Das Elektroauto. Ein Zukunftsmodell für jeden in Deutschland?

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1. Einleitung

2. Elektroautos – aktueller Stand

3. Umweltbilanz von Elektroautos

4. Reichweite von Elektroautos

5. Laden und Ladeinfrastruktur
5.1. Interesse von Politik und Wirtschaft
5.2. Auswirkung des Ladens auf das Stromnetz

6. Kosten

7. Zukunftsfähigkeit
7.1. Zukunftsentwicklung in Politik, Wirtschaft und Industrie
7.2. Zukünftige Einsatzgebiete

8. Fazit

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

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1. Einleitung

Eine Million Elektrofahrzeuge im Jahr 2020 war das angestrebte Ziel der Bundesregierung. Bisher fahren nur 53.861 reine Elektroautos in Deutschland (Stand 01.01.2018).^[1] Hersteller müssen aber immer mehr auf Elektrotechnik setzen, um die Obergrenze des erlaubten CO2 Ausstoß für PKWs nicht zu überschreiten. Diese Obergrenze wird von der Politik nochmal weiter herabgesetzt, um den CO2 Ausstoß im Verkehr zu reduzieren.^[2] Autos mit Verbrennungsmotoren werden diese zukünftigen Werte nicht einhalten können.^[3] Die Bedeutung des Elektroautos in der Zukunft ist deshalb ein immer häufiger diskutiertes Thema in den Medien, der Politik und der Wirtschaft. Um die Energiewende voran zu bringen, fordert Lienkamp ein dringendes Umdenken in der Autonutzung. Mit der Aussage „Weil ich einmal im Jahr in Urlaub fliege, habe ich keinen Airbus im Garten stehen“^[4] versucht er seine Zuhörer davon zu überzeugen, dass ein Elektroauto nicht 1000 km am Stück fahren muss, wenn es vorrangig für die Stadt gebraucht wird.

Ob das Elektroauto mit seinen Vor- und Nachteilen ein Zukunftsmodell für jeden in Deutschland sein wird, ist die Leitfrage meiner Seminararbeit.

Am Anfang möchte ich einen Überblick über das Thema Elektroauto geben und die aktuelle Situation in Deutschland beschreiben. Hierbei prüfe ich u.a. die Nachhaltigkeit der Elektroautos. Sind sie wirklich so ökologisch, wie die Befürworter immer sagen?

Anschließend beschäftige ich mich mit dem wichtigen Thema der Reichweite, die oft als unzureichend bezeichnet wird. Auch die Situation der Ladeinfrastruktur heute und in der Zukunft werde ich erläutern. Ist die Ladeinfrastruktur schon ausreichend, und was muss in Zukunft verändert werden?

Die Kostenfrage spielt eine relevante Rolle und ist für viele Käufer ein wichtiger Entscheidungspunkt. Wann werden Elektroautos genauso viel oder sogar weniger kosten als Autos mit Verbrennungsmotoren? Wer wird in Zukunft wann auf ein Elektroauto umsteigen? Diese Fragen und weitere werde ich im Themenbereich Zukunftsfähigkeit des Elektroautos behandeln.

Der Inhalt meiner Untersuchung beschränkt sich auf Elektromobilität im Bereich PKW. Zudem werde ich nur auf die Entwicklung, die sinnvolle Nutzung von reinen Elektroautos und deren Zukunftschancen in Deutschland eingehen und den globalen Wandel außen vorlassen. Wasserstofffahrzeuge sowie Hybridfahrzeuge werden nicht berücksichtigt.

2. Elektroautos – aktueller Stand

Das Automobil wurde am Ende des 19. Jahrhunderts erfunden. Damals wurden nicht nur Verbrennungsmotoren entwickelt und gebaut, sondern zeitgleich auch Elektroautos. Das erste praxistaugliche Elektroauto wurde 1900 in Paris der Öffentlichkeit vorgestellt. Dieses Auto konnte bis zu 50 km weit fahren.^[5] Aufgrund der beschränkten Reichweite konnte diese Technologie mit den Verbrennungsmotoren nicht mithalten und ist deshalb nicht weiter verfolgt worden. Mit der Erfindung des Lithium-Akkus 1991 wurde die Grundlage für einen erneuten Aufschwung der Elektromobilität geschaffen.^[6] Experten nennen das Jahr 2011 als offiziellen Marktstart des Elektroautos, da damals das erste moderne Modell, Nissan Leaf, in größerer Serie produziert und verkauft wurde, und die Bevölkerung sowie die Medien aufmerksam wurden.^[7]

Das Grundprinzip ist bei allen Elektroautos gleich: Statt eines Benzintanks und eines Verbrennungsmotors verfügen sie über eine Batterie, die über einen Stromanschluss aufgeladen wird. Durch die gespeicherte elektrische Energie wird ein Elektromotor angetrieben und das Auto fortbewegt.

