Forum
Elektroauto
Erstes Land schaltet Strom für E-Autos ab - Grund macht sprachlos
In Großbritannien darf man sein E-Auto zu Stoßzeiten künftig nicht an private Ladesäulen anschließen. Es soll dem Wohl aller dienen. Die Details.
E-Autos gelten als die Zukunft. Wir lassen den Verbrenner hinter uns, bauen Ladestationen und sparen Emissionen ein. Doch immer wieder kommt es zu Rückschritten, die uns an dieser Vision zweifeln lassen.
Private Ladesäulen betroffen
Wie wir berichteten, verbietet das erste Parkhaus in Deutschland Hybrid- und Elektro-Autos. Das hängt damit zusammen, dass von diesen Fahrzeugen eine erhöhte Brandgefahr ausgeht, weil es schwieriger ist, das Feuer zu löschen. Jetzt kommt noch ein weiterer Grund hinzu, der es den Besitzer:innen von E-Autos schwer macht.
In Großbritannien dürfen diese ihre Autos zu Hochlastzeiten nicht mehr an private Ladesäulen anschließen. Von 8 bis 11 Uhr am Morgen sowie von 16 bis 22 Uhr ist dies lediglich an öffentlichen Ladegeräten und Schnellladegeräten möglich. Diese stehen meistens an Autobahnen oder Schnellstraßen.
Blackout-Gefahr
Der Grund für diese Einschränkungen, die ab dem kommenden Mai 2022 in Kraft treten sollen, ist eine erhöhte Blackout-Gefahr, wie die englische Tageszeitung Times berichtet. Es gehe darum, eine Überlastung des Netzes zu verhindern, die womöglich zu einem Blackout führen könnte.
Eine weitere Maßnahme, um das Zusammenbrechen des Stromnetzes aufzuhalten, seien sogenannte "randomised days" - also zufällig ausgewählte Tage, an denen die Stromzufuhr für etwa eine halbe Stunde ausgestellt werden kann.
Man gehe zwar laut offiziellen Stimmen nicht davon aus, dass dies wirklich geschehen könne. Jedoch sei Vorsicht geboten, da sich Fälle wie diese nur schlecht voraussagen ließen.
Norwegen: Nächste Regierung führt Luxussteuer für E-Autos ein
Norwegen ist weltweit führend in Sachen Elektrifizierung. Bald soll jedoch vermutlich eine Luxussteuer für teurere Elektroautos eingeführt werden.
Vorreiter in Sachen Elektrifizierung
Norwegen ist globaler Vorreiter bei der Umstellung auf Elektrofahrzeuge. Bis 2025 plant das skandinavische Land, als erstes Land der Welt den Verkauf von Benzin- und Dieselmotoren einzustellen. Laut dem norwegischen Straßenverband OFV waren 70,1 Prozent der im Oktober zugelassenen Neuwagen emissionsfreie PWK. Insgesamt wurden im September 8.116 elektrische Neuwagen zugelassen - ganze 3,1 Prozent mehr als im Vorjahresmonat.
Neue Luxussteuer für teure E-Autos
Einen Teil beigetragen zum Erfolg der bisherigen Elektrifizierung des Landes hat die Steuerbefreiung für vollelektrische Fahrzeuge. Jedoch könnte es mit der Steuerfreiheit für Elektroautos bald vorbei sein, wie die Nachrichtenagentur Reuters erklärt. Unter dem erst kürzlich gewählten Regierungschef Jonas Gahr Stoere von der Arbeiterpartei ist es wahrscheinlich, dass eine Luxussteuer für Elektroautos eingeführt wird. Dabei werden 25 Prozent auf den Teil des Preises versteuert, der 600.000 norwegische Kronen (rund 60.636 Euro) übersteigt. Betroffen wären davon vor allem die High-End-Modelle der verschiedenen Elektroauto-Hersteller. Begründet wird die Luxussteuer damit, dass diese mehr Geld in die Staatskassen bringen würde und sie aus Gründen der Fairness erforderlich sei. Die Leiterin einer norwegischen Interessensgruppe für E-Autos (EV Association), Christina Bu, ist jedoch der Meinung, dass eine Luxussteuer die Elektrifizierung des Landes verlangsamen würde, wie Reuters weiter berichtet. "Jetzt fangen endlich auch die ländlicheren Gebiete an, mehr Elektroautos zu kaufen, und es ist nicht an der Zeit, die Steuerbefreiung aufzuheben, denn wir müssen auch diese Gebiete mit höheren Marktanteilen erreichen", so Bu.
Jährliche Abgaben in Saskatchewan
Doch nicht nur Norwegen plant Gebühren für Elektrofahrzeuge. Am ersten Oktober 2021 hat die kanadische Provinz Saskatchewan eine jährliche Gebühr für Elektroautos eingeführt, wie EFAHRER berichtet. Damit soll vor allem der Einnahmeverlust der Kraftstoffsteuer aufgewogen werden. Genutzt werden die Steuereinnahmen von Verbrennern wie auch von E-Autos, um die Straßen instand halten zu können. Von der jährlichen Gebühr ausgenommen sind Hybridfahrzeuge, da diese immerhin zum Teil mit Benzin fahren.
Ampel-Koalition will Elektroauto-Förderung 2025 auslaufen lassen
Mindestens 15 Millionen Elektro-Pkw sollen im Jahr 2030 auf der Straße sein
Dass die großzügige Elektroauto-Förderung in Höhe von fast 10.000 Euro nicht für alle Ewigkeit gewährt wird, war klar. Nun hat die neue Ampel-Koalition aus SPD, Grünen und FDP offenbar ein Enddatum für den Umweltbonus gefunden: 2025 soll er auslaufen. Das geht aus dem nun von der Süddeutschen Zeitung veröffentlichten Koalitionsvertrag hervor.
