Elektroauto

Elektroauto bezeichnet ein durch elektrische Energie angetriebenes Automobil. In den letzten Jahren erfährt das Elektroauto wieder gesteigerte Aufmerksamkeit. Es entstand mit diesem Thema der Begriff Elektromobilität, der von Politik und Medien nun häufig gebraucht wird um den Einsatz und die Rahmenbedingungen für Elektrofahrzeuge zu beschreiben.

Die Elektroautos werden in erster Linie nach dem Konzept kategorisiert und benannt, wie dem Elektroantrieb die notwendige elektrische Energie zur Verfügung gestellt wird:

Zumeist wird die Antriebsenergie in Form von aufladbaren Akkumulatoren im Fahrzeug mitgeführt, nicht wiederaufladbare Batterien bilden eine Ausnahme (zum Beispiel beim Mondauto). Brennstoffzellenfahrzeuge, serielle Hybridelektrokraftfahrzeuge und Fahrzeuge mit dieselelektrischem Antrieb nutzen verschiedene Kraftstoffe als Primärenergie, um daraus den Antriebsstrom herzustellen. Beim seltener anzutreffenden Gyroantrieb wird die Antriebsenergie mechanisch in einem Schwungrad gespeichert, bis sie von einem Generator in elektrische Energie für die Fahrmotoren umgewandelt wird. Solarfahrzeuge gewinnen den Strom direkt aus Sonnenlicht mittels Solarzellen auf ihren Oberflächen.

Der Elektroantrieb ist dem weit verbreiteten Antrieb mit Verbrennungsmotoren in vielen Eigenschaften überlegen. Dazu zählen beispielsweise der viel höhere Wirkungsgrad sowie die vorteilhafte Drehmoment- und Leistungscharakteristik des Elektromotors, der zumeist einfachere Aufbau des Antriebsstrangs und die fast vollständige lokale Emissionsfreiheit in Bezug auf Schadstoffe und Lärm. Im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren verfügen aktuell ausgeführte Elektrofahrzeuge jedoch zumeist über erheblich geringere Reichweiten. Dies ist in erster Linie auf die vergleichsweise geringeren Energiemengen zurückzuführen, die beim bisherigen Stand der Technik in Energiespeichern mitgeführt werden können. Die Akkumulatorentechnologie erlebte zwar in den letzten Jahren eine intensive Weiterentwicklung, etwa durch die Anforderungen tragbarer Elektronikgeräte wie Notebooks und Mobiltelefonen, wodurch höhere Energiedichten, ein schnelleres Aufladen und eine höhere Sicherheit erreicht werden konnten. Dennoch verbleibt die Energiedichte von Akkumulatoren immer noch deutlich unter der von Flüssigbrennstoffen wie Benzin.

Derzeit investieren viele Autohersteller aber auch Markteinsteiger erhebliche Entwicklungsressourcen in Elektroautos und bescheinigen ihm Zukunftspotential.

Geschichte

In der Frühzeit der Automobile waren die Elektroautos den Autos mit Verbrennungsmotor insgesamt überlegen. So ist der Wirkungsgrad von Elektromotoren höher als der von Verbrennungsmotoren.

Erst nach 1900 wurden die Fahrzeuge mit Elektromotor von solchen mit Verbrennungsmotor schrittweise verdrängt. Elektrowagen mit ihren schweren Akkus mit langer Ladezeit konnten mit der Reichweite von Wagen mit Kraftstoffmotoren nicht mithalten. Damals wie heute gibt es Elektrokarren, die wie kleine Lkw dem Warentransport in Werksgeländen und auch auf der Straße dienen. Fortschritte bei der Akkutechnik und die Lage der Energiemärkte führten in den neunziger Jahren zu einem neuen Interesse an Elektroautos, die sich in einer Reihe von Prototypen und sogar neuen Modellreihen niederschlägt.

Anfänge

Die Entwicklung des Elektroantriebs bestimmte die Anfänge der Elektroautos wesentlich. Michael Faraday zeigte 1821, wie mit dem Elektromagnetismus eine kontinuierliche Rotation erzeugt werden konnte. Ab den 1830er Jahren entstanden aus den unterschiedlichsten Elektromotoren-Typen und Batterie-Varianten verschiedene Elektrofahrzeuge und Tischmodelle, beispielsweise von Sibrandus Stratingh und Thomas Davenport. Eine 1836 erfundene Batterie war das Daniell-Element, 1839 folgte eine verbesserte Batterie von William Grove und ab 1860 gab es wiederaufladbare Bleiakkumulatoren.

Als Gustave Trouvé 1881 auf der Internationalen Elektrizitätsausstellung ein dreirädriges Automobil vorstellte, war das Elektroauto praxisreif.

Am 29. April 1882 führte Werner Siemens in Halensee bei Berlin einen elektrisch angetriebenen Kutschenwagen, Elektromote genannt, auf einer 540 Meter langen Versuchsstrecke vor. Es war der erste Oberleitungsbus der Welt.

