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Elektrofahrzeuge – die Automobile der Zukunft?
Martin Pehnt warnt vor einer argumentativen Überfrachtung der aktuellen Diskussion um Elektromobile!
10. März 2009, Trafohaus Mannheim. Vor mehr als 50 Zuhörern berichtet Martin Pehnt, Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (IFEU) und Mitglied bei Ökostadt Rhein-Neckar über den aktuellen Stand der Forschung zum Thema Elektromobile. „Trotz begrenzter Werbung kamen mehr Zuhörer als erwartet“, freuen sich die Veranstalter Ökostadt Rhein-Neckar und Stadtmobil. Dies zeigt die Aktualität des Themas und das Interesse der Bürger an Alternativen zum fossilen PKW.
Gleich zu Beginn des Vortrags warnt Martin Pehnt vor einer argumentativen Überfrachtung der aktuellen Diskussion und zeigt im Laufe der Veranstaltung die vielfältigen technischen, ökologischen und wirtschaftlichen Aspekte, die es in Sachen Elektromobilität zu berücksichtigen gilt.
Elektrofahrzeuge sind zwar heute in aller Munde, doch bereits im 19. Jhd. waren Fahrzeuge mit Elektromotor aufgrund ihres höheren Wirkungsgrades denen mit Verbrennungsmotor weit überlegen. Die Entwicklung des Elektroantriebs zu Beginn des 19. Jhd. ließ die Erfindung von elektrisch betriebenen Droschken, dreirädrigen Wagen und Automobilen boomen – neben Dampfwagen waren sie das wichtigste Fortbewegungsmittel in den Städten.
Erst nach der Jahrhundertwende verdrängte der Verbrennungsmotor die mit schweren Akkus und langer Ladezeit belasteten Elektromobile. Erst in den 70er Jahren, ausgelöst durch die Ölkrise, fand eine erste technische Renaissance des strom-betriebenen PKW statt. Eine zweite setzte in den 90er Jahren ein. Unterstützt durch die Klimadebatte, wurde im Jahr 2008 eine neue Welle wissenschaftlicher Anstrengungen zur Entwicklung eines marktfähigen Elektroautos ausgelöst.
Die Entwicklung vom benzin- oder dieselbetriebenen Motor hin zum heutigen Elektroantrieb erfolgte über verschiedene Stufen, berichtet Pehnt. Weitestgehend bekannt sind Hybridfahrzeuge, die je nach Leistung des elektrischen Antriebs in Mikro-, Mild- und Vollhybride unterteilt werden. Hybridmobile sind generell dadurch gekennzeichnet, dass sie neben einem konventionellen Verbrennungsmotor auch eine Batterie zum Fahrzeugantrieb nutzen, also über zwei unterschiedliche Antriebssysteme verfügen.
Beim Mikrohybrid dient die Batterieleistung innerhalb einer Start-Stopp-Automatik zum Anfahren und trägt damit bereits zu einer Kraftstoffeinsparung bei. Eine Leistungsunterstützung des Verbrennungsmotors durch den Elektroanteil wird bei einem Mildhybriden erreicht. Wenn das Fahrzeug rein elektrisch ohne die Zuschaltung des zusätzlichen, sich on Bord befindlichen Verbrennungsmotors, gestartet und beschleunigt werden kann, handelt es sich um einen Vollhybriden. Kann die Batterie zusätzlich extern über das Stromnetz geladen werden, spricht man von einem Plug-in-Hybrid, wie dem hier dargestellten Golf Twin Drive.
Fährt das Auto ausschließlich mit Strom aus der Batterie und hat es nur einen Elektromotor on Bord spricht man von einem Elektroauto, wie den Nissan Leaf, der 2010 den Markt erobern soll.
Die Marktfähigkeit reiner Elektromobile scheitert derzeit noch an effizienten Batterien. Leistungsfähige Akkumulatoren, wie etwa Lithium-Ionen-Batterien, besitzen neben einer geringen Reichweite – bei zügiger Fahrt etwa 80 Kilometer – ein noch zu hohes Gewicht und sind mit etwa 20.000 Euro pro Fahrzeug viel zu teuer. Die Massenherstellung und übergangsorientierte Finanzierungsmodelle könnten zukünftig finanzielle Abhilfe schaffen. Derzeit werden die hohen Anschaffungskosten teilweise durch geringere Betriebskosten kompensiert: So sind die Kilometerkosten bei Benzinern oder Dieselautos mit rund 8 Cent pro Kilometer doppelt so hoch wie bei strombetriebenen Fahrzeugen.
Welche Vorteile bieten Elektromobile oder Hybridfahrzeuge gegenüber unseren jetzigen Diesel- und Benzin-PKWs?
- An über 80 % der Tage eines Jahres werden weniger als 40 km Wegstrecke mit dem Auto zurückgelegt.
- Die Summe der Tagesfahrleistungen unter 40 km entspricht mehr als 50 % der Jahresfahrleistungen.
