Auch wenn Batterien ein umstrittenes Thema sind, setzen die meisten Hersteller und Gesetzgeber auf batteriebetriebene Elektrofahrzeuge, weil sie Vorteile gegenüber anderen Alternativen haben. Dieser Artikel untersucht, warum Batterien die Zukunft der Mobilität sind und eine Schlüsselrolle für erneuerbare Energien spielen.
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Anfang des Jahres kritisierte eine viel diskutierte Studie des Münchner Wirtschaftsforschungsinstituts Ifo Elektroautos wegen ihres ökologischen Fußabdrucks. Die Studie behauptete, dass Elektrofahrzeuge mehr CO2 produzieren als Dieselfahrzeuge. Allerdings standen die Autoren der Studie mit ihrer Meinung ziemlich allein da. Dennoch hat sie eine große Diskussion über die Sinnhaftigkeit von Batterien ausgelöst, insbesondere im Vergleich zu anderen Alternativen. Verschiedene Publikationen, wie die berühmt-berüchtigte und inzwischen widerlegte "Schwedenstudie", verbreiteten das Gerücht von der umweltschädlichen Batterie mit bis zu 17t CO2-Ökofußabdruck. Neben dem Umweltaspekt, der gerade durch das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI weitgehend entschärft wurde, stellt sich natürlich auch die Frage der Wirtschaftlichkeit.
Im folgenden Artikel wird detailliert untersucht, warum Batterien die Zukunft der Mobilität sind und eine Schlüsselrolle für erneuerbare Energien spielen.
Die klassischen Antriebstechnologien - Benzin- und Dieselmotoren - haben uns über ein Jahrhundert lang sehr gute Dienste geleistet. Doch nun, im 21. Jahrhundert, haben sie ihre zentrale Rolle in der Energieerzeugung verloren, sowohl in der Mobilität als auch als Stromerzeuger. Effizienzsprünge sind nicht mehr möglich, weshalb der Elektromotor in Kombination mit Batterien den Verbrennungsmotor bereits in vielerlei Hinsicht übertrumpft.
Ein Verbrennungsmotor ist hochkomplex und besteht aus rund 2.500 verschiedenen Bauteilen, die entwickelt, gefertigt und montiert werden müssen. Im Gegensatz dazu besteht ein Elektromotor aus nur etwa 250 Teilen. Hinzu kommen unzählige Verschleißteile und notwendige komplexe Getriebe. Nicht umsonst befürchten die After-sales Abteilungen und Werkstätten einen deutlichen Umsatzrückgang als Folge des Übergangs zur E-Mobilität. Wenn ein Fahrzeug rekuperieren kann (Energierückgewinnung), verschleißen zum Beispiel die Bremsen weniger. Einer von vielen Gründen, warum Werkstattbesuche und erforderliche Wartungsarbeiten insgesamt abnehmen werden. Außerdem führen weniger Bauteile einfach zu geringeren Wartungskosten. Volkswagen spricht von einem Rückgang der Kundendienstkosten um 20-30%. Da batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) im Betrieb deutlich günstiger sind, muss die Bewertung auf einer Kostenanalyse beruhen, die nicht nur die Anschaffungskosten, sondern auch die Betriebskosten einbezieht. Nach diesem Ansatz werden die Vorteile von BEVs deutlich.
Nicht erst seit dem Abgasskandal steht der Verbrennungsmotor im Hinblick auf die Luftverschmutzung in der Kritik. Beim Verbrennungsprozess in Automotoren entstehen schädliche Gase und Feinstaub aus Benzin oder Diesel. Benzinmotoren stoßen mehr CO2 aus, Dieselmotoren verursachen zusätzlich besonders hohe Werte an Rußpartikeln (Feinstaub) und Stickoxiden. Dies hat direkte (Stadtsmog) und indirekte (Klimawandel) Folgen.
Die Luftverschmutzung durch Autos ist bereits so hoch, dass in verschiedenen Großstädten Fahrverbote verhängt wurden oder diskutiert werden. Gerade im Hinblick auf lokale Emissionen haben batterieelektrische Fahrzeuge einen unschlagbaren Vorteil: keine Emissionen im Betrieb.
