Umwelt & Rahmenbedingungen

Elektrofahrzeuge machen unsere Mobilität effizienter, verbrauchen im Betrieb keine kostbaren fossilen Rohstoffe und verursachen lokal keine Emissionen. 

Wer schon einmal ein Elektrofahrzeug gefahren ist, ist in aller Regel von dem hohen Drehmoment des Elektromotors, das bei jeder Drehzahl sofort zur Verfügung steht, begeistert - keine Verzögerung, kein Schlupf, kein Schalten mehr. Und wenn es gerade nicht vorwärts geht, an der Ampel oder im Stau, verbraucht der Motor keine Energie. Noch besser: beim Abbremsen oder bergab Fahren kann der Motor als Generator arbeiten, bremst das Fahrzeug sanft und lädt dabei die Batterie. Die Energie wird zurückgewonnen, wir sprechen von Rekuperation.

Elektrofahrzeuge machen unsere Mobilität effizienter, verbrauchen im Betrieb keine kostbaren fossilen Rohstoffe und verursachen lokal keine Emissionen. Ein wichtiger Schritt zu einer ressourcenschonenden Mobilität, die es uns auch in Zukunft ermöglicht die gewohnte individuelle und komfortable Beweglichkeit beizubehalten. Elektromobilität kann eine ganze Reihe von Problemen in unseren Städten lösen. So könnte die Belastung durch Feinstaub und Schadstoffe wie NOX oder CO2 deutlich reduziert werden, wirksamer als das zurzeit mit der Einrichtung von Umweltzonen versucht wird. 

Besonders im innerstädtischen Verkehr sind Elektrofahrzeuge den konventionell angetriebenen Autos in jeder Hinsicht überlegen. Sie sind leise, sprintstark und unterliegen im Stopp-and-Go-Verkehr kaum einem erhöhten Verschleiß.

Dies ist aber nur eine Seite der Medaille, denn der Strom kommt zwar aus der Steckdose, wird aber in Deutschland auch unter Einsatz fossiler Energieträger wie Kohle, Gas und Öl erzeugt. Somit stecken in jeder Kilowattstunde (kWh), die in die Batterie eines Elektroautos geladen wird auch die anteiligen Emissionen der Kraftwerke. Das macht bei dem derzeitigen „Strommix“, wie die Summe der Primärenergieträger zur Stromerzeugung genannt wird, soviel aus, dass in Bezug auf die CO2-Emissionen ein Elektroauto nur wenig besser als ein kleines optimiertes Benzinfahrzeug ist. Ein Elektrofahrzeug der Golfklasse verbraucht ungefähr 15 kWh auf 100 km. Mit dem aktuellen Strommix werden dafür etwa 8 Kilogramm CO2 emittiert. Auf einen Kilometer bezogen also 80 g CO2, ein Wert, der einem Verbrauch von 3 Litern Diesel bei einem konventionellen Fahrzeug entspricht. Wirklich gewinnen kann die Umwelt also nur dann, wenn Elektrofahrzeuge, die Verbrenner ersetzten, mit Strom aus Erneuerbaren Energien geladen werden.

  

Das geht nicht nur über einen Ökostromtarif zuhause, sondern auch mit Park- und Ladestationen, die direkt Photovoltaikanlagen und Windkraftanlagen nutzen. Erste Musteranlagen sind bereits in Betrieb und der Ausbau wird auch hier voranschreiten, auf Grund des Flächenbedarfs sind dem allerdings in Siedlungsgebieten und Städten Grenzen gesetzt. 

Können unsere Stromnetze überhaupt 1 Mio. Elektrofahrzeuge, wie für 2020 von der Bundesregierung gewollt, mit Ladestrom versorgen?