Die derzeit gültige Innovationsprämie (alias Umweltbonus) wurde kürzlich noch bis 2025 verlängert. Ab 2025 soll die Förderung ganz entfallen, heißt es in dem Papier. Die geltende Regelung soll noch bis Ende 2022 gelten – offenbar inklusive der umstrittenen Plug-in-Hybrid-Förderung. Danach soll die Förderung aber abgeschmolzen werden.
Unter der Überschrift "Subventionen" heißt es in dem 179-seitigen Dokument:
"Insbesondere aufgrund bestehender Auslieferungsschwierigkeiten der Hersteller bei bereits bestellten Plug-In-Hybrid-Fahrzeugen werden wir die Innovationsprämie zur Unterstützung der Anschaffung elektrischer PKW unverändert nach der bisherigen Regelung bis zum 31. Dezember 2022 fortführen. Wir wollen die Förderung für elektrische Fahrzeuge und Plug-In-Hybride degressiv und grundsätzlich so reformieren, dass sie ab 1. Januar 2023 nur für KFZ ausgegeben wird, die nachweislich einen positiven Klimaschutzeffekt haben, der nur über einen elektrischen Fahranteil und eine elektrische Mindestreichweite definiert wird. Die elektrische Mindestreichweite der Fahrzeuge muss bereits ab dem 1. August 2023 80 Kilometer betragen. Über das Ende des Jahres 2025 hinaus ist die Innovationsprämie nicht mehr erforderlich."
Ab August 2023 müssen demnach Plug-in-Hybride für die Förderung mindestens 80 Kilometer rein elektrisch schaffen. Offen bleibt, ob die Forderung nach einem bestimmten elektrischen Fahranteil dadurch schon als erfüllt gilt oder ob ein Mindestanteil explizit vorgeschrieben werden soll.
15 Millionen Elektro-Pkw bis 2030
Unter der Überschrift "Autoverkehr" ist eine neue Zielvorgabe für die Zahl der "Elektro-Pkw" zu lesen:
"Rahmenbedingungen und Fördermaßnahmen werden wir darauf ausrichten, dass Deutschland Leitmarkt für Elektromobilität mit mindestens 15 Millionen Elektro-Pkw im Jahr 2030 ist."
Ob zu der Kategorie Elektro-Pkw nur batterieelektrische Fahrzeuge oder auch Plug-in-Hybride zählen, bleibt erneut offen – ob bewusst oder unbeabsichtigt, wissen wir nicht.
E-Fuels als Notnagel für den Verbrenner?
Auch das Dauerbrenner-Thema E-Fuels findet sich in dem Dokument, vermutlich hat die FDP dafür gesorgt: "Außerhalb des bestehenden Systems der Flottengrenzwerte setzen wir uns dafür ein, dass nachweisbar nur mit E-Fuels betankbare Fahrzeuge neu zugelassen werden können."
Das bedeutet wohl, dass fossil angetriebene Fahrzeuge auch nach dem von der EU angestrebten Verbrenner-Aus im Jahr 2035 zulassungsfähig bleiben – wenn der Hersteller sicherstellen kann, dass die nur mit klimaneutralen E-Fuels betrieben werden können.
Ladeinfrastruktur
So ambitioniert und unkonkret wie die Forderung nach 15 Millionen Elektro-Pkw bleiben die Passagen zum Thema Ladeinfrastruktur. Wenn wir die folgenden Ausführungen richtig verstehen, will die Koalition mehr davon:
"Der Ausbau der Ladeinfrastruktur muss dem Bedarf vorausgehen. Wir werden deshalb den vorauslaufenden Ausbau der Ladesäuleninfrastruktur mit dem Ziel von einer Million öffentlich und diskriminierungsfrei zugänglichen Ladepunkten bis 2030 mit Schwerpunkt auf Schnellladeinfrastruktur ressortübergreifend beschleunigen, auf Effizienz überprüfen und entbürokratisieren. Wir setzen auf die Mobilisierung privater Investitionen. Wo wettbewerbliche Lösungen nicht greifen, werden wir mit Versorgungsauflagen, wo baulich möglich, die verlässliche Erreichbarkeit von Ladepunkten herstellen."
Auch Themen wie bidirektionales Laden und Tarifdschungel kommen vor:
"Wir werden bidirektionales Laden ermöglichen, wir sorgen für transparente Strompreise und einen öffentlich einsehbaren Belegungsstatus. Wir werden den Aufbau eines flächendeckenden Netzes an Schnellade-Hubs beschleunigen und die Anzahl der ausgeschriebenen Hubs erhöhen."
Große Ankündigungen also, die aber oft sehr unkonkret bleiben. Wie viel davon bloße Wunschträume bleiben und was in Erfüllung geht, werden wir in den nächsten knapp vier Jahren sehen ...
Experten: Der Weg zur Super-Batterie für E-Autos ist lang
Hersteller von E-Autos hoffen auf sie: Die sogenannte Feststoffbatterie, mit der sich etwa Probleme langer Ladezeiten und geringer Reichweite von E-Autos lösen lassen könnten.
