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Die Zukunft des Elektro-Antriebs: Die vier Herausforderungen für das E-Auto

Bisher läuft der Verkauf zwar schleppend, mit 4.000 Euro Förderung und technischen Fortschritten könnte das Elektro-Zeitalter aber tatsächlich beginnen.

Wie leicht es sich mit Statistiken lügen lässt, zeigt ein Blick auf die Zulassungszahlen von Elektroautos: Die haben sich von 2014 auf 2015 um 45 Prozent erhöht. Klingt klasse, die absoluten Zahlen fallen jedoch noch lausig aus. 12 .300 Stromer sind letztes Jahr neu hinzugekommen, das entspricht einem Anteil von 0,3 Prozent an sämtlichen Neu- zulassungen. Ein mickriger Wert angesichts der Präsenz in den Medien. Ein Hersteller mit solchen Marktanteilen hätte sich längst zurückgezogen.

Klägliche Unterstützung

Die Bundesregierung hat ihr Ziel zwar noch nicht aufgegeben, an die angepeilte eine Million Stromer bis 2020 glaubt dennoch niemand mehr. Als Etappenziel wären Ende 2015 mindestens 200.000 E-Autos nötig gewesen, viel mehr als 30.000 sind es nicht geworden. Sinkende Öl- und steigende Strompreise erschweren den Absatz der E-Autos, ebenso der Zickzack-Kurs der Politik. Erst kündigt Wirtschaftsminister Sigmar Gabriel (SPD) eine großzügige Förderung an, um dann kurz danach von Bundesverkehrs­minister Alexander Dobrindt (CSU) zurückgepfiffen zu werden. Interessenten warten da lieber erst mal ab.

Wer die vier Hauptprobleme heutiger Elektroautos betrachtet, muss dennoch nicht schwarzsehen: Für fast alle Hemmnisse deuten sich Lösungen an, ab 2017 könnte das E-Geschäft tatsächlich anziehen. Die Million dürfte dann doch noch wahr werden, allerdings frühestens 2023.

1. Kosten

Vor allem die hohen Batteriekosten verteuern E-Autos. Die meisten Elektronikprodukte werden bei steigender Nachfrage schnell billiger. Bei Batterien geht der Ptreisverfall langsamer. Analysten gehen statt der 300 Euro pro kWh, wie sie noch vor wenigen Jahren bezahlt wurden, ab 2017 von 180 Euro aus. Steigende Stückzahlen durch neue Batterie-produktionsstätten machen dies möglich. Ein 30-kWh-Akku, der Reichweiten um 200 Kilometer ermöglicht, käme so auf 5.400 statt 9.000 Euro brutto.

Doch nicht jeder braucht einen so großen Akku: Wer nur kurze Strecken fährt, dem genügen auch weniger Zellen, weshalb die Tesla-Idee der unterschiedlichen Batterie- größen Schule macht. Zum Facelift des BMW i3 Mitte des Jahres stehen auch hier zwei Reichweiten zur Wahl.Weiteres Sparpotenzial lässt sich durch eine Zweitverwertung von Stromspeichern erzielen. So entsteht derzeit unter Beteiligung von BMW und Daimler im nordrhein-westfälischen Lünen ein Speicherkraftwerk für Akkus, die fürs Auto zu schwach geworden sind. Mit 13 MWh macht es keinem Atomkraftwerk (bis zu 1.500 MWh) Konkurrenz. Um Bedarfsspitzen beim Stromverbrauch abzufedern, eignet es sich jedoch prima.

Dies führt zu sinkenden Kosten für E-Autos. Laut der Unternehmensberatung P3 dürften Stromer ab 2018 in puncto Gesamtkostenbilanz über fünf Jahre mit ihren Verbrenner-Kollegen gleichziehen. Bleibt es aber beim billigen Öl, wird sich ein E-Auto möglicherweise erst einige Zeit später rechnen.