Für die Mehrzahl der Wegstrecken, die der Bundesbürger mit seinem Privat-PKW zurücklegt, wären E-Mobile mit dem heutigen Stand der Technik ideal einsetzbar. Diese Tatsache hat auch die deutsche Automobilindustrie erkannt. VW, BMW, Daimler arbeiten gemeinsam mit unseren Energieriesen E.ON, RWE, Vattenfall intensiv an Konzepten, diesen potentiellen Markt zu erobern. Es gibt auch gute ökologische Gründe, die für Elektromobilität sprechen:
- Verringerung der Lärmemissionen, motorischen Lärms, der besonders in innerstädtischen Gebieten belastend wirkt.
- Lokale Verbesserung der Luftqualität, denn im Elektrobetrieb werden keine gesundheits- und klimaschädlichen Treibhausgase und Feinstäube freigesetzt.
- Diversifizierung der Energieträger: Nicht mehr nur Erdöl, sondern auch Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind, Biomasse, Sonne usw. können zum Fahrzeugantrieb genutzt werden – dem Verkehrssektor stünden damit hohe Potentiale zur CO2-Senkung zur Verfügung. Auch das Ziel der Bundesregierung, bis zum Jahr 2020 die Treibhausgasemissionen um 20 % zu senken, kann durch die Weiterentwicklung der Elektromobilität unterstützt werden. Inwieweit hierbei auch die Einbeziehung des Verkehrssektors in den Emissionshandel förderlich wirkt, ist Forschungsgegenstand am IFEU.
Werden die hier genannten Vorteile der Elektromobilität in einer CO2-Bilanz näher untersucht und mit denen von Dieselmotoren der Golfklasse verglichen, zeigt sich ein differenziertes Bild bezüglich der ökologischen Verträglichkeit von Elektrofahrzeugen:
- Elektrofahrzeuge stehen nicht per se für Umweltfreundlichkeit, zum Beispiel wenn der Strom dafür aus Steinkohle erzeugt wird. Bei diesem Energieträger läge der CO2 Ausstoß eines Elektroautos sogar um fast 20 % über dem eines herkömmlichen Dieselfahrzeugs der o.g. Klasse. (E-Fahrzeug – Steinkohle: ca. 140 g/km CO2-Ausstoß; Dieselfahrzeug: 120 g/km CO2-Ausstoß).
- Fahrzeuge mit Dieselmotor, die von Palm-/Rapsöl angetrieben werden, liegen in ihrem CO2-Ausstoß nur unwesentlich über dem eines Elektroautos, das aus erneuerbaren Energien gespeist wird. (Fahrzeug mit Palm-/Rapsöl: ca. 10 g/km CO2-Ausstoß; E-Fahrzeug aus EE-Strom ca. 5 g/km CO2-Ausstoß). (Die Sozialverträglichkeit dieser „Energiequelle“ ist sicherlich umstritten)!
Die Weiterentwicklung der Verbrennungsmotoren führte insgesamt zu einer höheren ökologischen Verträglichkeit des Automobils.
Häufig wird die Frage gestellt, ob wir neue Kraftwerke für Elektroautos benötigen.
Eine Million E-Mobile benötigen zwei TWh Strom/Jahr. Dies entspricht 0,3 % des Stromverbrauchs in Deutschland. Wenn alle Elektroautos zur gleichen Zeit tanken, so könnte doch eine gleichzeitige Betankung vieler E-Mobile zum Zusammenbruch des lokalen Stromnetzes führen, meint Pehnt. Hier bedarf es intelligenter Ladestrategien, um diese Herausforderung zu meistern, die über den Slogan: „Tanken, wenn die Sonne scheint“ hinausgehen. Das Management der Stromlast spielt eine nicht zu verachtende Rolle. Eine Möglichkeit der Nachfragesteuerung bietet hierbei die moderne Kommunikationstechnologie: Ähnlich einem Bordcomputer kann der aktuelle Strompreis, die Netzlast und der derzeitige Batteriezustand dem Fahrer angezeigt werden.
Pehnts Fazit: viele Argumente, die hier angesprochen wurden, richten sich nicht gegen den Einsatz von E-Fahrzeugen im Straßenverkehr sondern wenden sich gegen zu hohe Erwartungen und eine argumentative Überfrachtung der aktuellen Diskussion um Elektromobilität. E-Mobilität stellt eine wichtige langfristige Ergänzung der Einsparaktivitäten bei fossilen Treibstoffen und einer CO2-Senkung dar. Sie können diese allerdings nicht komplett ersetzten.
Zur nachhaltigen Reduzierung des CO2-Ausstoß im Straßenverkehr müssen mehr Anstrengungen in Richtung neue Mobilitätskonzepte unternommen werden, in denen die bereits existierenden fossil- und stromangetriebenen Mobile (Busse, Straßen-, Eisenbahnen) über innovative Kommunikationstechnologien bedarfsgerecht miteinander verknüpft werden.
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