Laut einer Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI in Karlsruhe dürfte es aber noch einige Zeit dauern, bis sich diese Technologie im Vergleich zur bisher dominierenden Lithium-Ionen-Batterie (LIB) durchsetzt. «Es wird nicht erwartet, dass oxid- und sulfidbasierte Feststoffbatterien in den nächsten fünf Jahren in größerem Umfang auf dem Automobilmarkt auftauchen werden», heißt es in der ISI-Studie.
Das liege daran, dass die Technik für diese Art von Batterien noch nicht ausgereift sei, sagte Thomas Schmaltz, der die Forschungsarbeiten zur Roadmap am Fraunhofer ISI koordinierte. Für die Studie waren etwa 50 Expertinnen und Experten aus Deutschland und aus dem Ausland zu ihrer Einschätzung des Marktes und der Forschung online befragt und zusätzlich etwa 25 Interviews geführt worden. Verschiedene Techniken werden dabei beleuchtet, wie etwa die der oxid- und sulfidbasierten Feststoffbatterien, an denen diverse Start-ups derzeit arbeiten. Einzig die Polymer-Feststoffbatterie sei derzeit in größerem Umfang auf dem Markt. Sie eignet sich nach Worten von Schmaltz aber nicht für E-Autos, da sie beheizt werden muss, um zu funktionieren.
Feststoff-Batterieforschung erfordert Investitionen
Bei Feststoff-Batterien wird die Ladung nicht mehr durch ein flüssiges Trägermaterial transportiert. Die Zellen werden damit leichter, was die Reichweite der Fahrzeuge erhöht. Auch wird die Brandgefahr als geringer eingeschätzt. Eine höhere Energiedichte soll zudem schnelleres Aufladen ermöglichen. Die Dauer des Aufladens ist eine Schwachstelle der Lithium-Ionen-Batterie. Große Autohersteller wie etwa BMW oder auch Ford investieren seit geraumer Zeit in die Feststoff-Batterieforschung. Bislang wird der Markt von den Lithium-Ionen-Batterien beherrscht. Sie finden sich neben E-Autos auch in Laptops oder in Smartphones.
Die Reichweitenangst bei E-Autos hat sich vielleicht bald erledigt
Zwei Dinge treiben Menschen um, wenn sie vom Verbrenner auf ein E-Auto umsteigen: der Preis des Fahrzeugs und die Reichweite. Pro Tag legen Bundesbürger eine Fahrtstrecke von durchschnittlich um die 30 Kilometer zurück. Demnach müsste also jedes aktuell verfügbare E-Auto höchstens einmal die Woche an die Steckdose. Dabei ist es nicht mal nötig, den Akku immer auf 100 Prozent zu laden. 80 Prozent genügen, zumal viele Fahrzeuge eine Ladung von 30 auf 80 Prozent in weniger als einer halben Stunde schaffen. Das lässt sich bequem während des Wocheneinkaufs erledigen.
Der Überbietungswettbewerb der Hersteller bei den Reichweiten führt jedoch in ein Dilemma. Größere Akkus lassen sich nur in größere Autos einbauen, von Kunden gefragt sind aber kleinere Mittelklasse-Modelle um 30.000 Euro. Dazu kommt, dass die Akkus weiter sehr teuer sind. Je mehr Watt man in eine Batterie presst, desto höher steigt der Preis. Zudem sind die Kunden preissensibel: Sie entscheiden sich bereits gegen ein Modell, wenn es 1.000 Euro mehr als bei der Konkurrenz kostet.
1.200 Kilometer mit einer Ladung
Was ist nun die Lösung für dieses Problem? Die Antwort steckt in den Batteriepacks der Fahrzeuge selbst, genauer: In der Chemie der Zellen. An dieser Stelle kommen Startups ins Spiel. Der Autoindustrie fehlt immer noch die Expertise für den Bau von Akkus. Viele Hersteller haben diese Arbeit an spezialisierte Fertigungsunternehmen ausgelagert, Doch deren Forschung ist langsam und kommt bisher nicht auf die gewünschten Ergebnisse. Die Autohersteller, mittlerweile unter Zeitdruck, schauen sich also zunehmend auf dem Startup-Markt um und sind inzwischen auch fündig geworden.
Beispiel Our Next Energy: Das US-Startup gehört im Moment zu den Unternehmen, die besonders viel Aufmerksamkeit erregen. Die Entwickler des Batterieherstellers haben im vergangenen Jahr ihre Akkus in einen Tesla montiert und mit dem neuen Energiespeicher eine Reichweite von ziemlich beeindruckenden 1.210 Kilometern erreicht. Laut des Unternehmens hat man dies erreicht, indem die Energiedichte in den Akkus im Vergleich zum originalen Akkus verdoppelt werden konnte.
Die – selbstverständlich geheime – Technologie des Startups hat BMW so beeindruckt, dass sich die Bajuwaren 2020 in das Startup eingekauft haben. 20 Millionen Dollar hat One Next Energy erhalten, unter anderem von BMWi Ventures, dem Beteiligungsarm des Autoherstellers. Das erste Ergebnis der Investition ist ein Akku für den hauseigenen SUV-Stromer BMW iX, dessen Reichweite mit von ursprünglich 640 Kilometern auf nun 965 Kilometer steigen soll.
Besser als Tesla?
Auch in Europa gibt es Startups, die die Reichweite der E-Autos verlängern wollen. Innolith aus der Schweiz etwa setzt sich ebenfalls mit der Energiedichte der Zellen auseinander. Bis zu 1.000 Wattstunden pro Kilo will das Unternehmen im Test schon geschafft haben. Zum Vergleich: die Energiedichte eines Tesla-Akkus liegt derzeit bei rund 250 Wattstunden pro Kilo. Ob diese Energiedichten auch in der Massenproduktion erreichen werden können? Zurzeit hält sich das Schweizer Unternehmen noch zurück. Immerhin finden sich schon Akkus mit 300 Wattstunden im Sortiment. Das würde die Reichweite eines Teslas von 630 auf rund 750 Kilometern erhöhen.