Die große Zeit der Elektroautos (1892–1940)

Um 1900 waren in den USA 40 % der Automobile Dampfwagen, 38 % Elektrowagen und 22 % Benzinwagen. In New York gab es 1901 sogar 50 % Elektroautos und 30 % Dampfwagen; die restlichen waren Naphta-, Acetylen- und Pressluftwagen. Der Höhepunkt der Elektroautowelle wurde 1912 erreicht: 20 Hersteller bauten 33.842 Elektroautos.^[3]

Bekannte US-Elektroautohersteller dieser Zeit waren Detroit Electric, Columbia Automobile Company, Baker Motor Vehicle und Studebaker Electric.

Allein die Firma Detroit Electric produzierte von 1907 bis 1941 insgesamt 12.348 Elektroautos und 535 Elektro-LKW.^[4]

Im Jahr 1900 trat auch der in der Elektrobranche tätige Ferdinand Porsche auf der Weltausstellung in Paris mit einem Elektrowagen in das Rampenlicht der Öffentlichkeit, den er im Auftrag von Lohner konstruiert hatte. Der Lohner-Porsche verfügte über Radnabenmotoren an den Vorderrädern. Porsche sah den größten Vorteil des Elektroantriebs darin, dass weder Getriebe noch sonstige mechanische Elemente zur Kraftübertragung erforderlich sind.

1905 wurde in Turin die Società Torinese Automobili Elettrici (STAE) gegründet, die eine Lizenz der Compagnie Parisienne des Voitures Electriques nutzte.^[5]

Historische Geschwindigkeitsrekorde

Den ersten Geschwindigkeitsrekord für ein Landfahrzeug stellte der französische Autorennfahrer Gaston de Chasseloup-Laubat am 18. Dezember 1898 mit dem Elektroauto Jeantaud Duc von Charles Jeantaud in Achères, Departement Yvelines nahe Paris auf. Die erreichte Geschwindigkeit war 62,78 km/h. Dieser wurde am 17. Januar 1899 von dem Belgier Camille Jenatzy am selben Ort mit dem Elektroauto CGA Dogcart mit 66,66 km/Stunde gebrochen. Am selben Tag, am gleichen Ort, holte Gaston de Chasseloup-Laubat mit der Duc und 70,31 km/h den Rekord für sich und Jeantaud zurück. Zehn Tage später ging der Geschwindigkeitsrekord in Achères wieder an den CGA Dogcart, der nun von Camille Jenatzy gefahren wurde, und zwar mit 80,35 km/h. Am 4. März holte Gaston de Chasseloup-Laubat mit dem Jeantaud Duc Profilée sich und Jeantaud zum dritten Mal den Rekord mit 92,78 km/h. Dieser Rekord ging an Camille Jenatzy verloren, der mit seinem Elektroauto La Jamais Contente

als erster Mensch über 100 km/h, nämlich 105,88 km/h fuhr.

Mitteleuropäischer Motorwagen-Verein

1897 fand die Gründungsversammlung des Mitteleuropäischen Motorwagen-Vereins in Berlin statt. Dessen Präsident Oberbaurat a.D. Klose, führte am 30. September 1897 aus: „Als Motorfahrzeuge, welche ihre Energie zur Fortbewegung mit sich führen, machen sich zur Zeit drei Gattungen bemerkenswert, nämlich: durch Dampf bewegte Fahrzeuge, durch Oelmotoren bewegte Fahrzeuge und durch Elektrizität bewegte Fahrzeuge. Die erste Gattung dürfte voraussichtlich in Zukunft hauptsächlich für Wagen auf Schienen und schwere Straßen-Fahrzeuge in Betracht kommen, während das große Gebiet des weiten Landes von Oelmotorfahrzeugen durcheilt werden und die glatte Asphaltfläche der großen Städte wie auch die Straßenschiene von mit Sammlerelektrizität getriebenen Wagen belebt sein wird."^[6]

Übergang (1940–1990)

Eine Nische, in der sie bis heute überlebten, fanden Elektroautos als kleine Lieferwagen für die tägliche Anlieferung von Milchflaschen in Großbritannien und Teilen der Vereinigten Staaten, den milk floats. Vor allem in Großbritannien fuhren über Jahrzehnte einige Zehntausend dieser Wagen im ganzen Land. Die führenden Hersteller von milk floats in Großbritannien im 20. Jahrhundert waren Smith's, Wales & Edwards, Morrison Electriccars, M&M Electric Vehicles, Osborne, Harbilt, Brush, Bedford and Leyland. Mit dem Rückgang der Hauslieferungen blieben nur Bluebird Automotive, Smith Electric Vehicles und Electricar Limited übrig. Smith Electric Vehicles ist (2008) der größte Hersteller von Vans und Lastkraftwagen mit Elektroantrieb.

