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E-Mobilität
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Was ist eigentlich E-Mobilität?

Unter Elektromobilität wird der Antrieb von Fahrzeugen im Personen- und Güterverkehr durch elektrische Energie verstanden. Im Hinblick auf eine zukünftige Unabhängigkeit von Erdöl als Energielieferant kann sie zu einem entscheidenden Baustein werden und so einen bedeutenden Beitrag zum Klimaschutz leisten. Die Alltagstauglichkeit elektrisch betriebener Fahrzeuge wurde durch zahlreiche Serienfahrzeuge verschiedener Automobilhersteller in den vergangenen Jahrzehnten nachgewiesen. Elektrofahrzeuge sind leise, haben einen geringen Energieverbrauch und erzeugen während des Fahrens keine Emissionen. Zudem ist es möglich, die Bremsenergie zu nutzen, um den Stromspeicher während der Fahrt aufzuladen. Dies minimiert nicht nur den Verschleiß der Bremsbeläge, es führt auch zu deutlichen Effizienzsteigerungen bei häufigem Anfahren und Abbremsen.

Im Bereich der Stromspeicher dominieren derzeit Lithium-Ionen-Batterien den Markt. Wenn diese durch Kopplung mit dem Stromnetz aufgeladen werden können, spricht man von Akkumulatoren. Diese werden sowohl in Mobilgeräten, als auch in Mobilitäts-Anwendungen verwendet. Unter anderem liegt der Erfolg dieses Speichertyps darin, dass er bezüglich Lebensdauer, Energiedichte und Zuverlässigkeit anderen Zelltechnologien weit voraus ist. Darüber hinaus ist davon auszugehen, dass die Kosten für Lithium-Ionen Akkus in den kommenden Jahren weiter sinken. Parallel wird der Preis für konventionelle Fahrzeuge unter anderem durch europäische Emissionsvorgaben zunehmend steigen. Diese Entwicklungen werden die Wettbewerbsfähigkeit positiv beeinflussen.

Auch die Ladeinfrastruktur wird stetig ausgebaut. Stand 1.Januar 2022 gibt es allein in Deutschland 52.103 öffentliche Ladepunkte. Ungefähr ein Siebtel hiervon sind Schnellladepunkte, die Elektrofahrzeuge besonders schnell aufladen können. Es ist aber auch möglich, sein Fahrzeug ganz bequem zuhause oder am Arbeitsplatz über eine Heimladestation, eine sogenannte Wallbox, aufzuladen. Diese sollte aber unbedingt von einem Fachmann installiert werden.

Bei der Elektromobilität besteht aktuell noch ein sehr dynamischer Markt: So besitzen beispielsweise neue Fahrzeugmodelle Reichweiten von mehreren hundert Kilometern, es werden Konzepte zur Entlastung des Stromnetzes mit Hilfe großer Fahrzeugflotten ausgearbeitet und Hybridfahrzeuge vorgestellt, die Vorteile verschiedener Antriebsformen miteinander kombinieren.

Vorteile gegenüber Verbrennungsmotoren

Elektroautos fahren emissionsfrei

Elektroautos erzeugen im Betrieb im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren keine Abgase. Um diesen Vorteil in vollem Umfang ausspielen zu können, ist es wichtig, dass Elektrofahrzeuge nach Möglichkeit mit Strom aus erneuerbaren Energien geladen werden.

Niedrige Steuerlast und Versicherungsbeiträge

Elektrofahrzeuge werden aufgrund ihres geringen CO2-Ausstoßes staatlich gefördert. Dies erfolgt durch eine steuerliche Vergünstigung. Bei reinen Elektrofahrzeugen entfällt im Falle einer Erstzulassung für das Fahrzeug für einen Zeitraum von zehn Jahren die Kfz-Steuer.