Technologisch einen anderen Weg geht das US-Startup SolidEnergy Systems, kurz SES. Es setzt auf eine Feststoffbatterie, in der die Energie statt durch eine Flüssigkeit durch ein festes leitfähiges Material geleitet wird. Der von SES entwickelte Energiespeicher soll nach Firmenangaben gleich 500 Wattstunden pro Kilo leisten, was die Reichweite eines Teslas also verdoppeln würde. Das im letzten Jahr nach einem Börsengang mit 3,6 Milliarden Dollar bewertete Unternehmen muss die Leistungsfähigkeit seiner Technologie im Regelbetrieb allerdings noch unter Beweis stellen.
Dennoch zeigen die Beispiele: Die Autoindustrie allein wird nicht mehr für den nächsten großen Technologiesprung sorgen. Es sind Startups, die neue Batterien entwickeln, das E-Auto gestalten und dafür sorgen, dass die berühmte Reichweitenangst bald der Vergangenheit angehört. 1.000 Kilometer weit mit einem Elektroautos fahren, ganz ohne Ladestopp – das ist schon bald Realität.
Das E-Auto der Zukunft ist ein segelndes Leichtgewicht
Schneller, stärker, komfortabler – auch auf dem E-Auto-Markt ist die Konkurrenz hart. Sämtlicher Luxus hat in der Tendenz zu immer größerem Stromverbrauch geführt. Ein Trend, dem nun der Kampf angesagt wird.
Mercedes hat Anfang des Jahres mit seiner Studie EQXX Vision gezeigt, dass ein Verbrauch von unter 10 kWh auf 100 Kilometer möglich ist. Bei einer Langstrecken-Testfahrt benötigte das Konzeptfahrzeug 8,7 kWh pro 100 Kilometer.
Zum Vergleich: ein kompakter VW ID.3 verbraucht im Schnitt nach WLTP-Messverfahren mindestens 14,9 kWh/100 km, ein BMW i3 15,3 kWh/100 km. Bei laufender Klimaanlage im Sommer oder Heizung im Winter schnellt der Verbrauch über die 20 kWh.
Der Clou beim Mercedes EQXX: eine besonders aerodynamische Karosserie. 62 Prozent der Antriebsenergie verwendet ein Fahrzeug darauf, Luft aus dem Weg zu räumen. 20 Prozent der Energie fallen auf die Reifen und nur 18 Prozent entfallen auf das Gewicht.
„Beim Stromverbrauch ist es wichtig, zuerst die Aerodynamik zu verbessern, dann das Gewicht und schließlich die Reifen. Erst danach folgen E-Motor und Batterie“, erklärt Malte Sievers, Entwicklungsingenieur bei Mercedes.
Tropfenförmige E-Autos senken den Verbrauch
An dem Konzeptfahrzeug mit einem cW-Wert von nur 0,17 (Maßzahl für Luftwiderstand) feilten die Ingenieure so lange im Windkanal, bis keine Verbesserung mehr möglich war – bei einem Serienfahrzeug sind einige der Details aus Produktionsgründen aber nicht umsetzbar.
Ähnlich wie bei einem Auto mit Verbrennungsmotor sorgen eine kleinere Stirnfläche und eine windschlüpfrige Karosserie für einen geringen Luftwiderstandsbeiwert und damit für einen geringeren Verbrauch.
„Tropfenförmige Karosserien, bei denen am Heck das Dach abfällt wie beim Tesla Model Y oder beim Mercedes EQXX, sind sehr effizient“, sagt Haydar Mecit, Professor für urbane Energie- und Mobilitätssysteme am Institut für Elektromobilität der Hochschule Bochum.
Fließende Formen werden daher ein Trend, um den Verbrauch zu reduzieren. Zur Aero-Effizienz zählt aber auch unter anderem das Design der Felgen. „Optisch geschlossene Räder minimieren Verwirbelungen und damit auch den Verbrauch“, sagt er. Hersteller setzen auf spezielle Reifen-Mischungen, um möglichst mit geringem Widerstand für mehr Reichweite abzurollen.
Leichte E-Autos brauchen weniger Saft
„Je weniger das Fahrzeug wiegt, desto weniger kinetische Energie muss es beim Anfahren anwenden“, gibt auch Mecit zu bedenken. Neben leichterem Stahl oder dem Einsatz von Aluminium liegt das meiste Potenzial in der Batterie.
Weiteres Einsparpotenzial: Durch den Einsatz von Siliciumcarbid in den Chips, einer Verbindung aus Silicium (Si) und Kohlenstoff (C), verringern sich Verluste bei hohen Betriebsspannungen. Kommen bei bisherigen E-Fahrzeugen 90 Prozent der Energie am Rad an, sind es beim Mercedes EQXX etwa 95 Prozent.
Fünf Prozent mehr Effizienz sorgt für eine größere Reichweite oder eine kleinere, leichtere Batterie. Die Lithium-Ionen-Batterie soll künftig flüssige Elektrolyten erhalten und damit wie im EQXX 20 Prozent mehr Energie bereitstellen.