In Berlin wurden 1953 Briefkastenentleerungsfahrzeuge für die Post mit Elektroantrieb in Betrieb genommen.^[7]

In den Vereinigten Staaten überlebten Elektrofahrzeuge als so genannte Nachbarschaftsfahrzeuge. Hier handelt es sich um kleine Fahrzeuge, die wegen geringer Geschwindigkeit erleichtert zugelassen werden.^[8] Ein großer US-Hersteller für leichte Personentransporter ist die Firma Global Electric Motorcars.

Renaissance (1990 bis heute)

Bestrebungen, Elektromotoren im Automobilbau für den Antrieb einzusetzen, wurden verstärkt nach der durch den Golfkrieg ausgelösten Ölkrise der 1990er Jahre und dem danach wachsenden Umweltbewusstsein in Angriff genommen, unterstützt von neuen Akkumulatoren, die die Bleiakkus ablösen konnten.

Mit dem Golf CitySTROMer versuchte VW sich zwischen 1992 und 1996^[9] an einer Elektroversion des Golfs. Er war für die großen Energieversorger gedacht und wurde nach nur 120 Stück eingestellt.^[10] Die Daten wurden von der Forschungsstelle für Energiewirtschaft geprüft und ein Wirkungsgrad von 49 % festgestellt. Der Energieverbrauch lag bei rund 25 kWh/100 km^[11]

PSA Peugeot Citroën produzierte zwischen 1995 und 2005 etwa 10.000 elektrisch angetriebene Automobile. Die Produktion musste jedoch eingestellt werden, als die EU die Verwendung von Nickel-Cadmium-Akkus untersagte, die im Elektro-Peugeot zum Einsatz kamen.^[12]

Das neue Angebot eines Berlingo mit elektrischem Antrieb wurde bereits von der Kooperation PSA mit Venturi realisiert.^[13]

Von 1996 bis 1999 baute General Motors mit dem General Motors Electric Vehicle 1, GM EV1 ein Serien-Elektromobil in einer Auflage von etwa 1100 Stück. Nicht nur die Produktion dieser beiden, sondern auch anderer Elektroautos wurde, so die Behauptung der jeweiligen Hersteller, aus „mangelnder Nachfrage“ eingestellt. Im Widerspruch dazu steht das Angebot von Umweltschutzorganisationen und -aktivisten, große Auflagen abzunehmen. Da die Fahrzeuge den Endabnehmern ausschließlich auf Leasing-Basis überlassen wurden, konnte GM nach einem Politikwechsel einer Vertragsverlängerung widersprechen und die noch voll funktionstüchtigen Wagen – teilweise zwangsweise – einziehen und verschrotten lassen. Vereinzelt sehen Anhänger des Konzepts Elektroauto die Ursache für den bisher nur geringen Markterfolg in Verschwörungstheorien und werfen beispielsweise der Automobilindustrie vor, auf Druck der Öl-Interessengruppen („Öl-Mafia“) das Elektroautoprojekt vorzeitig aufgegeben zu haben. 2009 geriet General Motors nicht zuletzt wegen einer zu verbrauchsintensiven Flotte in finanzielle Probleme und will nun wie weltweit auch andere Autohersteller ab 2010 Hybridautos^[14] fertigen.

Ab 2004 wurden vor allem von kleineren, unabhängigeren Firmen Elektroautos entwickelt, wie beispielsweise der Sportwagen Tesla Roadster oder der Elektro-Porsche (Greenster) von Ruf. Viele etablierte Hersteller kündigten Neuentwicklungen an (siehe auch Liste der Elektroautos). Weiterentwickelt wird auch das Hybridauto, das einen Verbrennungsmotor mit dem Elektromotor kombiniert. Fachleute sehen diese Technik jedoch nur als Übergangslösung hin zum reinen Elektromotor.

Marktentwicklung

Studien gehen davon aus, dass die Ära des Verbrennungsmotors aus Kostengründen zu Ende geht und er eventuell durch den Elektromotor ersetzt wird.^[14][15] Der Vorstandsvorsitzende von VW Martin Winterkorn sieht im Elektroauto die Zukunft der Automobilindustrie.^[1] Teilweise wird schon ein Elektroauto-Boom gesehen, wobei der prognostizierte Marktanteil bei VW für 2020 auf nur 2 bis 3% geschätzt wird.^[16] Auch Daimler-Entwicklungsvorstand Thomas Weber meint, dass der Elektroantrieb die Zukunftstechnologie schlechthin sei.^[2]

Elektroautos in Europa

Die britische Labour-Regierung verkündet einen Plan, der die Einführung von Elektroautos durch massive staatliche Fördermaßnahmen unterstützen und damit die CO₂-Ziele erreichen helfen soll.^[17]

Der Markt für Elektroautos ist entgegen der Medienpräsenz des Themas gering. Derzeit sind in Deutschland 1588 solcher Fahrzeuge zugelassen. Bei insgesamt 3,8 Mio Neuzulassungen 2009 wurden nur 162 Elektroautos neu in den Verkehr gebracht (2008: 36 Neuzulassungen).^[18][19][20]

In Deutschland sollen bis 2020 laut eines Beschlusses der Bundesregierung aus dem Jahr 2009 eine Million Elektroautos fahren.