Wenn es um den ökologischen Fußabdruck von Batterien geht, müssen zwei Hauptaspekte berücksichtigt werden: die Batterieproduktion und die Energiequelle. Die Gewinnung von Rohstoffen und die Produktion von Batteriezellen und -modulen sind für den Großteil der Emissionen verantwortlich. Eine höhere Effizienz bei der Produktion und beim Materialeinsatz hilft nicht nur, die Emissionen, sondern auch die Kosten zu senken. Zudem setzen die Hersteller zunehmend auf eine klimaneutrale Zellproduktion. Durch solche Trends wird der ökologische Koffer, den Batterien schon vor ihrer Inbetriebnahme mit sich herumtragen, kontinuierlich kleiner.
Der zentrale Treiber für die Frage, wann ein Elektroauto ökologischer ist als ein klassischer Verbrennungsmotor, ist der Strommix. Die Berechnungen zur ökologischen Gewinnschwelle von batterieelektrischen Fahrzeugen variieren extrem, je nach Annahmen und einbezogenen Parametern. Eine Analyse des Magazins Edison des Handelsblatts hat unter Annahme von Produktionsstandards und dem deutschen Strommix des Jahres 2017 einen Klimavorteil von BEVs gegenüber Diesel und Benzin ab 50.000 km bzw. 40.000 km errechnet (Batteriegarantie liegt zwischen 160.000 km und 200.000 km). Es ist davon auszugehen, dass sich dieser im Zuge der Energiewende stark zu Gunsten des BEV verschieben wird.
Ein häufig genanntes Argument gegen BEVs ist die angeblich begrenzte Reichweite oder der lange Ladevorgang. Eine naheliegende Lösung, die auch von fast allen Herstellern angeboten wird, ist die Kombination der Batterie mit einem Verbrennungsmotor. Hybride vereinen somit alle positiven und negativen Aspekte beider Technologien. Der Hybrid bietet lokal emissionsfreies Fahren auf kurzen Strecken. Der Verbrennungsmotor kommt auf längeren Strecken zum Einsatz. So weit, so logisch. Das bedeutet aber auch, dass alle Vorteile durch die kombinierten Nachteile aufgewogen werden. Jeder Hybrid ist in der Summe komplexer, da beide Technologien vollständig integriert werden müssen. Außerdem kommt der Fahrer nie in den Genuss der Leistung und des Drehmoments eines reinen Elektromotors - auch das Dröhnen eines V8-Motors ist Geschichte. Es ist klar, dass Hybride nur eine Brückentechnologie auf dem Weg zum reinen Elektroauto sind. Ob es sinnvoll ist, jeden Tag eine komplette alternative Technologie mit sich herumzutragen, erscheint bei einer durchschnittlichen Fahrstrecke von nur 39 km fraglich. Die Analogie mit einem Pferdeanhänger für die ersten Verbrennungsmotor-Autos, mit einem Ersatzpferd darin, falls der Treibstoff einmal ausgehen sollte, scheint passend.
Die Brennstoffzelle, die als große Alternative zu batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen gepriesen wird, kämpft derzeit darum, ihre Nische zu verlassen. Ein Wasserstofffahrzeug ist nichts anderes als ein Elektrofahrzeug, mit dem feinen Unterschied, dass die Brennstoffzelle Brennstoff in Strom umwandelt, während eine Batterie Energie in chemischer Form speichert. Bei einer so genannten "kalten Verbrennung" reagiert ein kontinuierlich zugeführter Brennstoff (z. B. Wasserstoff aus Erdgas) mit einem Oxidationsmittel (z. B. Sauerstoff aus der Luft). Dabei werden elektrische und thermische Energie erzeugt. Das einzige Ergebnis dieser Reaktion ist Wasser. Auf den ersten Blick hat das natürlich erhebliche Vorteile - man kann wie gewohnt tanken. Das würde bedeuten, dass man auch weiterhin das Tankstellennetz nutzen könnte, es würde schnell gehen, und die Reichweite wäre kein Thema mehr.