Im E-Antrieb ist noch viel Entwicklungspotenzial
Wie viel Entwicklung ist noch drin? Verbräuche unter 10 kWh auf 100 Kilometer hält Professor Mecit bei Serienfahrzeugen in dieser Dekade für möglich. „Im E-Antrieb ist noch viel Entwicklungspotenzial, während beim Otto- und Dieselantrieb längst der Zenit erreicht ist“, sagt er. Dem E-Antrieb traut er noch über 30 Prozent Effizienzgewinne zu.
Dazu zählt die Optimierung der Elektronik des Antriebsstrangs. Zwei Bauarten von E-Motoren verwenden Autohersteller derzeit: Synchron- und Asynchronmotoren.
Der permanent erregte Synchronmotor kommt auf den höchsten Wirkungsgrad. Bisher kostet der aufgrund des Einsatzes seltener Erden am meisten, ein Asynchronmotor ist günstiger, arbeitet aber weniger effizient.
„Künftig werden sowohl die eingesetzten Elektrobandstähle sowie auch Wicklungen im Motor weiter optimiert. Das wird für mehr Leistung und weniger Stromverbrauch sorgen“, sagt Mecit.
Vorteil Tesla: Bei der Batterie hat der US-Hersteller rund fünf Jahre technischen Vorsprung, beim E-Motor mindestens sieben Jahre gegenüber anderen Herstellern.
Beim Stromverbrauch wird an allen Stellschrauben gedreht
Jens Obernolte leitet bei Volkswagen das Energie- und Gewichtsmanagement und kümmert sich um den Stromverbrauch bei der VW ID-Reihe. Um den Verbrauch weiter zu senken, dreht er mit seinem Team an vielen Stellschrauben. Beim Nachfolger des aktuellen ID.3 peilt Volkswagen eine Gewichtseinsparung von etwa fünf Prozent an, beim Verbrauch eine Reduzierung von bis zu 20 Prozent.
Möglich werden soll das unter anderem durch eine Steigerung der Effizienz von Antriebsstrang, Aerodynamik, Thermomanagement, Bremssystem und Energierückgewinnung. „Die Einsparung erreichen wir durch viele kleine Veränderungen im Gesamtfahrzeug und nicht nur mit der Effizienzsteigerung einer Komponente“, sagt Jens Obernolte.
Das Thermomanagement zählt zwar nicht in den WLTP-Verbrauch ein, Autofahrer merken es aber im Alltag, wenn sie Klimaanlage oder Heizung nutzen. Bei der Batterie plant Volkswagen zur nächsten Generation eine größere Energiedichte.
Stromverbräuche von unter 10 kWh auf 100 Kilometer hält auch der VW-Experte in den nächsten zehn Jahren für realistisch, allerdings nur für Limousinen. Die bieten eine geringere Stirnfläche als SUV und lassen sich aerodynamisch effizient optimieren.
Nicht nur die Hardware zählt beim Stromverbrauch
Geringe Verbräuche lassen sich aber auch mit einer verringerten Geschwindigkeit erreichen. Ab 60 km/h hat der Luftwiderstand einen signifikanten Anteil am Verbrauch, ab rund 70 km/h kosten jede weitere 10 km/h rund 10 Prozent Mehrverbrauch.
„Beim Elektroauto ist Geschwindigkeit alles. Fahrer können bei Langstrecken den Verbrauch senken, indem sie langsamer fahren, statt 130 km/h nur rund 120 km/h“, sagt er. Wenn sie dadurch ein Zwischenladen vermeiden können, sind sie am Ende auch schneller am Ziel.
Auch Assistenzsysteme wie die Segelfunktion helfen beim Energiesparen. „Bei einer effizienten Fahrweise bremsen Autofahrer nicht, sondern segeln oder rekuperieren ausschließlich“, sagt er.
Da der Rollwiderstandsbeiwert einen hohen Einfluss auf den Verbrauch hat, sollten E-Auto-Fahrer möglichst lange auf optimierten Sommerreifen unterwegs seien. Mit korrektem Reifendruck segelt und fährt es sich optimal.
Wie weit aktuelle Elektroautos kommen - Die Reichweiten-Könige
Bei Elektroautos steht vor allem die Reichweite im Fokus. Wir haben aufgelistet, wie weit Sie mit einer Ladung bei aktuellen Modellen kommen. Der aktuelle Reichweiten-König schafft fast 770 Kilometer, kostet aber auch deutlich über 100.000 Euro.
Mit rein elektrisch betriebenen Autos muss man sich zwar nicht vor Fahrverboten fürchten, aber viele Autofahrer haben Angst, mit zu wenig Reichweite liegen zu bleiben oder nicht flexibel genug zu sein. Denn auch die Ladezeiten für die Akkus sind immer noch erheblich länger als Tankzeiten, Ladesäulen im öffentlichen Bereich immer noch Mangelware. Deshalb kommt der Reichweite eines Elektroautos vor allem zur Beruhigung des Nutzers eine besondere Bedeutung zu.
Unklare Datenlage
Die Angaben zu diesen zeigen sich allerdings ziemlich volatil. Abgesehen davon, dass es je nach Modell mitunter verschieden große Akkus gibt, hängt die Reichweite zudem noch von Faktoren wieder gewählten Ausstattung oder den selektieren Rädern ab. Nehmen wir als Beispiel den Mercedes EQS. Die Herstellerseite macht für das Modell groß mit bis zu 782 Kilometer Reichweite auf, wechselt man dann in den Konfigurator findet sich keine Motorisierung mehr, die mehr als 764 Kilometer Reichweite verspricht. Ein Blick in die technischen Daten nennt dann für die angebotene Motorrange Reichweiten zwischen 513 und 836 Kilometer. Eindeutig und damit eindeutig vergleichbar ist anders. Wir haben uns daher als Datenbasis für die Werte entschieden, die vom Marktbeobachter Jato erhoben werden.