Elektroautos in China

Wie die New York Times Anfang 2009 meldete, hat die chinesische Regierung einen Plan angenommen, der China binnen drei Jahren zum Weltmarktführer in der Produktion von teilweise und gänzlich mit Elektroenergie betriebenen Kraftfahrzeugen machen soll.^[21] Führend sind in China dabei die Unternehmen BYD (Shenzhen) mit den Modellen f3DM (Dualmodus) und e6 sowie Geely (Hangzhou) mit dem Elektro-Modell Panda. In Hongkong wurde 2009 das Elektroauto MyCar vorgestellt, das von der EuAuto Technology Limited zusammen mit der Hongkong Polytec University entwickelt wurde. Das ebenso zur Hongkonger Mei Lun Group gehörende Unternehmen Bente produziert mehrere Elektroautos in der Provinz Anhui.

In China hat die Regierung im Jahr 2008 eine Kampagne unter dem Motto „Zehn Städte, Eintausend Fahrzeuge“ gestartet.^[22] Mit dem Plan einer Inbetriebnahme von 1.000 Fahrzeugen jedes Jahr in mindestens zehn Städten sollen die Menschen zum Kauf von Elektroautos angeregt werden. Am 17. Mai 2010 wurden die ersten 30 Elektroautos vom Typ e6 von BYD als Taxis in Shenzhen in Betrieb genommen. Bis Jahresende soll die Anzahl auf 100 erhöht werden.^[23]

Während der Expo 2010 werden für den Verkehr auf dem Expo-Geände 120 Elektrobusse von Volvo sowie 100 kleinere Elektro-Spezialfahrzeuge NAC der Nanjing Automobile Group mit 4–11 Sitzen eingesetzt. Der Ladevorgang an der Hauptladestelle dauert bei den Bussen 8 Stunden, womit eine Reichweite von 100 Kilometern erreicht wird. Ferner ist der Austausch der Batterien möglich. An den Haltestellen in der Expo-Avenue ist ein kurzzeitiges Aufladen bis zu 5 Minuten möglich. Nach der Expo sollen diese Busse in Shanghai zum Einsatz kommen.

Konzepte und Einsatzgebiete

Die Entwicklung von Elektroautos lässt sich grob in folgende Richtungen unterteilen.

• Industriefahrzeuge: elektrische Lastkarren und automobile Flurfördergeräte sind etabliert und in vielen gewerblichen Bereichen zu finden. Ihr Einsatz findet meist außerhalb des allgemeinen Straßenverkehrs statt, häufig auch innerhalb von Gebäuden. In der Schweiz beherrschen sie an einigen wenigen Orten (zum Beispiel Zermatt – siehe weiter unten) den gesamten Verkehr.
• Die Entwicklung neuer PKW, darunter auch die Leichtelektromobile, die sehr sparsam mit Energie umgehen, damit befriedigende Reichweiten erzielt werden können. Diese Neuentwicklungen können noch in zwei Untergruppen aufgeteilt werden.
  • Stadtfahrzeuge mit einer Höchstgeschwindigkeit von bis zu 60 km/h. Beispiele dafür sind die Fahrzeuge der Firma Global Electric Motorcars, Twike und CityEL. Die letztgenannten sind die meistverkauften Elektro-PKW in Europa. Diese Fahrzeuge benötigen typischerweise im Alltag etwa 4–10 kWh elektrische Energie für eine Strecke von 100 km. Dabei spielen auch Gedanken an eine Anpassung der Fahrzeuge an das Mobilitätsverhalten (hauptsächlich Kurzstreckenverkehr) eine Rolle.
  • Autobahntaugliche Elektrofahrzeuge, die mindestens 60 km/h schaffen. Beispiele dafür sind der Think City, der Lightning GT, Tesla Roadster und der Elektro-Smart. Die Motoren dieser Fahrzeuge haben häufig eine hohe Nennleistung. Diese jedoch wird nicht für den Antrieb und Beschleunigung benötigt, sondern für die komplette Aufnahme der Bremsenergie über den Motor anstatt von mechanischen Bremsen. Die maximale Bremsleistung ist ein mehrfaches der maximalen Beschleunigungsleistung. Der Motor muss deshalb entsprechend ausgelegt werden, damit die Bremsenergie zwecks Reichweitenverlängerung gespeichert werden kann, statt sie in Reibungsbremsen in Wärme umzuwandeln.
• Umbau herkömmlicher Autos zu Elektrofahrzeugen mit dem Ziel, ähnliche Fahr- und Fahrzeugeigenschaften wie mit einem Verbrennungsmotor zu erreichen. Dieser Weg wird vor allem von den französischen Herstellern Renault und PSA (Citroën, Peugeot) beschritten. Diese Fahrzeuge benötigen im Alltag typischerweise etwa 12–20 kWh elektrische Energie für eine Strecke von 100 km. Die in Zusammenarbeit mit ZF sachs und Continental bereits produzierten Fahrzeuge mit hybridem Antrieb sind seit 2005 wegen ihrer Sparsamkeit im städtischen Verkehr bekannt geworden.
• Studien- und Experimentalfahrzeuge sind häufig Prototypen, die mittels modernster Technik akzeptable Reichweiten bzw. Höchstleistungen bei Geschwindigkeit und Beschleunigung erreichen. Zum Beispiel Dragster mit Elektroantrieb, der Keio University Eliica, AC Propulsion tzero, Venturi Fétish, Fisker Karma und Wrightspeed X1. In diese Kategorie fallen auch Solarfahrzeuge, die explizit für Wettbewerbe (zum Beispiel in der Schweiz, in der australischen Wüste oder quer durch die USA) gebaut werden.

