Eine Million Elektroautos in Deutschland bis 2020

28.11.2007

Tomi Engel beschreibt eindrucksvoll die Vorteile des Wechsels auf Elektrofahrzeuge und "Plug-in Hybrids" und erklärt, warum der Zweitwagen zum Alleinwagen werden sollte

Manche Begriffe sind halt in nur einer Sprache einprägsam. Am 8.11. stellten die Grünen zusammen mit E.On eine im Auftrag der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie (DGS) und dem Bundesverband Solare Mobilität durchgeführten Studie vor. "Strange bedfellows" dachte ich, als die Energierebellen und der Stromriese zusammenkamen, doch wie es oft ist, wenn sonst eher Verfeindete sich plötzlich als Bettgenossen outen, lohnt sich eine nähere Betrachtung, denn meist wird eine gute, unterbelichtete Idee über sonstige ideologische Grenzen hinweg vertreten. So war es sicherlich in diesem Fall, denn der Autor Tomi Engel geht auf alle Fragen ein, die man beim Thema E-Auto stellen möchte, und liefert plausible Antworten - die aber leider nicht alle komplett aufgeschlüsselt sind. Zum Glück stand er Telepolis für ein paar Fragen offen.

Eine Halbierung des Ölverbrauchs von PKWs bei einer nur 10%-igen Steigerung des Strombedarfs in rund 25 Jahren - Tomi Engel beschreibt, wie das mit E-Autos klappen könnte. Umgerechnet in Wattstunden liegt der Ölverbrauch für PKWs fast so hoch wie der gesamte Bruttostromerzeugung der Bundesrepublik, der sich in den letzten Jahren bei rund 600 TWh eingependelt hat - wohlgemerkt nur der Verbrauch in PKWs. Das Öl, das in LKWs und zum Heizen verbrannt sowie für andere Zwecke genutzt wird, ist darin nicht enthalten. Das Vorgehen empfiehlt sich dennoch, denn während man auf viele verschiedene Weisen Strom erzeugen kann (z.B. durch alle erneuerbaren Energien), ist bislang kein unproblematischer Ersatz für Öl in dieser Menge in Sicht.

Unterbelichtet ist das Thema E-Autos allemal - oder können Sie 10 solche Fahrzeuge aus dem Gedächtnis auflisten? Die Politiker sind auch nicht dahinter, denn wie Engel schreibt: "Vom elektrischen Fahren ist in praktisch keiner nationalen oder europäischen Treibstoffstrategie die Rede", wobei der darauf folgende Satz noch wichtiger ist: "Die Gründe dafür sind unklar."

Die Einwände gegen E-Autos sind fast alle unbegründet. Zum Beispiel wird oft behauptet, E-Autos könnten nur kurze Strecken fahren, sie dienten deshalb nur als Zweitwagen, und kaum einer würde sich einen Zweitwagen anschaffen. Engel argumentiert mit harten Zahlen: 10 Millionen Zweitwagen gäbe es in Deutschland, die "überwiegend für kurze Strecken eingesetzt" werden.

Man fragt sich dann, was bei 10 Millionen "E-PKWs" möglich wäre. Doch gemach: So schnell möchte Engel gar nicht umsteigen. Die technischen Hürden sind dabei aus seiner Sicht gar nicht das Problem - riesige Schritte sind in den letzten Jahren gerade bei der Batterieentwicklung gemacht worden, und kaum einer in der Industrie zweifelt, dass diese nicht massenangefertigt werden können. Unter anderen stellt sich die Frage, ob wir soviel Rohstoffe (wie z.B. Lithium) überhaupt haben. Engel rechnet plausibel nach, dass die Lithiumvorräte für den Bau von 10 Milliarden "Steckdosenhybriden" (Definition unten) mit einer Reichweite von 90 km pro Ladung reichen - mehr als Menschen heute auf der Erde leben. Allerdings schreibt er gleich danach: "Derzeit sind weltweit rund 0,5 Milliarden PKWs zugelassen", eine Zahl, die sicherlich überholt ist. Schätzungen bleiben halt immer risikobehaftet.

Gewissermaßen ist die Infrastruktur ein Problem, denn erstens gibt es wenige Stromtankstellen (was sich aber relativ schnell ändern ließe), und zweitens hat nicht jeder in Europa eine Steckdose dort, wo er sein Auto abstellt - im Gegensatz zu den USA, wo driveways vor Garagen zu Hause auf der grünen Wiese oder in Vororten Standard sind. Deshalb sind eben "plug-in hybrid electric vehicles" (PHEV) dort in aller Munde und hier weniger bekannt.

