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E-Mobilität in Deutschland:Was geschieht wirklich?


Made in Germany - epaper ⋅ Ausgabe 1/2018 vom 02.10.2018

Elektromobilität ist ein globales Riesenthema. Und Elektroautos sind auch in Deutschland die Zukunft – so hört man zumindest seit fast zehn Jahren. Fraglich ist, wann diese Zukunft beginnt, und welche Hürden die Gegenwart davon trennt.


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Bildquelle: Made in Germany, Ausgabe 1/2018

Im letzten Jahr stellte die Bundesregierung 210 Millionen Euro für die Entwicklung von Elektroautos bereit, seit 2009 sind es insgesamt 2,2 Milliarden Euro. Die deutsche Automobilindustrie soll auch auf dem zukunftsträchtigen Markt der elektrischen Fahrzeuge eine Spitzenposition einnehmen. Allerdings haben die namhaften Autobauer den Trend zu spät erkannt, andere waren ...

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Später Ruhm: Elektromotoren
Bereits 1834 entwickelte Hermann Jacobi in Potsdam den ersten praxistauglichen Elektromotor. Das damalige Umweltbewusstsein war gering, die Erdölvorkommen hingegen hoch. Der Verbrennungsmotor setzte sich durch und ist bis heute der meistverwendete Antriebsmotor. Längst sind die Folgen allgegenwärtig, zwischen Dieselskandal und Fahrverboten rückt das E-Auto aus seiner Nische hervor und erscheint als Lösung aller Probleme. Es stellt sich die Frage, weshalb dennoch lediglich rund ein Prozent der deutschen Bevölkerung mit den geräuschlosen Pkw unterwegs ist. Das Hybridelektrokraftfahrzeug Prius von Toyota ist bereits seit 1997 auf dem Markt erhältlich. Teslas Model 3 hingegen zeigt eindrucksvoll die Herausforderungen, mit denen die Branche zu kämpfen hat

Trotz der langen Wartezeiten konnte Tesla im letzten Jahr mit 25,4 Prozent Marktanteil den Titel des deutschen Elektromarktführers für sich beanspruchen. Nur knapp dahinter positioniert sich Renault, und mit großem Abstand folgt BMW mit 15,4 Prozent. Erstaunlicherweise findet sich die Deutsche Post mit 7,3 Prozent Marktanteilen auf Platz sieben wieder. Deren selbstgebauter Elektrolieferwagen fährt unter dem Namen der Tochtergesellschaft Streetscooter. Aufgrund der hohen Nachfrage eröffnete jüngst neben dem Produktionsstandort Aachen ein zweites Werk in Dülmen. Insgesamt sollen 20.000 Fahrzeuge pro Jahr vom Band laufen. Damit avanciert die Post zu einem der führenden Hersteller von Elektrofahrzeugen.

Zweifellos verheißt dieser Markt großes Wachstumspotenzial. 2016 hielten E-Fahrzeuge weltweit nur einen Anteil von 0,2 Prozent bei Kfz, derzeit sind rund 30 deutsche ElekFoto: troautomodelle erhältlich. Europas meistverkauftes Vehikel dieser Art ist der Renault Zoe. Zu Beginn des Jahres erhielt das beliebte Modell einen stärkeren Motor und wartet nun anstatt mit 17 PS mit 109 PS auf. Der CO2-Ausstoß ist gering, und die Reichweite liegt bei ungefähr 300 Kilometern. Damit erfüllt dieser Pkw alle Voraussetzungen für den Zusatz des geplanten „E” auf dem Nummernschild, ähnlich des „H” für Oldtimer. Dieses Kennzeichen soll dem Fahrer viele Privilegien „schenken”, beispielsweise Busspuren zu nutzen oder kostenfrei auf öffentlichen Parkplätzen zu parken. Die Umsetzung dieser Pläne liegt im Verantwortungsbereich der Kommunen, passiert ist bisher wenig.