Fahrzeugtechnik

Antrieb

Als Antrieb für Elektroautos wird zur Zeit die umrichtergeführte permanentmagneterregte Dreiphasen-Synchronmaschine favorisiert. Synchronmaschinen als Antriebsaggregat besitzen gegenüber Gleichstrommaschinen (mittlerer Leistung) den Vorteil, dass sie keine mechanischen Schleifkontakte für die Kommutierung benötigen, wodurch erstere erheblich weniger verschleißanfällig sind und weniger Wartung benötigen. Der Umrichter arbeitet bei dieser Antriebsart im motorischen Betrieb als Dreiphasen-Wechselrichter, während er bei der Rekuperation im generatorischen Betrieb als Gleichrichter fungiert. Elektromotoren, genauer gesagt, die permanentmagneterregten Synchronmaschinen, gelten als ausgereift.

Elektromotoren stellen im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren über einen weiten Drehzahlbereich ein gleichmäßiges Drehmoment stufenlos zur Verfügung. Dafür sorgen die Antriebsregelkreise in Verbindung mit der Leistungselektronik, die wiederum den oder die Motoren des Fahrzeugs ansteuert. Infolgedessen wird prinzipiell weder ein manuell betätigtes Schaltgetriebe noch ein Automatikgetriebe oder eine Kupplung benötigt. Auch das Rückwärtsfahren ist ohne Schaltgetriebe möglich. Elektromotoren laufen selbstständig an. Ein gesonderter Anlassermotor ist daher genauso wenig erforderlich wie ein Generator („Lichtmaschine“). Allerdings werden Getriebe für eine optimale Drehmomentübertragung auf die Antriebsräder, insbesondere bei Fahrzeugen mittleren und größeren Gewichts (ab cirka 700 Kilogramm aufwärts), durchaus in Betracht gezogen.

Elektromotoren sind einfacher aufgebaut und besitzen erheblich weniger bewegliche Teile als Verbrennungsmotoren. Ölwechsel sind nicht notwendig. Üblicherweise werden als mechanische Lager zur drehbaren Lagerung der Läufer in den E-Motoren Wälzlager mit Fettschmierung vorgesehen. Daher arbeiten elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge hinsichtlich der Antriebseinheit in der Regel wartungsarm. Elektromotoren werden meist luftgekühlt, in einigen Fällen kommt auch Wasserkühlung zur Anwendung. Ein Elektrofahrzeug benötigt keinen Kraftstofftank und keine Kraftstoffpumpe, jedoch einen Fahrregler (Leistungselektronik) und, sofern das Wiederaufladen des Akkusystems an Stromtankstellen für das Fahrzeug vorgesehen ist, einen Akku-Schnelllader.

Die Einsparung an Gewicht durch den Wegfall diverser Baugruppen gegenüber dem Verbrennungskraftmaschinenantrieb wird deutlich überkompensiert durch das hohe Gewicht der Akkus. Die Energiedichte eines Akkus ist erheblich geringer als der Energieinhalt einer gleich schweren Menge Kraftstoff.

Ein Konzept für den Antrieb ist der Radnabenmotor. An den Antriebsachsen sind dabei die Räder mit je einem eigenen Motor innerhalb eines jeden Antriebsrades ausgestattet. Bei dieser Art des Antriebes, entfallen die zentrale Motoreinheit sowie die Antriebsstränge von der zentralen Motoreinheit hin zu den Rädern und vereinfachen so den Gesamtaufbau. Jedoch wird dabei durch eine höhere ungefederte Masse in Kauf genommen und der Motor ist stärker den Umwelteinflüssen ausgesetzt.