Wer sein Preislimit eher bei 40.000 Euro sieht, sollte einen Blick auf den VW ID.3 werfen. Der schafft bis zu 549 Kilometer, allerdings bleibt nur die Version mit der kleinen Batterie und 419 Kilometer Reichweite unter der genannten Preisgrenze. Der sportlichere Konzernbruder Cupra Born schafft zwar nur bis zu 548 Kilometer, will dafür aber mit nur 37.220 Euro beim Händler ausgelöst werden. Wirklich günstig wird Elektromobilität erst mit dem Dacia Spring, der zu Preisen ab 20.940 Euro bis zu 230 Kilometer Reichweite bietet.
Was ist überhaupt ein realistischer Verbrauchswert?
Die große Frage, die sich nicht nur E-Auto-Interessenten, sondern seit es genormte Testzyklen und Verbrauchsangaben gibt, alle Autofahrer stellen, ist die nach dem Realverbrauch (und damit nach einer realistischen Reichweite). Gab seit 1992 der elf Kilometer lange NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus) allenfalls eine grobe Richtung an, soll der seit dem 1. September 2017 schrittweise eingeführte und 23,25 Kilometer lange WLTP-Zyklus (Worldwide Harmonized Light(-Duty) Vehicles Test Procedure) realistischer sein. Aber: Die tatsächliche Reichweite kann auch hier je nach Verkehrssituation, Fahrstil und Wetterlage abweichen.
Batteriekapazität : Verbrauch = Reichweite?
Entscheidend für die Reichweite eines Elektroautos sind – wie beim Verbrenner auch – die mitgeführte Energiemenge und der Verbrauch. Allerdings gibt es bei beiden Größen erhebliche Unterschiede zu Benzin- oder Dieselmodellen. Zunächst mal können Elektroautos nur vergleichsweise wenig "Treibstoff" mitführen, weil die Energiedichte selbst moderner Lithium-Ionen-Akkus überschaubar ist. Der Energieinhalt eines 90-kWh-Akkus in einem Tesla Model S beispielsweise entspricht nur gut zehn Litern Superbenzin. Der Akku selbst wiegt aber etwa 700 Kilogramm. Dafür fährt das E-Auto mit erheblich besserem Wirkungsgrad. Er kann beim E-Auto 90 Prozent betragen, beim Benziner nur 25 Prozent. Das in Rechnung gestellt, fährt das Model S also etwa mit einem 36-Liter-Tank – für eine PS starke Limousine eher knapp. Daher die Reichweiten-Angst vieler Autofahrer, die mit Verbrennungsmotoren und Tanks von 40 bis 100 Liter sozialisiert sind.
Zweiter Unterschied ist der Verbrauch: Wie oben geschildert ist er erheblich niedriger als beim Verbrenner. Er wird aber auch anders gemessen: Alle Angaben beziehen sich darauf, was in die Batterie an Kilowattstunden geladen wurde, weil dafür bezahlt werden muss. Beim Laden entstehen aber teils erhebliche Verluste, weil die Batterie dabei gekühlt oder beheizt werden muss oder das Ladesystem auch Energie verbraucht. Das heißt, anders als beim Verbrenner kann beim E-Auto die Reichweite nicht einfach dadurch errechnet werden, dass die Batteriekapazität ("Tankvolumen") durch den Durchschnittsverbrauchswert geteilt wird. Erst auf dem Bordcomputer im E-Auto sieht man, wie viel Strom der Batterie beim Fahren entnommen wird. Auf einen Verbrenner umgemünzt würde dies bedeuten, dass der Fahrer beim Tanken mit einem porösen Schlauch den einen oder anderen Liter mehr bezahlen müsste. Denn die sind zwar aus der Zapfsäule gesaugt worden, aber nicht im Tank gelandet.
Elektro-Kawa kommt bald - Kawasaki EV Project
Grün spielt bei Kawasaki schon immer eine wichtige Rolle. Patentanmeldungen von 2019 zeigten, dass Kawasaki sich auch mit "grünen" Elektroantrieben beschäftigt. Auf der EICMA 2019 stand ein erster Prototyp des Kawasaki EV Project, auch als Endeavor bekannt. Bald müsste die erste Elektro-Kawa fertig sein.
Eine Patentanmeldung ist nie ein Garant dafür, dass die patentierte Technik auch irgendwann in Serie kommen wird. Zumindest bieten solche Patente aber Raum für Spekulationen, so wie im Fall von Kawasaki, die sich ein Batteriewechselsystem haben schützen lassen, wie ein erstmals im April 2019 aufgetauchtes Patent zeigt.Diese Patentschrift zeigte ein Motorrad im Format der Ninja 300/400 mit einem Gitterrohrrahmen, der sich seitlich öffnen lässt, um die komplette Batterieeinheit tauschen zu können. Dazu wurde der linksseitige Rahmenteil so gestaltet, dass er sich zwischen Lenkkopf und Schwingenlager komplett abnehmen lässt. Das komplette Akkupaket lässt sich dann mit einem Spezialschlitten, der unter das Motorrad geschoben wird, andocken und anheben. Der Elektromotor an sich sitzt darunter und verbleibt im Fahrzeug.