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Abb. 1: Elektroauto- und Plug-in-Hybrid-Absatz in Deutschland zwischen 2010 und 2017^[8]

Heute fahren 53.861 reine Elektro-Pkws auf deutschen Straßen (Bestand am 01.01.2018). Allein im Jahr 2017 waren es 25.056 Neuzulassungen (+119,6 %)^[9] (s. Abb. 1). Im Verhältnis zu allen Neuzulassungen im vergangen Jahr mit 3,44 Millionen PKWs in Deutschland ist ihr Anteil aber noch sehr gering.^[10]

Diejenigen, die sich für einen Kauf entscheiden, müssen trotzdem zwischen drei und zwölf Monaten auf ihren Neuwagen warten. Trotz geringer Nachfrage ist das Angebot der Industrie nicht ausreichend. Inzwischen gibt es jedoch schon 26 Modelle in Deutschland zu kaufen.^[11] Diese verfügen über Reichweiten nach dem neuen europäischen Fahrzyklus (NEFZ) von 150 km bis 632km.^[12]

Elektrofahrzeuge bieten heute eine hohe Sicherheit. „Reine Stromer weisen dank der kompakten Bauweise von Elektromotoren eine deutlich größere Knautschzone im Frontbereich auf. Das flach im Fahrzeugboden untergebrachte Batteriepaket sorgt zudem für eine hohe strukturelle Integrität des Fahrzeugs.“^[13] Tesla ist laut der National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) das sicherste SUV.^[14]

Zudem ist das Elektroauto deutlich leiser. Autolärm wird oft in Wohnsiedlungen an Autobahnen und in großen Innenstädten beklagt und führt zu gesundheitlichen Schäden.^[15]

3. Umweltbilanz von Elektroautos

Um den Klimawandel zu verzögern, muss der CO2-Ausstoß in die Atmosphäre verringert werden. „Aber nicht nur die Stromerzeugung muss nachhaltig werden. Vor allem der Verkehrssektor bremst das CO₂-Einsparpotenzial. Während Deutschland seine gesamten CO₂-Emissionen zwischen 1990 und 2014 um fast 28 Prozent verringern konnte, schaffte der Verkehrssektor im selben Zeitraum eine vergleichsweise sehr magere Senkung um 2,6 Prozent.“^[16] In den letzten 4 Jahren kam es sogar zu einem Anstieg von 1,8%.^[17] Um das Problem der Nachhaltigkeit im Verkehr zu lösen sind Elektroautos in den letzten Jahren immer mehr im Bewusstsein und sollen in naher Zukunft weiterhin an großer Bedeutung gewinnen. Viele Kritiker bezweifeln, dass das Elektroauto überhaupt ökologischer ist und somit eigentlich keine Hilfe in der Energiewende leisten kann.

Es wird oft behauptet, dass bei der Produktion des Stroms mehr Emissionen anfallen als bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren. Außerdem wird kritisiert, dass die Herstellung der Batterie sehr energieaufwendig ist, und so der Vorteil gegenüber Verbrennern wieder aufgehoben wird.

Es gibt viele Untersuchungen bezüglich dieses Themas, doch basieren sie auf unterschiedlichen Voraussetzungen, weshalb ihre Ergebnisse voneinander abweichen.

Nach einem Artikel im Spektrum der Wissenschaft beträgt der CO2 - Ausstoß pro Produktion einer Batterie ca. fünf Tonnen CO2.^[18] Eine Studie vom International Council on Clean Transportation (ICCT) hat berechnet, dass schon heute nach 1,5- 2 Jahren das Elektroauto diesen Nachteil wieder eingeholt hat. Wird ein Stromer mit dem heute durchschnittlichem deutschen Strommix geladen, so ist er über seine Lebensdauer 30% sauberer als die derzeit effizientesten Verbrenner.^[19]

Eine andere Studie hat den Elektro-SUV Tesla ModelXP100D mit dem Kleinwagen Ford Fiesta verglichen, um zu beweisen, dass das Elektroauto ökologischer ist, trotz des Klassenunterschiedes. „Über eine Laufzeit von 175.000 Kilometern verursacht der Tesla - in dem bis zu sieben Personen Platz finden - den Berechnungen zufolge einen Kohlendioxid-Ausstoß von 35 Tonnen. Der fünfsitzige Fiesta kommt auf 39 Tonnen.“^[20] Laut den Wissenschaftlern vom Massachusetts Institute of Technology hat das Elektroauto, hier Tesla, einen deutlich größeren CO2-Ausstoß bei der Herstellung mit 13 Tonnen und der Fiesta nur 5 Tonnen. Auf 175.000 km verbraucht der Tesla, beeinflusst durch den deutschen Strom mix, 22 Tonnen, der Fiesta im Vergleich 34 Tonnen. Daraus folgt, dass der Tesla nach Zurücklegen dieser Strecke ökologischer ist.^[21] Der Strommix wurde 2016 mit 527g CO2 je kWh vom Umweltbundesamt ermittelt^[22]. Doch gibt es auch Elektroautos mit deutlich geringerem Verbrauch, wie zum Beispiel der Hyundi Ioniq mit nur11,5 kW/100km.^[23] Damit verringert sich die zu fahrende Strecke, bis das Elektroauto umweltfreundlicher ist.