Das Auto als Ursache und Lösung von Emissionsproblemen
Weltweit ist der Straßenverkehr verantwortlich für 15 Prozent der Treibhausgase. In Deutschland liegt der Wert sogar noch höher, rund ein Fünftel der giftigen Gase stammt von Kraftfahrzeugen. Daher ist es eine der wichtigsten Aufgaben der gegenwärtigen Zeit, den Verkehr zu dekarbonisieren. Eine mögliche Lösung, um den CO2-Ausstoß zu reduzieren, ist das Besteuern des erhöhten Emissionsverbrauchs. Dies wäre mit dem Eintritt in das europäische Emissionshandelssystem realisierbar. Allerdings sind bei den Zahlungen in erster Linie die Autobauer in die Pflicht zu nehmen. Die Bundesregierung setzt als Teil der Energiewende auf eine drastische Senkung des CO2-Verbrauchs durch elektrisch betriebene Fahrzeuge. Laut einem Urteil des Umweltbundesamts ist der Elektroantrieb die effizienteste, ökologischste und in den meisten Fällen auch die wirtschaftlichste Lösung.

Doch die Umweltfreundlichkeit besteht nur in Verbindung mit regenerativ erzeugtem Strom. Denn bei der Energieerzeugung und -bereitstellung können äußerst hohe Emissionswerte anfallen. Diese sogenannte „graue Energie” ist beim CO2-Verbrauch mitzuberechnen. Daher ist die Stromquelle ein entscheidender Faktor für die Umweltverträglichkeit. Wird der durchschnittliche europäische Strommix genutzt, ist der Ausstoß von Kohlenstoffdioxid bereits weitaus niedriger als bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren. Der Ausbau erneuerbarer Energien muss weiter gefördert werden, die Möglichkeiten sind bereits heute vielfältig.

Es gibt viele Gründe umzurüsten
Weitere Treiber für die Umrüstung von Motoren sind darin zu sehen, dass die Erdölvorkommen ein Ende nehmen und eine wirtschaftliche Abhängigkeit von den Lieferanten fossiler Brennstoffe besteht. Obwohl die Bundesregierung seit fast zehn Jahren die elektrisch angetriebene Fortbewegung fördern will, existiert bis heute keine ausreichende Ladeinfrastruktur. Der Staat fördert den Ausbau der elektrischen Tankstellen mit 300 Millionen Euro, die EU investiert sogar 800 Millionen Euro. Momentan sind knapp 9.000 Ladesäulen in Deutschland verfügbar. Damit ist der durchschnittliche Weg für Besitzer von E-Autos noch zu weit.

Neben fehlender Kompatibilität mit einigen Steckdosen bzw. Steckern sind auch die benötigten Ladezeiten problematisch. Doch dies könnte schon bald Vergangenheit sein. So arbeitet Shell an Schnellladestationen, und die Ladesäulenverordnung von 2016 regelt einheitliche Vorgaben für Steckdosen und Fahrzeugkupplungen. Auch eine smarte Abrechnung des Stroms soll es in Zukunft geben, denn mit einer Ergänzung der Verordnung soll auch der Bezahlvorgang vereinheitlicht werden. Die Abhängigkeit von Abrechnungssystemen der Stromanbieter entfällt durch das sogenannte punktuelle Laden. Werden diese Pläne realisiert, sind die größten Barrieren beim Problem des Betankens von E-Autos beseitigt. Dennoch: Ein flächendeckendes Versorgungsnetz ist nicht in Sicht.

Heikle Stromversorgung
Darüber hinaus bemängeln Kritiker, dass die Energieversorgung bei steigender Nutzung von E-Autos in Deutschland nicht ausreichen würde. Bei der von Angela Merkel angepeilten Zahl von einer Million Elektrofahrzeugen auf den Straßen liegt der jährliche Stromverbrauch bei durchschnittlich 3.000 kWh. Dies entspricht etwa 0,5 Prozent unseres gesamten Stromverbrauchs pro Jahr. Der Mehraufwand ist also überschaubar. Zusätzlich verhindern intelligente Ladesysteme, dass das Stromnetz überlastet wird.

Bekanntlich ist die Batterie der wichtigste Bestandteil eines E-Autos. Diese wirkt sich jedoch negativ auf die Ökobilanz aus. Eine Studie des IVL Swedish Environmental Research Institute ergab, dass bei der Herstellung einer Lithium-Ionen-Batterie 150 kg bis 200 kg Kohlenstoffdioxidemissionen pro Kilowattstunde Kapazität anfallen. Das Einsparpotenzial ist dementsprechend groß. Die effiziente Produktion von Akkumulatoren ist damit eine der größten Herausforderungen der E-Mobilität. Bisher kommen die Energiespeicher mehrheitlich aus China, eine Wertschöpfung innerhalb unseres Landes findet praktisch nicht statt.