Die Idee hinter PHEV ist verlockend: Man stellt sein Auto sowieso über Nacht in der Garage ab und fährt dann am nächsten Tag zur Arbeit - jetzt halt mit Strom aus der Steckdose. Das ganze soll sauberer sein (auch wenn die Emissionen nur auf die Kraftwerke verlagert werden, weshalb man im Einzelfall alles genauer betrachten müsste), aber ohne Garage mit Steckdose kein PHEV - oder, wie Engel selbst schreibt: "Wer keine Stromtankstelle hat, kauft sich keinen PHEV."

Damit wären wir schätzungsweise statt bei 10 Millionen eher bei einer Million Fahrzeugen, die man in Deutschland wohl verkaufen könnte, und zwar erst 2020, denn die PKW-Flotte erneuert sich hierzulande erst alle 15 Jahre im Schnitt. Was wären die Auswirkungen?

Technik von heute - und gestern

Wie oben beschrieben, sind für Engel keine grundsätzlichen Durchbrüche notwendig - alles geht mit heutiger Technik und derzeitigem Fortschritt. Wer keine 10 rein elektrischen Fahrzeuge schnell auflisten kann, findet neun bei Engel umrissen beschrieben - darunter sind die kleinen Exoten wie der Twike oder der Hotzenblitz gar nicht dabei, sondern nur normale PKW-Karosserien. Engels Liste enthält z.B. den Tesla Roadster, der 100 km/h aus dem Stand innerhalb von 4 Sekunden schafft, eine Reichweite von fast 400 km (vermutlich nicht bei der Höchstgeschwindigkeit von elektronisch abgeregelt fast 200 km/h) hat und äquivalent weniger als 2 Liter pro 100 verbrauchen soll. Hybride wie der Prius kommen dann erst hinzu in einer zweiten Liste.

Um auf 10 E-Fahrzeuge zu kommen, geben wir den Lohner-Porsche-PHEV aus dem Jahr 1900 noch in Engels Liste ein. Bild: Porsche-Holding.at

Zu gut, zu wahr zu sein? Ja, die Firma Tesla müsste den Kunden im September 2007 mitteilen, dass sich die Produktion ins Frühjahr verschoben hat, und manche Leistungswerte waren nach unten korrigiert worden. Man darf gespannt sein.

Für Engel ist aber weniger dieser Wunderbrocken aus den USA wichtig. Er beschreibt die Energiepolitik der USA eher kritisch: "Auch die ersten PHEV-Fahrzeuge in den USA sind vor allem schwere und große Autos der Oberklasse". Interessant sind für ihn der Kangoo Elect’road und Cleanova aus Frankreich, weil diese erstens Alltagsfahrzeuge sind und zweitens sich direkt mit dem Otto-Kangoo vergleichen lassen (es gibt keinen "Otto-Tesla").

Otto- und Dieselmotoren verbrauchen bekanntlich weniger Sprit außerorts als in Ortschaften pro 100 km Wegstrecke, doch bei E-Autos verhält sich das genau umgekehrt. Auf der x-Achse wird hier angegeben, wo zwischen 0% und 100% außerorts das Auto gefahren wird. Die y-Achse gibt an, wie viel dabei verbraucht wird, wobei der Spritverbrauch des Kangoos hier in kWh umgerechnet ist.

Wie man obiger Grafik entnehmen kann, sind E-Autos in Ortschaften hauptsächlich aus zwei Gründen sparsamer (auf die Engel nicht eingeht): An Ampeln und in Staus wird nämlich so gut wie keine Energie benutzt, und beim Bremsen wird sogar Energie zurück gewonnen. Aber selbst auf Fernstrecken ist der reine E-Betrieb deutlich sparsamer. "Der öffentliche Nah- und Fernverkehr verbraucht derzeit etwas über 15 TWh Strom pro Jahr", schreibt Engel (in der Studie liegt hier ein Tippfehler vor: 1,5 TWh). Das ist weniger als 3% des Bruttostromverbrauchs. Zum Vergleich: Alleine der Standby-Verbrauch in Haushalten wird auf 20 TWh/Jahr geschätzt.

Die Herausforderung bestünde also darin, eine Stromversorgung über Langstrecken zu sichern, was bei Zügen durch Oberleitungen gesichert ist. Bei Autos ist von einer solchen Lösung keine Rede, auch nicht bei Engel. Das dänische Projekt RUF nannte Engel auf Anfrage generell eine gute Idee, doch das "Steckdosenproblem" bei den PHEV sei eher trivial im Vergleich zur benötigten Infrastruktur bei RUF. Könnten dann stattdessen Batterien immer mehr Leistung packen, um lange Reisen zu überbrücken? Oder könnte man eines Tages innerhalb von 5-10 Minuten eine Batterieladung "tanken", so wie man Sprit in wenigen Minuten tankt?