Ob Elektroautos klimafreundlich fahren, hängt in hohem Maße von dem genutzten Strom ab. Je höher der Anteil an regenerativen Energien im Strommix ist, umso umweltfreundlicher ist die Stromgewinnung.

In einer ganz aktuellen Studie hat der ADAC unterschiedliche Diesel, Benziner, Erdgas, Autogas-Pkw sowie Hybride und Plug-in-Hybride in Kleinwagen, Kompakt- und obere Mittelklasse eingeteilt und bei einer Gesamtlaufleistung von 150.000 km miteinander verglichen. Das Elektroauto in der Kompaktklasse hat die beste Ökobilanz, auch bei Nutzung des deutschen Strommixes mit 22,5 Tonnen CO2. Würde der Strom ausschließlich aus erneuerbaren Energien stammen, wären es sogar nur 10 Tonnen CO2. Am meisten Kohlendioxid wird laut dem ADAC von Benzinern mit 30 Tonnen CO2 ausgestoßen. Damit amortisiert sich das E-Auto schon nach etwa 45.000 km gegenüber dem Benziner. Bei Zweitwagen mit weniger gefahrenen Kilometern sowie bei der oberen Mittelklasse ist der Automobilclub zum Ergebnis gekommen, dass diese heute noch keinen großen ökologischen Vorteil bieten können. Die Berechnungen der Studie des ADAC basieren auf dem deutschen Strommix von 2013 mit einem Anteil von 23 Prozent regenerativer Energien. Dieser Anteil soll nach den aktuellen Zielvorgaben auf bis zu 45% bis 2025 steigen.^[24] Somit nimmt die Klimafreundlichkeit von Elektroautos jährlich zu und wird in Zukunft deutlich verbessert.^[25]

Auch die Grafik vom Bundesumweltministerium bestätigt, dass schon heute Elektroautos weniger CO2 ausstoßen (s. Abb. 2).

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Abb. 2: CO2-Emissionen pro Fahrzeugkilometer über den gesamten Lebenszyklus, links für ein Fahrzeug, das 2017 neu zugelassen wird, rechts für eines, das 2025 neu auf die Straße kommt.^[26]

Dabei wurden einerseits die Produktion, die Wartung, sowie die Entsorgung berücksichtig und anderseits der Fahrbetrieb sowie die Energiebereitstellung.^[27]

Neben dem Energieverbrauch bei der Produktion und Nutzung eines Elektroautos müssen auch die Herstellungsbedingungen und deren Umweltbelastungen beachtet werden. In vielen Akkus wird Kobalt verwendet. Dieses Metall wird hauptsächlich in der Demokratischen Republik Kongo abgebaut.^[28] Die Gewinnung wird oft mit Kinderarbeit in Verbindung gebracht. Dieser Bezug ist durchaus berechtigt, trifft aber nicht auf den gesamten Abbau zu. 80% des Kobalts im Kongo entsteht als Nebenprodukt von staatlichem Kupferabbau ohne Kinderarbeit. 20% werden in kleinen, von Familien betriebenen Bergbauunternehmen abgebaut. Hier werden oft Kinder zum Arbeiten mitgenommen.^[29] Zudem wird nur 42% des abgebauten Kobalts für Akkus verwendet. Der größere Teil wird in der Industrie für andere Produkte wie Hochleistungslegierungen, Magnete oder auch in Farben verarbeitet.^[30] Das Recyceln von Kobalt in einem Akku gelingt viel leichter als bei den anderen genannten Produkten, da dieser im Akku viel höher konzentriert ist.^[31] Die Verwendung von Kobalt ist trotzdem unbefriedigend im Zusammenhang mit der Elektromobilität. Auf Grund dessen wird in Zukunft versucht, Akkus zu entwickeln, in denen kein Kobalt enthalten ist.^[32]

Ein weiterer Problemstoff ist Neodym. Neodym gehört zu den so genannten „seltenen Erden“ und wird zur Herstellung von Magneten verwendet. Diese Magneten sind Bestandteil in Elektromotoren. Gefördert wird Neodym in China.^[33] „Abbau und Aufbereitung gelten als sehr umweltschädlich, weil radioaktive Abfallprodukte entstehen.“^[34] Doch nicht alle Modelle haben Motoren, die seltene Erden enthalten. Die Motoren von Tesla und von Renault enthalten diese z.B. nicht.^[35] BMW forscht gerade an einer Methode, Elektromotoren ohne seltene Erden herzustellen.^[36]