Die gute Nachricht: Unsere Stromversorgung wird bis 2020 nicht zusammenbrechen. Aber ein Ausbau der Energietrassen und eine intelligente Steuerung von Erzeugung, Speicherung und Verbrauch (das sogenannte Smart Grid) sind mittelfristig unumgänglich. Ein Elektrofahrzeug, das im Jahr 25.000 km zurücklegt, verbraucht ungefähr so viel Strom, wie ein Vierpersonenhaushalt im selben Zeitraum. Wenn dieser zusätzliche Bedarf an Energie immer genau zu den Spitzenzeiten abgerufen werden sollte, könnte es in der Tat zu Lastspitzen kommen, die das Stromnetz nicht tragen kann. Wenn die Ladevorgänge allerdings zu verbrauchsarmen Zeiten, zum Beispiel in der Nacht durchgeführt werden, könnte das Netz damit sogar entlastet werden, da zu diesen Zeiten häufig ein Überangebot an Energie vorliegt.

 

 


Ein Elektrofahrzeug zu fahren ist bereits heute ökologisch sinnvoll

Der elektrische Antrieb hat von der Ladung der Batterie bis zum Vortrieb durch die Räder einen Wirkungsgrad von 60 bis 70 Prozent, während ein Verbrennungsantrieb vom Tank zum Rad bestenfalls 22 Prozent erreicht. Hinzu kommt, dass der Wirkungsgrad des Elektroantriebs fast unabhängig ist von Geschwindigkeit, Drehzahl und Verkehrssituation.

Elektro-Antrieb mit deutlich höherem Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad des Verbrennungsantriebs jedoch ist stark drehzahlabhängig und kann gerade im Stadtverkehr nochmal die Hälfte der Prozentpunkte einbüßen. An diesen Wirkungsgraden ist auch durch neue Technologien nicht viel zu ändern, da die physikalischen Grenzen eindeutig definiert sind. Demgegenüber sorgt aber der Ausbau Erneuerbarer Energien sehr schnell für eine deutlich bessere Gesamtbilanz beim Elektroantrieb - und das, ganz ohne das Zutun des Fahrers.

Nutzung Erneuerbarer Energien ist entscheidender Faktor

Wer schon einmal ein Elektrofahrzeug gefahren hat, ist in aller Regel von dem hohen Drehmoment des Elektromotors, das bei jeder Drehzahl sofort zur Verfügung steht, begeistert – keine Verzögerung, kein Schlupf, kein Schalten mehr. Und wenn es gerade nicht vorwärts geht, an der Ampel oder im Stau, verbraucht der Motor keine Energie. Noch besser: Beim Abbremsen oder bergab Fahren kann der Motor als Generator arbeiten, bremst das Fahrzeug sanft und lädt dabei die Batterie.

E-Fahrzeug am Wiesenrand.
Ausblick aus einem Elektrofahrzeug in eine Allee.

Die Herkunft des getankten Stroms entscheidet über die Umweltverträglichkeit des Elektrofahrzeugs

Ob in Deutschland oder anderswo – der Strommix entscheidet über die Emissionen der E-Mobilität.

Strommix in Deutschland

Deutschland setzt bei der Erzeugung von Strom auf mehrere sogenannte Primärenergieträger. Insgesamt wurde 2015 in Deutschland 583.000.000.000 kWh erzeugt, dabei wurden 312.000.000 t CO2 in die Atmosphäre entlassen. 

Im Mittel wurde also für jede Kilowattstunde (kWh) 535 g CO2 emittiert. Dabei nehmen die Kernenergie und die regenerativen Energien eine Sonderrolle ein, da sie praktisch keine atmosphärischen Schadstoffemissionen verursachen. Der Anteil der Kernenergie wird im Rahmen der Energiewende weiter abnehmen und soll 2022 Null werden, während die erneuerbaren Energien ausgebaut werden.

Grafik Strommix in Deutschland.

Der völlige Verzicht auf fossile Energieträger ist in Deutschland derzeit kaum möglich, aber für die Zukunft nicht unrealistisch. Voraussetzungen dafür sind der Ausbau der Stromnetze und der Einsatz effizienter Energiespeicher. Dies ist unumgänglich, da in Deutschland hauptsächlich Wind- und Solarenergie als erneuerbare Energien genutzt werden, diese fallen aber leider nicht immer genau dort und zur rechten Zeit an, wo gerade Energie benötigt wird. 