Das Batteriepaket wird aus dem Fahrzeug gehoben und durch ein geladenes Paket auf dem gleichen Weg ersetzt. Abgeleitet aus diesem Konzept scheint Kawasaki beim Thema Elektromotorrad über ein Wechselakkusystem nachzudenken, das beim Thema Ladezeiten Entspannung bringen kann. Das verbaute Batteriepaket lässt sich aber auch in der verbauten Form laden. Bereits zuvor hatte sich Kawasaki einen flüssigkeitsgekühlten Elektroantrieb schützen lassen.
Ram-Air zur Kühlung
Um ihre optimale Leistung zu bringen, brauchen Antriebe ein bestimmtes Temperaturarbeitsfenster, da geht es Elektro- wie Verbrennungsmotoren ähnlich. Besonders gut regulieren lässt sich der Temperaturhaushalt über eine Flüssigkeitskühlung. Genau hier setzt das Kawasaki-Patent an. Das Patent zeigt ein konventionell gezeichnetes Motorrad, das unter einer Tankattrappe und zwischen den Hauptrahmenrohren Batteriepakete aufnimmt. Der Elektromotor sitzt samt einer Getriebeeinheit darunter.
Während das Kawasaki-Patent für die Batterien eine Luftkühlung vorsieht, die den Energiespeichern über eine Art Ram-Air-Schlund vorbei am Lenkkopf kühlenden Fahrtwind zuführt, wird die Motor-Getriebe-Einheit von kühlendem Öl umspült. Ein entsprechend groß dimensionierter Ölkühler sitzt vor dem Aggregat.
Prototyp auf der EICMA 2019
Konkreter wurde das Elektromotorrad von Kawasaki dann auf der EICMA 2019, wo die Japaner einen Prototyp ausstellten. Das geschah allerdings ohne viel Tam-Tam. Der als EV Project betitelte Prototyp eines Rolling Chassis stand ohne weitere Informationen auf dem Messestand. Die Japaner betonten damals aber, dass der Prototyp, an dem schon seit dem Jahr 2000 entwickelt wird, voll fahrfähig sei und in Japan schon etliche Tests auf Rennstrecken und öffentlichen Straßen absolviert hätte – im Anschluss veröffentlichte Videos bestätigten diese Aussagen dann auch. Der verbaute Elektromotor soll eine Dauerleistung von 10 kW und eine Spitzenleistung von 20 kW bieten. Die Reichweite beziffert Kawasaki mit rund 100 Kilometer. Detaillierte Informationen wollen sie aber nicht herausrücken.
Modellbezeichnung EV Endeavor
Ende April 2020 bestätigte Kawasaki die neue Modellbezeichnung. Das Elektromotorrad der Grünen hört auf den Namen EV Endeavor. Endeavor bedeutet auf Englisch sinngemäß Bemühung, Anstrengung. Ob es sich dabei um die finale Bezeichnung eines potenziellen Serienmodells handelt, ist allerdings unklar.
Lithium-Gewinnung: Plan für Demonstrationsanlage genehmigt
Das Landesamt für Geologie und Bergbau hat den Hauptbetriebsplan für eine Demonstrationsanlage zur Lithium-Gewinnung in Landau genehmigt. Das teilte die Behörde in Mainz der Deutschen Presse-Agentur auf Anfrage mit. Der Antrag wurde von der Firma Vulcan Energie Ressourcen eingereicht. «Mit dieser Zulassung kann die Unternehmerin die Lithiumextraktion in einer Demonstrationsanlage erproben», hieß es. Nach Angaben des Karlsruher Unternehmens laufen die Arbeiten vor Ort.
Ziel ist es, mithilfe von Tiefengeothermie kohlendioxidfreies Lithium aus Thermalwasser des Oberrheingrabens zu gewinnen. Vulcan will voraussichtlich 2025 in die kommerzielle Produktion einsteigen. Dazu erwartet das Unternehmen die endgültige Machbarkeitsstudie im ersten Quartal 2023.
Für das Unternehmen sei die Genehmigung ein sehr positives Signal, teilte Vulcan-Gründer Horst Kreuter mit. «Wir können mit der Anlage Proben in größerem Maßstab produzieren als bisher. Die Proben können unsere Abnehmer testen. Außerdem können wir unser Team mit dem Betrieb der Anlage zur direkten Lithiumgewinnung vertraut machen.»
In Geothermie-Anlagen wird die Wärme von Wasser aus der tiefen Erde genutzt. Im Oberrheingraben enthält das Thermalwasser Lithium, das abgefiltert werden soll, ehe es wieder in die Erde geleitet wird.
Lithium ist mit Kobalt einer der wichtigsten Rohstoffe für Batterien. Die beiden Metalle kommen aber auch in zahlreichen Hightech-Produkten vor. Lithium ist ein sogenanntes Alkalimetall. In Batterien ist es in geladener Form für die Speicherung von Elektrizität wichtig. Der Lithium-Ionen-Akku wird unter anderem in Smartphones und Computern eingesetz
Neue Akku-Technologie: Kommt jetzt der endgültige Durchbruch für E-Autos?
Neue Akku-Technologie: Kommt jetzt der endgültige Durchbruch für E-Autos?
Das Geschäft mit E-Autos nimmt Fahrt auf. Die Hersteller setzen dabei vor allem auf Lithium-Akkus. Doch die sind teils hochgiftig. Daher suchen die Hersteller nach umweltschonenden Alternativen - mit Erfolg.