Lithium wird auch in den Akkus verwendet. Es ist allerdings nicht so problematisch in der Produktion und lässt sich gut recyceln, mit einer Zurückgewinnung von 95%. Außerdem ist das Land mit der größten Förderung Australien, welches im Verhältnis zum Kongo deutlich bessere Rahmenbedingungen hat.^[37]

Im Vergleich der Umweltverträglichkeit von Elektro- zu Verbrennungsmotoren haben die Verbrenner zwar kein Kobalt und Neodym, dafür aber das sehr umweltschädliche Platin in den Katalysatoren. Dieses befindet sich nicht in Elektromotoren.^[38]

Die Effizienz eines Autos hängt auch von dem Wirkungsgrad des Motors ab, d.h. wie effektiv Energie in Leistung umsetzt wird. Der Wirkungsgrad eines Elektromotors ist mit 90-95% deutlich effektiver als der eines Verbrennungsmotors mit 20-40%.^[39]

Auch beim Bremsen wird Energie zurück gewonnen, was die Effizienz nochmals erhöht (Rekuperation).^[40] Durch diese Rekuperation produzieren Elektroautos auch weniger Feinstaub beim Bremsen. Gerade Feinstaub belastet die Umwelt und führt in Ballungsgebieten zu gesundheitlichen Gefährdungen und Folgeschäden.^[41]

Zusammengefasst ist das Elektroauto zwar heute bei Weitem noch nicht 100% ökologisch. Betrachtet man die gesamte Lebensdauer eines Elektroautos, ist es aber heute schon umweltfreundlicher als herkömmliche PKWs. Durch die ständige Verbesserung des Strommixes wird die Umweltfreundlichkeit noch deutlich steigen, und Elektroautos haben in Zukunft ein großes Potenzial, den Verkehr emissionsärmer zu gestalten.^[42]

[...]

^[1] Vgl. Kraftfahrt-Bundesamt, 2018

^[2] Vgl. Karle, Anton, 2016, S. 169

^[3] Vgl. Karle, Anton, 2016, S. 169

^[4] Lienkamp, Markus, 2017

^[5] Vgl. Karle, Anton, 2016, S.19

^[6] Vgl. Karle, Anton, 2016, S.20

^[7] Vgl. Randoll, Richard, 2017

^[8] Duran Ortiz, Mario Roberto, 2018

^[9] Vgl. Kaftfahrt-Bundesamt, 2018

^[10] Vgl. Kaftfahrt-Bundesamt, 2018

^[11] Vgl. Köslich, Dietmar / Mayer, Andreas, 2017, S.91-94

^[12] Vgl. Köslich, Dietmar / Mayer, Andreas, 2017, S.91-94

^[13] o.V., 2018c

^[14] Vgl. o.V., 2017g

^[15] Vgl. Karle, Anton, 2016, S.24

^[16] Neißendorfer, Michael, 2017

^[17] Vgl. Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, 2017b

^[18] Vgl. Schrader, Christopher, 2017

^[19] Vgl. Hall, Dale/ Lutsey, Nic, 2018

^[20] Sorge, Nils-Viktor,2017

^[21] Vgl. Sorge, Nils-Viktor,2017

^[22] Vgl. Umweltbundesamt, 2017

^[23] Vgl. Köslich, Dietmar / Mayer, Andreas, 2017, S.

^[24] O.V., 2018a

^[25] Vgl. Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, 2017b

^[26] Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, 2017a

^[27] Vgl. Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit,2017a

^[28] Vgl. Al Barazi, Siyamend / Näher, Uwe / Vetter, Sebastian u.a., 2017, S.1

^[29] Vgl. Amnesty International, 2017, S. 16

^[30] Vgl. Al Barazi, Siyamend / Näher, Uwe / Vetter, Sebastian u.a., 2017, S.2

^[31] Vgl. Greenpeace, 2017

^[32] Vgl. Lienkamp, Markus 2016

^[33] Vgl. Öko-Institut e.V., 2011

^[34] Tuil, Marie, 2015

^[35] Vgl. Rössel, Conrad, 2018

^[36] Vgl. o.V, 2017f

^[37] Vgl. Rössel, Conrad, 2018

^[38] Vgl. Freistetter, Florian, 2012

^[39] Vgl. Köslich, Dietmar / Mayer, Andreas, 2017, S.83

^[40] Vgl. Karle, Anton, 2016, S.20

^[41] Vgl. Karle, Anton, 2016, S.168

^[42] Vgl. Schrader, Christopher, 2017