Risiken und Chancen der E-Mobilität
Besonders im Hinblick auf die Produktionsweise müssen neue Konzepte her. Denn auch die Kosten der Herstellung sind noch hoch, wenngleich aufgrund des steigenden Umsatzes Einsparungen zu erwarten sind. Jedoch sorgt die wachsende Nachfrage auch für kletternde Preise bei Lithium. Die begrenzte Lebensdauer der Batterien wurde bereits enorm verbessert, sodass mittlerweile ein einziger Akku mit der Lebenszeit eines Autos zu konkurrieren vermag. Kritisch ist der enthaltene Energiespeicher zu bewerten, denn in Relation zu ihrem Gewicht speichern die Akkumulatoren zu wenig Energie. Daher rührt die geringe Reichweite der Autos.

Bisher sind E-Fahrzeuge für Langstrecken nicht geeignet, eines der größten Kaufhindernisse. Eine Studie der BMW-Group ergab, dass auf den Erwerb eines Elektroautos zunächst die Freude an der Umweltfreundlichkeit, aber auch die Sorge bezüglich begrenzter Reichweite überdurchschnittlich folgen. Schon nach kurzer Zeit ändert sich jedoch das Empfinden. Der Besitzer akzeptiert die fahrbare Distanz, und die Fahrdynamik steht im Vordergrund. Allerdings fällt es den meisten Verbrauchern schwer, die anfängliche Skepsis zu überwinden. Denn viele der Nachteile überwiegen, zumindest in der persönlichen Vorstellung.

So besitzt ein elektrisch betriebenes Fahrzeug weniger Zugkraft. Neben den Ladesäulen fehlt auch die Service-Infrastruktur, kompetente Werkstätten sind nur unzureichend vorhanden. Außerdem ist die Verlustwärme nicht nutzbar. Separat installierte Heizsysteme werden durch die Autobatterie versorgt und beeinträchtigen so die Reichweite

Bei aller Diskussion kann das E-Auto viele positive Aspekte vorweisen. Es realisiert ein hohes Drehmoment aus dem Stand heraus, Schalten ist unnötig. Der geräusch- und vibrationsarme Antrieb sorgt für ein neues Fahrerlebnis. Wurde der elektrisch betriebene Pkw bereits als solcher konzipiert, ist das Verhältnis des Innenraums zur Fahrzeuggröße besser. Die Bremsenergie kann effizient genutzt werden, und der geringe Verschleiß des Motors verlängert die Lebensdauer. Außerdem ist das Fahrzeug in die Energieinfrastruktur integrierbar. Ob sich der Elektromotor damit durchsetzt, bleibt ungewiss. Denn die nächste Generation des ökologischen Antriebs steht bereit

Weiter fahren mit Wasserstoff
Als Alternative versprechen Brennstoffzellen die besten Chancen. Die mehrfache Energieumwandlung durch Wasserstoff und Luft wird hier als Antrieb genutzt. Ein derartiger Tank ist innerhalb weniger Minuten befüllbar und reicht, je nach Größe, für mehrere hundert Kilometer. Der Mirai von Toyota ist eines der ersten Fahrzeuge, das Brennstoffzellen als Antrieb nutzt, Hyundai ist gefolgt. Sind die Wasserstoffreserven aufgebraucht, hilft allerdings oft nur der Abschleppdienst. Denn die Infrastruktur von Wasserstofftankstellen ist äußerst begrenzt. Berlin zählt vier, in Hamburg sind es drei. Mercedes umgeht das Problem mit einer zusätzlich integrierten Batterie im Modell GLC F-Cell, das immerhin für 50 Kilometer Reichweite ausgelegt ist. Der erste Wasserstoff-SUV vereint als Plug-in-Hybrid viele Vorteile und ist potenziell wegweisend.

Die einzigen Abgase, die Brennstoffzellen verursachen, bestehen aus Wasserdampf. Doch auch hier hängt die Ökobilanz von der Gewinnung des Rohstoffs Wasserstoff ab. Dieser ist zwar das am häufigsten vorkommende Element der Erde, findet sich aber meist in flüssigem Zustand als Wasser. Mithilfe der Elektrolyse werden die chemischen Verbindungen in ihre Bestandteile zerlegt. Stammt der hierfür benötigte Strom wiederum nicht aus regenerativen Quellen, kann ebenso gut ein Verbrennungsmotor genutzt werden.