Batterien

Was Porsche 1900 in seinem E-Auto nicht hatte: moderne Batterien. Engel liefert einen schönen Überblick über die letzten Entwicklungen und landet bei der Lithium-Eisen-Phosphat (LiFe-PO4)-Batterie, die mit halb so viel Lithium auskommt, nicht in Brand gerät und sich zu 90% in wenigen Minuten laden lässt. Engels Fazit: "Das Argument der langen Tankzeiten für Elektroautos ist damit aus Sicht der Batteriehersteller gelöst."

"Aber nur aus deren Sicht", möchte man hinzufügen. Die Kosten müssen einerseits noch runter. Es kann Engel nicht hoch genug angerechnet werden, dass er die Preise der Batterien mit einkalkuliert, wenn es um die Kosten pro 100 km geht. Seit Jahren präsentieren nämlich die Hersteller von E-Fahrzeugen potenziellen Kunden falsche Zahlen: "Fahren Sie 100 km für 1,50 Euro!" Klingt billiger als Benzin, aber wenn man einkalkuliert, dass man alle 3 Jahre 6.000 Euro für neue Batterien ausgeben muss, relativiert sich die Ersparnis schnell.

Engel rechnet deshalb Kilowattpreis (leider setzt er 15 Cent pro kWh an, weit unter dem Bundesdurchschnitt von 19 Cent) mit dem halben Batteriepreis von heute und kommt auf 8,10 Euro pro 100 km. Das entspricht "bei einem Benzinpreis von 1,20 EUR einem Spritverbrauch von 6,7 Litern". Beim heutigen Preis von 1,45 Euro darf man allerdings nur 5,5 Liter verbrauchen, um auf die gleiche Summe zu kommen. Und laut Engel wollen die Hersteller die Batteriepreise nicht nur halbieren, sondern auf ein Viertel senken.

Stromtankstelle

Schnell tanken könnte man trotzdem noch nicht. Lädt man sein Steckdosenhybrid über Nacht in der heimischen Garage, gehen maximal 3680 Watt durch die Leitung (230 V mal 16A), also 3,68 kWh pro Stunde. Wenn laut Engel ein PHEV 18 kWh pro 100 km braucht, dann muss das Auto 5 Stunden an der Steckdose sitzen. Wenn man Verluste und die Ausbalancierung der Batterien mit einrechnet, sagen wir mal mindestens 6. Die Hersteller geben manchmal vorsichtshalber 8 Stunden an.

Nun stellen Sie sich vor, Sie parken an einer Autobahnraststätte. Jeder Parkplatz hat eine Steckdose. Sie wollen aber nicht gleich alle 2-3 Stunden speisen, sondern nur kurz auf die Toilette und die Beine kurz strecken. In 15 Minuten sollte ihr Auto zu 90% geladen sein. Dann müsste mindestens die 20fache Menge an Strom durch die Leitung gehen - und zwar an mehreren Parkplätzen gleichzeitig. Zugleich bedeutet das, dass die Schnellladung beim kurzen Besuch der Schwiegereltern nicht möglich ist. Für eine Vollladung muss der Besuch 6 Stunden dauern.

Nicht umsonst sagt man, dass ein abfahrender ICE so viel Strom frisst wie eine Stadt mit 100.000 Einwohnern. Doch nicht nur die Steckdosen fehlen heute an den Tankstellen, auch die heutigen Leitungen an den Tankstellen würden dieser Last nicht standhalten.

Das Netz

E-Autos hätten einen weiteren Nutzen. Tagsüber an der Steckdose könnten sie nicht nur tanken, sondern auch einen Teil der gespeicherten Energie abgeben. Bis 2020 würden laut Engel die rund 2,5 Million E-Autos zusammen eine Speicherkapazität von 25 GWh haben - theoretisch genug, um etwa eine halbe Stunde die halbe Bundesrepublik mit Strom zu versorgen. Damit wäre das Speicherproblem der Windenergie wohl gelöst. Das "Problem" mit dem Solarstrom stellt sich gar nicht erst, weil wir noch lange brauchen, bis wir 20% unserer Stromversorgung aus PV haben, und die korreliert dann hervorragend mit dem Verbrauch.