Verbrauch und Wirkungsgrad

Die Menge der nötigen Antriebsenergie eines Fahrzeuges ist vor allem von den Parametern Luft- und Rollwiderstand sowie der Fahrzeugmasse abhängig. Die Antriebsart ist als Bestandteil der Fahrzeugmasse ebenfalls relevant, da die Massen von Akkumulatoren und Flüssigtreibstoffen bei gleicher Reichweite des Fahrzeugs unterschiedlich ist (siehe auch Energiedichte von Energiespeichern).

Elektromotoren haben einen sehr hohen Wirkungsgrad und daher weniger Energieverluste als konventionelle Antriebe mit Verbrennungsmotoren. Dies wirkt sich insbesondere im Teillastbetrieb aus. Hier ist der Wirkungsgradunterschied im Vergleich zum Verbrennungsmotor besonders hoch. Da Automobile im Stadtverkehr fast immer mit Teillast fahren, ist der Elektroantriebe hier besonders geeignet. Außerdem verbraucht ein Elektromotor während Fahrzeugstillstands keine Energie. Elektrofahrzeuge können die Fähigkeit besitzen, beim Bremsen durch Nutzbremsung einen Teil der Antriebsenergie zurückzugewinnen. Jedoch müssen dabei Verluste bei der Gewinnung, Übertragung und Speicherung der elektrischen Energie in eine Gesamtbetrachtung einbezogen werden.

Betrachtet man den Wirkungsgrad der Fahrzeuge in Bezug zur direkt zugeführten Energie (zum Beispiel ab Tankstelle beziehungsweise Steckdose), dann entscheidet die Effizienz der im Fahrzeug erfolgten Energieumwandlung über den Wirkungsgrad. Da Elektromotoren typischerweise Wirkungsgrade von 85 % bis 95 % aufweisen, sind sie Verbrennungsmotoren mit Wirkungsgraden von maximal 35 % beim Benzinmotor oder maximal 45 % beim Dieselmotor deutlich überlegen. In Fahrzeugen verwendete Elektromotoren zeigen über die ganze Lastkurve einen sehr guten Wirkungsgrad, während bei Verbrennungsmotoren im Teillastbereich der Wirkungsgrad besonders stark sinkt.

Diese Sichtweise blendet jedoch die Verluste bei der Bereitstellung der elektrischen Energie bezeihungsweise Treibstoffs aus. Will man den Wirkungsgrad des Gesamtsystems "Auto" betrachten, muss man auch die vorgelagerten Verluste bei Energiewandlungen und von Energieübertragungen betrachten. Da die Wirkungsgrade der Stromkraftwerke in Bezug auf den Primärenergieeinsatz, diese sind je nach Kraftwerkstyp verschieden, überwiegend zwischen 30 und 60 % liegen und die Leitungsverluste im Stromnetz zu Buche schlagen, liegt der Primärenergieverbrauch um ein Vielfaches über dem eigentlichen Stromverbrauch. Der Primärenergiefaktor (also die Angabe um wie viel mehr Primärenergie eingesetzt wird, als elektrische Energie genutzt werden kann) liegt in Deutschland gemäß Energieeinsparverordnung bei 2,7. Damit liegt der Wirkungsgrad in Bezug auf den Primärenergieeinsatz von Autos mit Verbrennungsmotoren und Elektromotoren auf ähnlichem Niveau. Dieses Verhältnis verlagert sich jedoch bei zunehmender Erneuerung des Kraftwerksparks zugunsten der Elektrofahrzeuge, weil neuere Kraftwerke höhere Wirkungsgrade haben und weil der Anteil an erneuerbarer Energie im Stromnetz stetig steigt. Völlig unabhängig lässt sich dieses Verhältnis zugunsten des Elektrofahrzeugs gestalten, wenn dessen Betreiber beispielsweise die Energieversorgung des Fahrzeugs aus erneuerbaren Energiequellen sichert, beispielsweise indem er sich in einen Windpark einkauft.

Der Vergleich der Gesamtwirkungsgrade ist sinnvoll, solange ein hoher Anteil fossiler Brennstoffe im Energiemix der Stromerzeugung vorhanden ist. Wird in einem Land, wie zum Beispiel Norwegen der Strom überwiegend aus Wasserkraft gewonnen, spielt der Wirkungsgrad in Bezug auf die Kohlendioxid-Emissionen eine viel kleinere Rolle. Trotzdem, oder gerade bei einem hohen Anteil an regenerativen Energiequellen, ist der Gesamtwirkungsgrad aus wirtschaftlichen Aspekten essentiell, da gerade die regenerativen Energien heutzutage noch teurer als die fossilen sind.

Nutzbremsung

Elektromotoren eignen sich im Generatorbetrieb zur Rückwandlung von Antriebsenergie (kinetische Energie) in elektrische Energie. Diese Funktion der Nutzbremse spart bei häufigem Starten und Stoppen, sowie beim Bergabfahren Energie, die sonst über mechanische Bremsen oder die Motorbremse in Wärme umgewandelt wird. Im Langstreckenverkehr fällt dieser Effekt deutlich geringer aus als im Stadt-/Kurzstreckenverkehr.