Andere Länder, anderer Strommix

In Frankreich fallen für jede erzeugte Kilowattstunde Strom weniger als 70 g CO2 an. Das liegt am vor allem am Einsatz der Kernenergie, die mit  etwa 76 % Anteil an der Stromerzeugung mehr als den kompletten Grundlastbedarf abdeckt. Die erneuerbaren Energien tragen in Frankreich „nur“ 16 Prozent bei, aber das soll sich ändern, denn auch Frankreich hat eine „Energiewende“ beschlossen, wenn auch in weit geringerem Umfang, als das in Deutschland der Fall ist.

In Norwegen wird der Strom fast ausschließlich mit Wasserkraft erzeugt (ca. 96 %), absolut erzeugt Norwegen sogar 20 Prozent mehr Strom als im Land verbraucht wird. Da sich Wasserkraft auch noch hervorragend in Stauseen speichern lässt, ist das Land energieautark und muss für die Stromerzeugung nicht auf eigene Erdölförderung zurückgreifen. Damit sind Elektrofahrzeuge in Norwegen aus ökologischer Sicht unschlagbar. Das sehen auch Regierung und Bevölkerung so: In Norwegen hatten über 18 % der in 2015 neu zugelassenen PKW einen Elektroantrieb.

Smart Grid

Unter Smart Grid versteht man in Bezug auf Energienetze ein intelligentes selbststeuerndes Stromnetz, das die Entnahme- und Einspeisepunkte steuern kann, um zu jeder Zeit ausreichend Energie an alle Verbraucher zu liefern und ebenso die dezentral erzeugten Strommengen, zum Beispiel aus Windkraft oder Photovoltaik, aufnehmen kann.

Die Steuerung kann nach dem Marktprinzip über einen flexiblen Preis pro Kilowattstunde erfolgen. Das funktioniert mit der Stromabgabe genauso, wie mit der Einspeisung, für die eine flexible Vergütung berechnet wird. Damit die flexiblen Tarife wirklich genutzt werden können, müssen die Haushalte über intelligente Geräte verfügen, die mit dem Stromnetz kommunizieren können. So kann eine Waschmaschine am Nachmittag beladen werden mit dem Auftrag, bis zum nächsten Morgen um 9 Uhr die Wäsche gewaschen zu haben. Die Waschmaschine fragt nun das Stromnetz, wann der günstigste Strompreis angeboten wird, bucht die benötigte Energiemenge vor und startet zum angegebenen Zeitpunkt den Waschvorgang. Viele Verbraucher im Haushalt könnten so für eine Reduzierung der Lastspitzen und einen gleichmäßigeren Energiebedarf sorgen. Zusätzlich spart der Verbraucher, da er günstigere Preise kurzfristig nutzen kann.

 

 

Einige Verbraucher sind allerdings nicht so flexibel, was die Betriebszeiten angeht. Eine Klimaanlage soll ja genau dann laufen, wenn Kühlung benötigt wird. An dieser Stelle sind Stromspeicher, die auch in Haushalten installiert werden können, eine Lösung sein. Besonders im Zusammenwirken mit erneuerbaren Energien, die eben auch nicht immer dann produziert werden, wenn der Bedarf da ist, können damit das Netz stabilisiert und Kosten gespart werden. Erste Hausspeicher wie die Powerwall von Tesla sind bereits am Markt verfügbar.

Wird nun in einen Haushalt auch noch ein Elektrofahrzeug mit einem vergleichsweise hohen Energiebedarf und hoher Speicherkapazität integriert, bedeutet das nicht zwangsläufig, dass das Netz zusätzlich belastet wird, im Gegenteil. Der Ladevorgang kann von der Wallbox (die heimische Ladestation) so gesteuert werden, dass über Nacht, wenn das Stromangebot höher als die Nachfrage ist, zu einem sehr günstigen Tarif geladen wird.

Im Idealfall könnte zu Spitzenlastzeiten auch wieder Strom vom Auto ins Netz zurückgespeist werden, natürlich gegen eine angemessene Vergütung.