Die Zukunft gehört innovativen Projekten
Das Förderprogramm „Schaufenster Elektromobilität” zeigt Regionen mit innovativen Unternehmen und Forschungseinrichtungen, um die Fortschritte der Branche zu verdeutlichen. Die Ergebnisse werden auf der Leipziger Messe vorgestellt und veranschaulichen die Vielfalt der E-Mobilität, vom Elektrorad bis zum Flugzeugschlepper. Als Leuchttürme werden besonders erfolgreiche Projekte prämiert. 22 Mal wurde der Titel bereits an technische Innovationen vergeben, die Fortschritt bedeuten oder zur Kostensenkung beitragen.

Dazu gehört die Entwicklung des „eHighway” im Rahmen des Projekts ENUBA 2, welches das Ziel verfolgt, ein Gesamtsystem für den öffentlichen Verkehrsraum zu schaffen. Nutzfahrzeuge und Busse sollen zukünftig durch Oberleitungen elektrisch betrieben werden. Bisher sind diese Fahrzeuge für einen großen Teil der CO2-Emissionen verantwortlich. An vielen Punkten Deutschlands werden die Belastungsgrenzen regelmäßig überschritten. Zudem ist eine weitere Zunahme des Güterverkehrs zu erwarten, und auch der Bedarf an öffentlichem Personennahverkehr steigt. Der eHighway ist dafür konzipiert, die Situation speziell in Ballungsräumen zu entspannen.

Auch Projekte, die E-Mobilität noch umweltfreundlicher machen, werden als Leuchtturm ausgezeichnet. LithoRec II hat sich dem Recycling von Lithium-Ionen-Batterien verschrieben. Der gesamte Recyclingprozess wurde analysiert und optimiert. In einer Demonstrationsanlage konnten die Batteriesysteme am Ende ihrer Lebensdauer effizient verarbeitet werden. Im ersten Schritt erfolgt die Entladung, anschließend die Demontage bis auf Modulebene. Die Batteriezellen werden mechanisch zerkleinert, thermisch behandelt und weiteren Trennverfahren unterzogen. Aluminium- und Kupferfolien lassen sich daraufhin separieren. Aus der übrigen Elektrodenbeschichtung, in Form von schwarzem Pulver, können durch eine abermalige Aufbereitung wertvolle Metalle wie Lithium, Cobalt, Mangan und Nickel zurückgewonnen werden. Auf diese Weise erzielt das Projekt eine Recyclingquote von 75 Prozent.

E-Mobilität weiterdenken
Die elektrisch und technisch ausgereiften Verkehrsmittel der Schiene bleiben bei Behandlung des Themas häufig außen vor. Doch staatliche Zuwendungen dürfen nicht einseitig in die Automobilindustrie fließen. Es ist Aufgabe der Regierung, die Investitionsrisiken im gesamten Bereich der Elektromobilität gering zu halten, um Forschung und Entwicklung weiter voranzutreiben. Insbesondere der Ausbau von Ladestationen ist kapitalintensiv, beinhaltet ein hohes Risiko für private Investoren und gehört somit in die öffentliche Hand.

Ungeachtet der zahlreichen Lösungsansätze ist Deutschland vom Ziel der einen Million E-Autos weit entfernt, derzeit sind es rund 53.000. In zwei Jahren ist Merkels Frist abgelaufen. Die Kfz-Steuerbefreiung soll einen weiteren Kaufanreiz bringen, zuletzt wurde der Zeitraum von fünf auf zehn Jahre erhöht. Auch der Kaufpreis von E-Autos wird bezuschusst, doch trotz der staatlichen Zulagen ist die Investition größer als bei Verbrennungsmotoren. Insgesamt sollte das staatliche Förderungsprogramm weniger mit Kaufanreizen spielen und stattdessen die Nutzung der Fahrzeuge zentral stellen. Denn im stressigen Alltag ist die Benutzerfreundlichkeit stets wichtiger. Integrierte Mobilitätskonzepte, neue Antriebstechnologien und eine ausgebaute Ladeinfrastruktur gehören zu den Kernthemen, um Elektromobilität für Fahrer in Deutschland attraktiv zu machen.


ElekFoto: mikolajn/Shutterstock.com

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