Berlin – Weltweit steigt die Zahl der Elektroautos auf den Straßen, die Hersteller bringen auch immer mehr Modelle mit dieser Antriebsgattung auf den Markt. Das Verbrenner-Aus in der EU ab 2035 gibt dieser Mobilitätsform einen zusätzlichen Schub.
Eine Schwachstelle bei E-Autos ist der Akku. Bisher beruhen diese fast ausschließlich auf der Lithium-Ionen-Technologie. Der gravierende Nachteil von Lithium ist jedoch, dass die globalen Reserven begrenzt sind, der Abbau teuer und wenig umweltschonend ist. Zudem benötigen die Elektroden von Lithiumbatterien laut der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) gegenwärtig Cobalt und Nickel. Das sind Metalle, die ebenfalls unter problematischen Bedingungen abgebaut werden und hochgiftig sind.
Natrium-Ionen vs. Lithium-Ionen-Akku: Umweltschonender und sicherer im Betrieb
Deswegen wird weltweit an umweltschonenden Alternativen zu Lithium geforscht. Als besonders vielversprechend gelten Natrium-Ionen-Batterien, die viele Vorteile gegenüber den Lithium-Pedanten haben. Zum einen ist Natrium als natürlicher Bestandteil von Salz (Natriumchlorid, NaCl) leicht und in rauen Mengen verfügbar.
Zudem kommen Natrium-Ionen-Batterien ohne Cobalt und Nickel aus und sind im Betrieb sicherer. Außerdem kann die Batterie einfacher recycelt werden, da sich die Materialien leichter trennen und wiederverwerten lassen. Dazu kommt, dass es sich laut BAM um eine „Drop-in-Technologie“ handelt, die schnell auf die gängige Batterieproduktion übertragen werden kann.
Nachteil des Natrium-Ionen-Akkus: bisher verwendete Anodenmaterial lagert auch Elektrolyt ein
Eine Schwachstelle von Natrium-Ionen-Batterien ist die geringere Energiedichte, was vor allem am Anoden-Material des Akkus liegt. Das Anoden-Material soll möglichst viele positive Natrium-Ionen speichern, um effizient zu sein.
Bei den Natrium-Ionen-Akkus werden bisher sogenannte Hard Carbons verwendet, in deren Poren und Gängen sich aber nicht nur Natrium-Ionen einlagern können, sondern auch Elektrolyt, eine ionenleitende Flüssigkeit im Innern der Batteriezelle. Das führt zu Verlusten der Speicherkapazität und beeinträchtigt die Effizienz. Die BAM erforscht alternatives Anoden-Material, um diesen Nachteil auszugleichen.
Entwicklung von Natrium-Ionen-Akkus: Chinesische Unternehmen haben die Nase vorn
Autobatteriehersteller aus China scheinen schon weiter zu sein. CATL will noch in diesem Jahr mit der Serienproduktion der neuen Batteriezellen beginnen, die das chinesische Unternehmen 2021 zum ersten Mal vorstellte. CATL benutzt als Kathodenmaterial Preußisch Weiß, als Anodenmaterial kommen Hard Carbons zum Einsatz. Zu den bereits genannten Vorteilen soll der neue Akku Unternehmensangaben zufolge innerhalb von 15 Minuten zu 80 Prozent geladen sein und auch bei minus 20 Grad Celsius 90 Prozent der Energie behalten. Reichweiten von 300 bis 500 Kilometern sollen möglich sein.
Foto © Sehol
Noch einen Schritt weiter ist der chinesische Akkuhersteller Hina. Erst vor kurzem hat Sehol, eine Marke von JAC-Volkswagen, in China für Aufsehen gesorgt, den Prototyp eines Elektroautos mit dessen Natrium-Ionen-Akku vorgestellt. Das Kleinauto soll eine Reichweite von 250 Kilometern haben.
Ein weiterer Spieler in diesem Geschäft ist BYD, der chinesische Akku- und Elektroautohersteller will im zweiten Quartal 2023 mit der Massenproduktion von Natrium-Ionen-Akkus für die Kleinmodelle Qin, Dolphin und Seagull beginnen. Und der ebenfalls chinesische Hersteller Farasis will bald die Renault-Tochter Jiangling Motors Electric Vehicle (JMEV) mit Natrium-Ionen-Akkus für das Model EV3 beliefern.
Natrium-Ionen-Akku vs. Lithium-Ionen-Akkus: Beide Technologien werden wohl nebeneinander existieren
Auch wenn Natrium-Ionen-Akkus immer mehr in Mode kommen, werden die Lithium-Ionen-Akkus weiterhin ihre Daseinsberechtigung haben. Ein Vorteil ist, dass Lithium leichter als Natrium ist. Wie die bereits angekündigten Modelle zeigen, kommen Natrium-Ionen-Akkus vor allem in günstigeren Elektroauto-Modellen zum Einsatz. In diesem Bereich könnten Natriumbatterien den Lithium-Ionen-Akkus mit Eisenphosphat an der Kathode den Rang ablaufen, da sie genauso gut, aber billiger sind. Eisenphosphat-Batterien haben sich in den letzten Jahren aus Kostengründen verbreitet, von Kleinwagen bis zu Mittelklasse wie dem Tesla Model 3.
In den oberen Fahrzeugsegmenten hingegen dominieren weiter Lithium-Ionen-Akkus, die die teuren, leistungsstarken, aber auch umweltfeindlichen Materialien Nickel und Kobalt verwenden. Mit ihnen sind Reichweiten von 1000 Kilometern und mehr werden möglich. Allerdings wird diese Technologie wohl Oberklasse-Modellen vorbehalten bleiben.