Nun, das ist ebenso richtig wie falsch. Die heutigen Zapfsäulen können keineswegs für Wasserstoff genutzt werden, was bedeutet, dass eine völlig neue Infrastruktur aufgebaut werden muss - man könnte auch ein Netz von Schnellladesäulen aufbauen, die heute Fahrzeuge in weniger als einer halben Stunde aufladen. Aber auch das ist irreführend, denn BEVs brauchen kaum Tankstellen im herkömmlichen Sinne. Abgesehen von Langstreckenverbindungen werden die Batterien im normalen Tagesgeschäft aufgeladen - bei der Arbeit, beim Einkaufen oder beim nächtlichen Parken. In der Tat sollte das Thema "Tanken" als ein weiterer großer Vorteil von BEVs angesehen werden.
Außerdem kann Wasserstoff nur in flüssiger Form (energieaufwändig in der Herstellung) oder gasförmig unter hohem Druck gespeichert werden. Der Wirkungsgrad (W2W) von BEVs liegt bei 77 Prozent. Brennstoffzellen hingegen erreichen nur einen Wirkungsgrad von 30 Prozent der eingesetzten Energie - die Wahrheit ist also, dass wir für den Betrieb einer Brennstoffzelle mindestens doppelt so viele Windräder oder Solaranlagen bauen müssten wie für ein BEV, um den benötigten "grünen" Strom zu erzeugen.
Neben diesen theoretischen Argumenten gibt es ein ganz praktisches Problem: Bislang ist es keinem Hersteller gelungen, geeignete Brennstoffzellen für die Massenproduktion herzustellen. Die Gesamtzahl der Brennstoffzellenfahrzeuge sales lag 2018 bei rund 17.000 - allein Tesla hat im gleichen Zeitraum 14-mal mehr Fahrzeuge verkauft. Insgesamt ist die Brennstoffzellentechnologie noch nicht einmal annähernd ausgereift und es wird noch Jahre dauern, bis sie erfolgreich in größerem Umfang eingesetzt werden kann. Die Brennstoffzelle wird derzeit als hochpreisige Nische auf dem Automobilmarkt betrachtet, die verschwinden wird, sobald die Batterie alle Marktanforderungen erfüllt. Für bestimmte Anwendungen könnte sie jedoch eingesetzt werden. Zu diesem Schluss kommt auch die Volkswagen AG in ihrem Artikel zum Thema Wasserstoff oder Batterie.
Eines ist sicher: Das Elektroauto ist nicht mehr aufzuhalten, denn es passt perfekt in die zukünftige Welt der dezentralen Energieversorgung und moderner Mobilitätskonzepte, genauso wie es die Digitalisierung in Wirtschaft und Gesellschaft widerspiegelt. Zu eklatant sind die Vorteile des Elektroantriebs. Elektroautos haben einen großen Vorteil gegenüber Verbrennungsmotoren. Sie haben das Potenzial, ihren CO2-Fußabdruck deutlich stärker zu reduzieren, als es Fahrzeuge mit fossilen Brennstoffen jemals könnten. Damit sind sie die beste Antwort auf eine der größten Herausforderungen unserer Zeit, den Klimawandel.
Abgesehen von rationalen Argumenten wird sich kaum jemand, der jemals ein BEV gefahren ist, über das Fahrerlebnis beschweren können - unglaubliche Beschleunigung dank sofortiger Drehmomententfaltung, exzellentes Handling und Reaktionsvermögen aufgrund des niedrigen Schwerpunkts. TWAICE unterstützt Unternehmen aller Branchen mit vorausschauender Batteriesoftware Analytik , die auf digitalen Zwillingen basiert. Wir versetzen unsere Kunden in die Lage, Batteriesysteme effizienter und nachhaltiger zu entwickeln und zu nutzen und sie gleichzeitig zuverlässiger und langlebiger zu machen. Präzise Vorhersagen des Batteriezustands und der Alterung optimieren die Batterieentwicklung und -nutzung erheblich. Die exakte Bestimmung des aktuellen Zustands ermöglicht auch die Zertifizierung von Batterien für die Wiederverwendung und die 2. Lebensdauer.
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