FAZIT - Land in Sicht

Sinkende Batteriekosten machen das E-Auto künftig konkurrenzfähig. Das ist der Dreh- und Angelpunkt. Schließlich ist nicht alles an einem Stromer teuer, da Komponenten wie Getriebe oder Abgasreinigung hier entfallen.

2. Reichweite

Nur wenige E-Autos, abgesehen von Ausnahmen wie Tesla, kommen mehr als rund 200 Kilometer weit. Für die tägliche Fahrt zur Arbeit, kleine Ausflüge und Besorgungen reicht das trotzdem. Weitere Strecken oder Urlaubstouren kommen aber kaum in Frage.

Das liegt bei aktuellen Lithium-Ionen-Batteriesystemen vor allem an den Energiedichten, die nur bis zu 85 Wattstunden je Kilogramm erreichen. Nicht nur die Kosten, sondern auch das Gewicht verhindert größere Reichweiten. Dabei ist die eingesetzte Bauform der Zellen nahezu unerheblich. Zwar speichern Rundzellen wie im Tesla viel Energie. Umgekehrt nutzen sie aber nur etwa 50 Prozent des verfügbaren Raumvolumens in einem Batteriemodul, in dem viele Zellen zusammengeschaltet werden müssen.

Energiedichte verdoppeln

Mittels technischer Verbesserungen wollen die Hersteller die Energiedichten der Lithium-Ionen-Zellen bis 2020 verdoppeln. Der einschränkende Faktor ist dabei noch das Material von Plus- und Minuspol (Anode und Kathode), welches zu großen Teilen aus Grafit besteht.

Eine vielversprechende Alternative sind sogenannte Festkörperzellen, an denen Bosch nach dem Zukauf des Start-ups Seeo arbeitet. Darin besteht die Anode aus reinem Lithium, was die Speicherfähigkeit deutlich erhöht. So sollen Energiedichten von bis zu 400 Wh/kg möglich sein. Außerdem enthalten die Festkörperzellen kein Flüssig-Elektrolyt und sind deshalb nicht brennbar. Eine Serienproduktion bis 2020 hält der Hersteller für realistisch.

Ab 2025 könnten zudem Lithium-Schwefel- und Lithium-Sauerstoff-Akkus mit nochmals höheren Energiedichten nach und nach in den Serieneinsatz starten. Beide Technologien befinden sich allerdings noch im Forschungsstadium.

FAZIT - Stetige Entwicklung

Die Erfolge der Batterieentwicklung sind bereits bei jedem neuen Modell spürbar, der große Durchbruch steht aber noch aus. Deutsche Hersteller haben sich aus der Zellentwicklung fast gänzlich zurückgezogen.

3. Lade-Infrastruktur

Das Thema Lade-Infrastruktur hatte hierzulande nicht nur die Politik verschlafen: Anfangs gingen selbst viele E-Auto-Produzenten davon aus, dass überwiegend zu Hause und am Arbeitsplatz Strom gezapft werde. Es wurde zu spät und unstrukturiert begonnen, ein Schnellladenetzes aufzubauen. Die wenigen Gleichstrom-Zapfsäulen stehen meist weitab vom Schuss, etwa bei Autohäusern in Industriegebieten. Hinzu kommen unterschiedliche Bezahlsysteme, die erst langsam koordiniert werden. Nicht zuletzt der Erfolg von Tesla, die weltweit bereits über 2.000 Schnelllader betreiben, führte zu einem Umdenken.

Über verschiedene Projekte, die vom Bund, von den Ländern und der EU gefördert werden, entsteht derzeit ein Netz an Schnellladern, das bis Ende 2017 rund 400 Säulen an strategischen Punkten wie Autobahnraststätten vorsieht. Anfangs soll dort mit 50, später mit 150 kW geladen werden. Strom für 100 Kilometer Reichweite lässt sich in Minuten laden.

