr "grünen" Strom erzeugen müsste für die gleiche Fahrleistung. Dies wird nur ein Stück weit durch günstigere Produktion im Ausland kompensiert; auf jeden Fall müssten weitaus größere Erzeugungskapazitäten errichtet werden. Zudem würde die problematische Auslandsabhängigkeit, die mit dem Erdöl entstand, durch eine neue ersetzt.

Eine breite Einführung von Wasserstoffautos (oder anderen Varianten, etwa mit Methanol) scheitert absehbar vor allem an den enormen Kosten.

Umfassendere Betrachtung der Individual-Mobilität

Welche Probleme lösen Elektroautos nicht?

Häufig werden Elektroautos einfach als ein ökologisch günstigerer Ersatz für privat gehaltene Autos mit Benzin- oder Dieselmotor gesehen. Allerdings löst dieser Ansatz diverse Probleme nur teilweise oder gar nicht:

• Die privat gehaltenen Autos werden meist nur für den geringsten Teil der Zeit tatsächlich genutzt, was diverse negative Folgen hat:
  • Sie müssen die meiste Zeit kostenintensiv geparkt werden. (Man beachte, dass beispielsweise die Einrichtung einer Garage im oder am Eigenheim sehr viel Geld kostet.)
  • Die mögliche Kilometerzahl eines Fahrzeugs über seine Lebensdauer wird meist bei weitem nicht erreicht. Man muss also für die gleiche gesamte Fahrleistung weitaus mehr Ressourcen (für Herstellung, Parken etc.) einsetzen, als wenn die Fahrzeuge stärker genutzt würden (etwa bei Carsharing).
• Die Einrichtung der benötigten Ladestationen ist an vielen Orten schwierig und teuer.
• Ein wesentlicher ökologischer Vorteil entsteht nur, wenn die grüne Stromerzeugung für die Verwendung in Elektroautos zusätzlich ausgebaut wird.
• Das Problem der Verkehrsstaus durch ausufernden Autoverkehr wird so nicht gelöst, und die Kosten für den Unterhalt der Verkehrswege bleiben auf sehr hohem Niveau.

Deswegen sind umfassendere Änderungen unserer Mobilität nötig, um die entscheidenden Probleme ökologischer und ökonomischer Ort tatsächlich zu lösen. Hierfür geben die folgenden Abschnitte einige Anregungen.

Elektroautos und öffentlicher Verkehr

Elektroautos können eine sinnvolle Ergänzung zum öffentlichen Verkehr sein, wenn z. B. der Großteil einer Strecke mit der Bahn gefahren wird, der letzte Rest bis zum Ziel aber mit einem gemieteten Elektroauto. Wenn dagegen die ganze Strecke mit dem Elektroauto gefahren wird, ist dies ökologisch ungünstiger, als mit einem benzingetriebenen Auto die kurze Strecke zum Bahnhof zu fahren und den Rest mit der Bahn.

Wenn viele Elektroautos privat betrieben werden, können diese auch eine Konkurrenz zum öffentlichen Nahverkehr darstellen: Eventuell wird dann manche Strecke, für die sonst ein Bus oder eine Tram verwendet worden wäre, mit dem Elektroauto gefahren, wodurch der Energieverbrauch stark ansteigt. (Dies wäre ein sogenannter Rebound-Effekt.) Andererseits könnte die Benutzung eines öffentlichen Verkehrsmittels auch dadurch begünstigt werden, dass man mit dem Elektroauto günstig zur Haltestelle kommt – wofür ein recht kleines Fahrzeug völlig ausreichen würde. Hier ist im Vergleich zum Benzinauto günstig, dass das Elektroauto gerade für sehr kurze Strecken keinen Effizienzverlust aufweist. Die Forschung wird noch zeigen müssen, ob Elektroautos in der Praxis den öffentlichen Verkehr eher sinnvoll ergänzen oder eher zurückdrängen. Dies wird freilich auch stark davon abhängig sein, welche Randbedingungen die Politik setzt.

Robotaxis

Es ist zu erwarten, dass zukünftig elektrisch betriebene autonom fahrende Fahrzeuge als Robotaxis eingesetzt werden können. Dies würde in der Tat eine Reihe von Problemen effektiv lösen:

• Die Benutzung wäre im Vergleich zum bisher möglichen Carsharing wesentlich einfacher, da das Robotaxi selbst zum gewünschten Ort käme, anstatt dass man das Carsharing-Auto irgendwo finden und mit seinem Gepäck dorthin gelangen muss.
• Eine gute Integration mit dem öffentlichen Verkehr sollte damit besonders gut machbar sein. Ziel wäre, dass die gesamte Reise von einem einzigen Anbieter gebucht werden können, der dafür die beste oder auch verschiedene Optionen unter Kombination von Robotaxi(s), Bahn etc. ermitteln und abrechnen könnte.
• Robotaxis könnten nach der Benutzung selbst zu zentral eingerichteten Ladestationen fahren, die dann auch wesentlich besser genutzt würden als privat betriebene und deswegen auch kostengünstiger wären.

Allerdings ist die Entwicklung autonom fahrende Fahrzeuge sehr schwierig und wird deswegen noch etliche Jahre benötigen.

Taxis und ÖV

Zumindest solange autonome Fahrzeuge noch nicht verfügbar sind, können konventionelle Taxis, die zunehmend Elektroautos sein werden, dieselbe Rolle übernehmen, also die ersten und letzten Kilometer einer langen Reise einfach und praktisch machen. Der Nachteil sind die wesentlich höheren Kosten, da hierfür Arbeitskräfte benötigt werden.

Man beachte, dass das Halten eines privaten Fahrzeugs sehr hohe Fixkosten mit sich bringt. Wenn diese eingespart werden, lassen sich damit leicht etliche Taxifahrten pro Jahr bezahlen.

Rolle der Politik

Eine wirklich an ökologisch und volkswirtschaftlich günstigen Resultaten interessierte Politik wird, wie oben erläutert, nicht einfach versuchen, privat gehaltene Benzin- und Dieselfahrzeuge durch Elektroautos zu ersetzen. Vielmehr muss es darum gehen, sinnvollere Formen der Mobilität wie Car-sharing im Verbund mit dem öffentlichen Verkehr zu fördern. Auf diese Weise könnten Elektroautos eine wesentlich sinnvollere Rolle zur Problemlösung spielen, und diverse Probleme ihrer Einführung wären erheblich gemindert.

Allerdings besteht ein großes Hemmnis nicht nur in eingefahrenen Denkmustern in Politik und Bevölkerung, sondern auch in der bislang erfolgreichen Bemühung von Lobbyisten, diese möglichst lange zu zementieren. Dies erkennt man daran, dass beispielsweise Förderprogramme bislang hauptsächlich den Absatz zusätzlicher Fahrzeuge erleichtern, nicht aber die Modernisierung unserer Mobilitätssysteme.

Siehe auch: elektrische Energie, Elektromobilität, Elektromotor, Hybridantrieb, Akkumulator, Brennstoffzelle, Klimaschutz, Reichweitenverlängerer, Laden von Elektroautos