Eine große Menge des in E-Autos gespeicherten Stroms wird natürlich nicht immer zur Verfügung stehen. Manch ein Auto wird gerade fahren, andere werden laden wollen, wenn der Strom auf dem Netz knapp wird. Aber bis 2034, wenn die Flotte zu 87% (40 Millionen E-Fahrzeuge) ausgetauscht worden ist, hätte man ganze 500 GWh Kapazität in den E-Autos. Man bräuchte dabei keine dezidierten Speichersysteme, denn die E-Fahrzeuge würden diese Rolle nebenbei übernehmen. Und wenn Strom knapp ist, geben sie auch locker etwas ab. Die Strommengen, die nötig sind, um die erneuerbaren auszubauen, sind viel kleiner als die Speicherzahlen, die Engel ausrechnet.

Der Clou: 2034 würden selbst diese 40 Millionen Fahrzeuge den Spritverbrauch halbieren, den Stromverbrauch aber nur um 10% (des heutigen Niveaus) ansteigen lassen. Der Grund: E-Autos ersetzen Verbrennungsmotoren auf Kurzstrecken, wo erstere besonders sparsam und letztere besonders ineffizient arbeiten.

In der Praxis könnte die Welt dann so aussehen: Fast jeder besitzt ein E-Auto und mietet ein Auto mit Verbrennungsmotor für gelegentliche Strecken über mehrere hundert Kilometer. Und wer meist nur lange Strecken außerorts fährt, kauft sich eben keinen PHEV.

80% der Strecken, die ein Deutscher durchschnittlich fährt, sind unter 20 km - somit ließe sich dieser Umstieg leicht mit E-Autos schaffen, die nur alle 90 km an die Steckdose müssten und danach immer noch mit dem Verbrennungsmotor zur Not weiterfahren könnten. Doch diese Kurzstrecken machen nur ein Drittel der insgesamt gefahrenen Kilometer in Deutschland aus. Würde man komplett auf E-Autos umsteigen, auch für Fernstrecken, würde die Rechnung anders aussehen. Auf Anfrage erklärte Engel dazu:

Würde man alle Wegstrecken ersetzen wollen (was aber mit heutiger Technik gar nicht geht), so würde der Stromverbrauch natürlich doppelt so hoch sein. Tendenziell könnte man wohl 400 TWh Benzin durch 150 TWh Strom ersetzen.

Anders ausgedrückt: Die ersten 230 TWh Benzin lassen sich mit 61 TWh Strom ersetzen, die letzten 260 mit nicht weniger als 90 TWh - wenn die Technik eines Tages überhaupt so weit ist.

Politik

Der Schritt von 87% zu 100% Umstieg auf E-Autos wäre also gewaltig, aber der von unter 1% auf 87% scheint machbar. Das wird die Bioenergie-Industrie freuen, denn sie wird benötigt, das Ziel halbiert sich jedoch auf eine realistischere Zahl.

In Deutschland könnte man Solar & Wind weiterhin ausbauen, aber nun ohne die Furcht vor Netzproblemen. Und obwohl Deutschland Spitzenreiter im CO2-Ausstoß pro kWh in Strommix innerhalb der EU ist, würde sich laut Engel der Umstieg jetzt schon lohnen - schließlich ersetzen wir auch Öl.

Im Vergleich Benziner-Kangoo/E-Kangoo (Cleanova) wird klar, dass selbst der "dreckige" deutsche Strommix von heute sauberer wäre als normale Verbrennungsmotore, selbst außerorts. Vor allem fällt aber auf, dass das E-Auto des Beziehers von Ökostrom kaum CO2 "emittiert", bis der Verbrennungsmotor nach 150 km anspringt.

Wer also besonders wenig CO2emittieren will, könnte sich ein PHEV beschaffen und auf Ökostrom umsteigen. Dadurch ließe sich der persönliche Ausstoß drastisch verringern. Deshalb ruft Engel dazu auf:

Die Wahlfreiheit des Stromversorgers hat heute jeder Bundesbürger. Im Gegensatz zur Erdölmobilität kann somit bei der Elektromobilität auch jeder einzelne Autobesitzer eigenverantwortlich entscheiden, welche Emissionen sein Fahrzeuge verursachen wird!

Und den Politikern gibt Engel auch einen guten Rat mit auf den Weg:

Würde man PHEVs nach dem CO2-Ausstoß des jeweiligen Stromversorgers und nicht pauschal nach dem des bundesweiten Strommixes besteuern, so würden viele Autobesitzer aus ökonomischen Gründen zu einem grünen Stromanbieter wechseln.

Die Studie "Plug-in Hybrids" von Tomi Engel ist beim Dr. Hut Verlag erhältlich.

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