Elektromotoren sind weniger wartungsintensiv als Verbrennungsmotoren

Die Werkstattkosten von Elektrofahrzeugen liegen bis zu 35 Prozent unter denen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Geringerer Bremsverschleiß, kein Austausch von Auspuffanlage und Kupplung, keine Lichtmaschine, Luftfilter, kein Keilriemen, Katalysator und Vergaser, dazu eine sehr lange Motor-Lebensdauer sowie der Wegfall von Ölwechseln führen zu enormen Einsparungen bei den Wartungskosten.

Nutzung von Bremsenergie mittels Rekuperation

Wird das Elektrofahrzeug während der Fahrt abgebremst, kann die entstehende Bremsenergie genutzt werden, um den Akkumulator wieder aufzuladen. Dies verringert den Energieverbrauch und erhöht gleichzeitig die Lebensdauer der Bremsbeläge.

Maximales Drehmoment ab den ersten Umdrehungen

Elektromotoren können bereits aus dem Stand ihr maximales Drehmoment abrufen. Dadurch lassen sich Elektrofahrzeuge überdurchschnittlich schnell beschleunigen. Darüber hinaus wird ein Fahrbetrieb mit hohem Komfort ermöglicht, der Kuppeln und Schalten unnötig macht.

Herausforderungen für die E-Mobilität

Geringere Reichweite

Viele derzeit auf dem Markt etablierte reine Elektroautos besitzen je nach Fahrzeugtyp derzeit noch eine Reichweite, die nicht der von vergleichbaren Verbrennern entspricht. Für den Stadtverkehr ist dies allerdings mehr als ausreichend und die Reichweiten von neu auf den Markt kommenden Modellen nehmen stetig zu. Hinzu kommt, dass die Fahrzeuge an immer mehr Punkten in Deutschland und weltweit schnell und einfach geladen werden können.

Lange Ladezeiten

Abhängig von der Kapazität und Leistung einer Fahrzeugbatterie kann ein Ladevorgang bis zu 8 Stunden dauern. Relativ neu auf dem Markt sind sogenannte Schnellladestationen, die die Ladezeit erheblich verkürzen ohne dabei den Akku anzugreifen.

Geringe Verkaufszahlen

In den vergangenen Jahren sind die Absatzzahlen von Elektrofahrzeugen enorm angestiegen und in Deutschland werden momentan bereits mehr Elektroautos verkauft als Dieselfahrzeuge. Dies liegt zum einen an staatlicher Förderung, zum anderen aber daran, dass Automobilhersteller immer strengere Grenzwert für den CO2-Ausstoß ihrer Gesamtflotte einhalten müssen. Seit dem Jahr 2021 beträgt dieser 95 Gramm CO2 pro Kilometer, was mit „normalen“ Verbrennungsmotoren kaum zu erreichen ist. Bei Nichteinhaltung drohen hohe Geldbußen.

Hohe Anschaffungskosten

Die Herstellung von leistungsfähigen Batterien ist derzeit noch sehr kostenintensiv. Die Fahrzeughersteller haben jedoch für dieses Problem unter anderem das Batterieleasing als neues Vertriebsmodell entwickelt: Das Fahrzeug wird verkauft, die Batterie jedoch nur verleast.

Zu wenig Lademöglichkeiten

Vor allem für Autofahrer, die keinen eigenen Garagenstellplatz mit integrierter Lademöglichkeit besitzen, stellt der Betrieb eines Elektrofahrzeugs ein Problem dar. Diese sind auf das Laden des Fahrzeugs beim Arbeitgeber oder an öffentlicher Ladeinfrastruktur angewiesen und dementsprechend daran interessiert, die Ladezeiten in Zeitfenster zu legen, wo das Fahrzeug sowieso steht, beispielsweise beim Einkaufen oder während der Arbeitszeit.

Elektrofahrzeug laden: Welche Möglichkeiten gibt es in Deutschland?

Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge

Die Anzahl der Elektrotankstellen in Deutschland ist in den letzten Jahren stark gestiegen, nicht zuletzt aufgrund der steigenden Nachfrage nach Elektrofahrzeugen. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen einer konventionellen Ladung, einer Schnellladung sowie – in Deutschland kaum verbreitet – dem Fahrzeugbatteriewechsel.

Bei einem konventionellen Ladevorgang kann das Fahrzeug theoretisch zu Hause an einer Steckdose aufgeladen werden. Dies sollte aber nach Möglichkeit vermieden werden, da Haushaltsteckdosen nicht dafür ausgelegt sind, über einen langen Zeitraum hohe Leistungen zur Verfügung zu stellen. Bei niedrigen Temperaturen sollte der Ladevorgang möglichst unmittelbar nach Fahrzeugstillstand durchgeführt werden, da bei niedrigen Batterietemperaturen der Ladevorgang nicht mehr akkuschonend erfolgt.

Seit Anfang 2013 ist in Europa der Typ2-Stecker als Standard an Normalladestationen und in Fahrzeugen vorgesehen. Dieser kann sowohl stations- als auch fahrzeugseitig zum Schutz gegen unbefugtes Entfernen und Diebstahl verriegelt werden und ist anders als herkömmliche Haushaltssteckdosen (Schu-Ko) für dauerhaft hohe Ströme ausgelegt. Er wird für Ladeleistungen bis 22 kW eingesetzt. Alle Ladesäulen, die noch schnellere Leistungen realisieren, werden Schnellladesäulen genannt. Diese besitzen standardmäßig einen sogenannten CCS-Stecker: hierbei handelt es sich um einen Typ2-Stecker, der um zwei zusätzliche Gleichstrom-Steckerpolen erweitert worden ist. Schnellladesäulen machen derzeit etwa 15 Prozent der Lademöglichkeiten in Deutschland aus, ihre Verbreitung nimmt aber stetig zu. Über die Hälfte der derzeit verbauten Ladesäulen stellt Ladeleistungen von 22 kW zur Verfügung. Bei den restlichen 35 Prozent lassen sich momentan nur 11 kW oder sogar weniger realisieren.

Die Zukunft der Ladesäulen

Die nächste Generation von sogenannten Ultra-Schnellladesäulen soll eine Ladeleistung von 150 bis 350 kW unterstützen. Damit können auch große Akkus innerhalb von 15 Minuten fast vollständig geladen werden. Bei längeren Stillstandzeiten empfiehlt es sich allerdings, das Fahrzeug konventionell aufzuladen, da so zwischen den einzelnen Batteriezellen ein Spannungsausgleich gewährleistet ist. Hierdurch wird die nutzbare Kapazität der Batterie nicht verringert.

Wallboxen – Schnelleres Laden im privaten Bereich

Etwa 90 Prozent aller Ladevorgänge bei Elektrofahrzeugen erfolgen derzeit noch zu Hause oder am Arbeitsplatz. Hier können Wandladestationen, sogenannte Wallboxen, installiert werden, um höhere Ladeleistungen zu ermöglichen, als dies durch normale Haushaltssteckdosen realisiert werden könnte. Verschiedene Förderprogramme auf Bundes- oder Länderebene unterstützen den Kauf.

Hersteller von Ladesäulen

Mit der Ladesäulenverordnung hat die Bundesregierung den Ausbau der Ladesäuleninfrastruktur in Deutschland vorangetrieben. Dennoch empfiehlt es sich, vor Anschaffung einer Ladesäule eine eingehende Bewertung des verfügbaren Angebots vorzunehmen. Es bestehen teilweise große Qualitätsunterschiede. Minderwertig verarbeitete Ladesäulen etwa beginnen bereits nach kurzer Zeit zu rosten, Wackelkontakte an Steckverbindungen sowie fehlende Fehlerstromschutzschalter führen zu Problemen beim Ladevorgang. Der Preis sollte ein, jedoch nicht das einzige Kriterium bei der Anschaffung einer eigenen Ladesäule sein.