Und 150 kW sind erst der Anfang: So hat Porsche bei seiner E-Auto-Studie Mission E einen Akku entwickelt, der 300 kW verträgt, womit sich die Tankzeiten endgültig in Richtung Benziner bewegen. Ein Netz derart potenter Stromtankstellen befindet sich jedoch noch in weiter Ferne, das Schnellladenetz dürfte dem Bedarf noch viele Jahre hinterherhinken.

Bewegung gibt es dafür beim Thema Induktivladung: Eine im Boden eingelassene Ladevorrichtung macht das lästige Einstöpseln des E-Autos überflüssig. Entsprechende Ladeplatten für die heimische Garage sind in der Erprobung, die Umsetzung erscheint leichter als gedacht. Chip-Hersteller Qualcomm hat jetzt einen 7,2-kW-Lader präsentiert und spricht sogar schon von 22-kW-Ladern, die sich beispielsweise vor Einkaufszentren positionieren ließen. Vor 2020 ist damit aber nicht zu rechnen.

FAZIT -  Es bleibt problematisch

Schade: Falls sich E-Autos tatsächlich bald besser verkaufen, dürften sich Schlangen an den Schnellladesystemen bilden. Immerhin bietet die Verzögerung die Chance, den Wirrwarr an Abrechnungsstandards zu beheben.

4. Emotion

Nach anfänglichen Schwierigkeiten hat die E-Mobilität ihr etwas biederes Image weitgehend abgelegt. Der einstige Vernunftantrieb aus Umweltschutzgründen weckt bei immer mehr Menschen Fahrspaß und Faszination. Laut einer Studie des DLR-Instituts für Verkehrsforschung dominiert beim Kauf eines E-Fahrzeugs sogar das Interesse an der innovativen Fahrzeugtechnologie knapp vor dem Ziel, die Umweltbelastung zu reduzieren.

Nährstoff dafür bietet die Automobilindustrie mittlerweile viel. Zu den ersten, noch recht nüchternen und pragmatisch gehaltenen E-Modellen gesellen sich mittlerweile spektakuläre Studien und aufsehenerregende Sportwagen. Das Jubiläumsmodell zum 100. BMW-Geburtstag ist passenderweise eine nachgeschärfte Version des Hybrid-Sportlers i8.

Das Angebot an E-Autos wächst

Auch die Zukunft der Serien-E-Fahrzeuge verspricht einiges Neue. Viele Hersteller präsentieren aktuell rein batterie­elektrisch angetriebene Modelle, die bis 2020 auf den Markt kommen sollen. Dabei vergrößert sich das Angebot aber nicht nur rein zahlenmäßig. Auch hinsichtlich der Fahrzeug­gattung wird dann vom Kleinwagen über den SUV bis zum Sportwagen alles dabei sein. Und dass die Hersteller dabei an größere Verkaufsvolumina glauben, verrät nicht zuletzt die Baukastenstrategie von VW. So basiert die Studie Budd-e als erstes Modell auf dem neuen modularen Elektrifizierungsbaukasten. 2019 soll der ideelle Bulli-Nachfolger mit über 500 Kilometern Reichweite in den Verkauf gehen. Und es werden weitere Modelle folgen.

Beim Motorsport muss sich die Formel E bei alteingesessenen Enthusiasten noch behaupten. Aber die leisen und lokal emissionsfreien Renner könnten den Sport in den Innenstädten neu etablieren. Familien­-Events vor der Haustür wecken auch beim Nachwuchs Begehrlichkeiten.

FAZIT - Das Ziel vor Augen

Viele neue Modelle für jeden Einsatzzweck und auch Sportwagen schaffen es immer öfter, Emotionen zu wecken. Die E-Mobilität erarbeitet sich Stück für Stück einen Platz in unserer Gesellschaft – eine gute Basis.

Autor

,

Foto

Hans-Dieter Seufert

Datum

8. Mai 2016
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