Steuerungstechnik

Für die Akkumulatoren kommen Batteriemanagementsysteme (BMS) zum Einsatz, welche die „Lade- und Entladesteuerung, Temperaturüberwachung, Reichweitenabschätzung und Diagnose“^[25] übernehmen.

Emissionen

Elektrofahrzeuge können je nach Primärenergieeinsatz Emissionen für ihren Betrieb vom Fahrzeug weg zu den Kraftwerken verlagern, in denen der Strom für ihren Betrieb produziert wird. Sie können auch insgesamt stark verringert werden, wenn emissionsfreie oder regenerative Primärenergien, wie Windenergie, Photovoltaik oder Bioenergien eingesetzt werden.

Bei Betrachtungen zur Umwelt- und CO₂-Belastung muss die Produktion des für das Auto verwendeten Stroms betrachtet werden. Beispielsweise bedeutet der deutsche Strommix 2007 eine CO₂-Emission von 550 Gramm CO₂ pro kWh. Bei dieser Betrachtungsweise ist die Klimabilanz von Elektroautos in etwa gleich wie bei Autos mit Verbrennungsmotor.^[26] Bei Verwendung von Ökostrom schneiden Elektroautos deutlich besser ab.

Elektroautos sind als Emissionsfreie Fahrzeuge insbesondere dort sinnvoll, wo es gilt, lokale Schadstoffemissionen zu reduzieren (z. B. zur Bekämpfung von Smog). Sie erfüllen die "zero emission"-Vorschriften, die in Kalifornien seit 1990 zur Luftreinhaltung gelten.^[27]

Beim Verkehrslärm lassen sich zum Teil Lärmminderungen erreichen. Elektromotoren sind zumeist sehr leise, was daran liegt, dass sie keine lauten explosionsartigen Verbrennungen zur mechanischen Energieerzeugung, wie zum Beispiel Dieselmotoren, nutzen. Lärmreduzierungen machen sich hier vor allem bei Lastkraftwagen und motorbetriebenen Zweirädern bemerkbar. Die zunehmend dominierenden Reifen-Fahrbahn-Geräusche entsprechen dagegen denen üblicher Antriebe.

Feinstaub-Emissionen durch Reifenabrieb und Bremsvorgänge bleiben erhalten. Letztere werden teilweise durch Energie-Rückgewinnungs-Systeme vermindert.

Energiespeicher

Zentraler Punkt in der Entwicklung von Elektroautos ist der Energiespeicher, da ein Automobil – anders als etwa Schienenfahrzeuge – während der Fahrt nicht mit dem allgemeinen Stromnetz verbunden sein kann. Erst durch leistungsfähige Energiespeicher mit einer hohen Energiedichte können Elektroautos Reichweiten erzielen, die denen von verbrennungsmotorisch angetriebenen Autos ebenbürtig sind. Reichweiten von bis zu 500 km sind nach heutigem Stand realisierbar.

Akkumulatoren

Für die Energiespeicher gibt es verschiedene Konzepte: Favorisiert wird derzeit (2010) der Akkumulator (u. a. NiMH und Li-Ion, Zebra-Batterie).

Verfügbare Akkumulatoren haben zumeist eine relativ kurze Lebensdauer. Diese lässt sich mit der Zyklenfestigkeit definieren. Das ist die maximal mögliche Anzahl von Ladungen und Entladungen bis zum deutlichen Verlust der Kapazität. Sie ist abhängig von Typ und Beanspruchung des Akkus. Übliche Bleiakkus, die als Starterbatterien für Verbrennungsmotoren dienen, sind nicht auf hohe Zyklenfestigkeit optimiert und sind für Antriebszwecke deshalb ungeeignet. Bleiakkus speziell für Traktionszwecke sind besser geeignet, haben aber immer noch zu geringe Zyklenfestigkeit. Bei geparkten und bei fahrenden Elektroautos müssen die Li-Ionen-Akkumulatoren bei tiefen Temperaturen gewärmt und bei hohen Temperaturen gekühlt werden.

Reichweiten von 300 km bis 500 km und mehr werden erst durch den Einsatz von Akkumulatoren auf Lithiumbasis (Lithium-Ionen-Akku bzw. Lithium-Polymer-Akku und in Zukunft Lithium-Luft-Akkumulator) möglich, die eine wesentlich höhere Energiedichte bei gleichzeitig reduziertem Gewicht haben. Theoretisch kann zwar bei jedem Fahrzeug, das bisher mit Blei- oder Nickel-Cadmium-Akkumulatoren fährt, diese gegen Lithium-Ionen-Akkumulatoren ausgetauscht und das entsprechende Ladegerät nachgerüstet werden, um ein Vielfaches der ursprünglichen Reichweite zu erzielen. Der Austausch ist jedoch noch sehr kostspielig: Ein Akkusatz mit 10 kWh Kapazität kostet 2008 etwa 5.000 €.