Bezahlen an öffentlichen Ladesäulen

Die vor wenigen Jahren noch stark heterogenen Bezahlsysteme für Ladevorgänge in Deutschland wurden in den vergangenen Jahren zunehmend optimiert. Wo früher noch viele Regionen und Bezirke über jeweils eigene Bezahl- und Abrechnungssysteme verfügten, werden europaweit immer mehr vereinheitlichte Plattformen über sogenannte Roaming-Anbieter angeboten. Hier schließen sich verschiedene Ladesäulen-Betreiber zusammen, wodurch Kunden mit einer einzigen Karte oder App an Ladesäulen vieler verschiedener Betreiber zahlen können. Alternativ kann auch spontan als sogenannte Ad-hoc-Ladung bezahlt werden, indem sich der Nutzer für die Ladesäule vor Ort über sein Smartphone freischaltet und z.B. über Paypal oder per Kreditkarte bezahlt.

Die Registrierung an der Ladesäule läuft häufig über eine App oder RFID-Kennung. Bei letztgenanntem identifiziert sich der Nutzer durch einfaches Vorhalten seiner Mitgliedskarte an der Ladesäule. Hierdurch wird der Zugang freigeschaltet und der Ladevorgang kann starten. Das System erfasst, wie viel Strom der Nutzer über welchen Zeitraum bezieht und leitet diese Daten an den entsprechenden Ladesäulenbetreiber weiter. Über diesen oder den entsprechenden Roaming-Verbund, dem dieser angehört, erfolgt schließlich auch die Abrechnung unbar und ohne zusätzliche Registrierungsverfahren.

Über Internet-Plattformen können zusätzlich weitere sinnvolle Informationen online übermittelt werden. So kann der Nutzer bereits vor seiner Anfahrt zur Ladesäule sehen, ob diese besetzt ist, welche Einschränkungen bezüglich der Öffnungszeiten oder Wartungen bestehen und eventuell welcher Preis pro Kilowattstunde gezahlt werden muss. Auch die Vorab-Buchung eines Zeitfensters für die Ladung ist bei einigen Anbietern möglich.

Elektromobilität: Fahrzeugtypen im Überblick

Grundsätzlich werden bei Elektrofahrzeugen fünf verschiedene Fahrzeugtypen unterschieden:

Reine Elektrofahrzeuge (BEV: Battery Electric Vehicles) werden einzig über einen Elektromotor angetrieben und besitzen einen aufladbaren Akku als einzigen Energiespeicher. Neueste Modelle kommen auf Reichweiten von über 500 km.

Elektrofahrzeuge mit Reichweitenverlängerung (REEV: Range Extended Electric Vehicles) besitzen neben dem Elektromotor und einem Akku ebenfalls einen Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle zur mobilen Aufladung des Akkus während der Fahrt, um dessen Reichweite zu vergrößern. Eine Ladung über das Netz ist hier aber ebenfalls möglich.

Hybridfahrzeuge (HEV: Hybrid Electric Vehicle) besitzen ebenfalls einen Verbrennungs- sowie einen Elektromotor. Allerdings liegt hier der Fokus klar auf dem Verbrennungsmotor. Die Hybridbauweise wirkt sich negativ auf das Gewicht, den Fahrzeugraum sowie auf Leistung und Verbrauch des Fahrzeugs aus. Gleichzeitig sollen hier aber auch die Vorteile der beiden Technologien miteinander kombiniert werden.

Zusätzlich existieren auf dem Markt ebenfalls Plug-In-Hybride (PHEV: Plug-In Hybrid Electriv Vehicle). Hierbei werden in der Regel größere Akkus eingesetzt als bei anderen Hybridfahrzeugen, die nicht mehr nur fahrzeugintern, sondern auch extern geladen werden können.

Den letzten elektrisch betriebenen Fahrzeugtyp bilden Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEV: Fuel Cell Electric Vehicles). Auf diesen Typ gehen wir später ausführlich ein.