In der folgenden Tabelle wird verglichen, welchen Treibstoffvorrat ein Auto bei unterschiedlichen Antriebsarten laden und transportieren muss, um ohne Nachzutanken etwa 800 km weit zu fahren. Dafür benötigt man etwa 100 kWh Antriebsenergie (siehe Kraftstoffverbrauch). Es fließen Schätz- und Mittelwerte ein, daher gilt bei allen Zahlenwerten eine Toleranz von etwa ±30 %.

Reichweite

Die Reichweite ist geringer als bei herkömmlichen Antrieben. Erhältliche Akkumulatoren haben im Vergleich zu Kraftstoffen noch immer eine wesentlich niedrigere Energiedichte und somit eine hohe Masse. Die meisten Elektrofahrzeuge eignen sich daher hauptsächlich für den Einsatz in der Stadt. In der Vergangenheit nutzten die meisten Elektroautos Akkumulatortypen (Pb, NiCd), die lediglich für einen Betrieb von etwa einer Stunde mit Höchstgeschwindigkeit reicht oder mit dem mit einer Ladung 40 bis 130 Kilometer zurückgelegt werden können. Um diese Reichweiten zu erzielen, wurden Energiesparmaßnahmen wie Leichtbau und der Verzicht auf Sonderausstattungen eingesetzt.

Die im Vergleich zum Tankvorgang beim Verbrennungsmotor langen Ladezeiten der Akkumulatoren sind weitere Nachteile. Der Stadtwagen Mitsubishi i MIEV wurde mit noch einmal verbessertem Li-Ion-Akkusatz von 130 km auf eine Reichweite von 160 km gebracht. Dabei bietet die Technik der Lithium-Ionen-Akkumulatoren noch erhebliche Entwicklungsmöglichkeiten. Volkswagen hat auf der IAA 2009 seinen Stadtwagen E-Up! vorgestellt, der ab 2013 in Serie gehen soll und mit Li-Ion-Batterien ausgestattet eine Reichweite von 130 km bietet. Weiterhin wurde auf der Gründungsveranstaltung „Nationale Plattform Elektromobilität“ im Mai 2010 in Berlin der neue Golf Blue-E-Motion für das Jahr 2013 angekündigt. Dieser soll mit einem 85 kW/115 PS starken Elektromotor ausgestattet sein und über eine Reichweite von 150 km verfügen.^[28][29] Im Hause VW rechnet man nicht damit, dass Elektromobile vor 2020 eine wirtschaftlich bedeutende Produktionsmenge erreichen werden.

Brennstoffzellen

Beim Einsatz von Brennstoffzellen wird die Energie in Form von Wasserstoff oder niedermolekularen Alkoholen (Methanol, Ethanol) im Fahrzeug mitgeführt. Brennstoffzellen sind kommerziell bereits verfügbar, Brennstoffzellenfahrzeuge beschränken sich jedoch derzeit noch auf Prototypen.

Das Nachtanken gestaltet sich ähnlich wie bei benzin- oder gasbetriebenen Verbrennungmotorfahrzeugen. Insgesamt erreicht der Verbund Brennstoffzelle/Tank eine höhere Energiedichte als Akkumulatoren. Für Brennstoffzellen notwendiger Kraftstoff muss hergestellt, transportiert und über ein noch aufzubauendes Tankstellennetz vertrieben werden. Diese Kraftstoffe können sowohl aus fossilen Rohstoffen als auch aus Biomasse oder mittels elektrischer Energie (Elektrolyse) gewonnen werden.

Im Vergleich der Wirkungsgrade bei elektrischer Energie als Primärenergie ergibt sich für die wasserstoffbetriebene Brennstoffzelle ein geringerer Wirkungsgrad als für den Akkumulator:

• Der Wirkungsgrad der Elektrolyse (Wasserstoffherstellung) beträgt ca. 70 %, und die Brennstoffzellen (PEM) schaffen im Normalbetrieb nicht über 40 %, was ohne Wasserstoffverluste einen Gesamtwirkungsgrad von 28 % ergibt.
• Ein Akkumulator erreicht bei einem Wirkungsgrad der Netzdurchleitung von 92 % und des Ladegerätes von 85 % bei einem NiMH-Akkumulator mit 60 % eine Effizienz von insgesamt 47 %, beim Lithium-Ionen-Akkumulator (bis über 90 %) ergibt sich bis zu ca. 70 %.

Der Autohersteller Ford gab am 24. Juni 2009 bekannt, dass die Arbeiten an Brennstoffzellen eingestellt werden. Ford setzt in Zukunft auf Batterien und Elektromotor.^[30]

Kondensatoren als Energiespeicher

Als Speicher zum Mitführen der Antriebsenergie haben Kondensatoren keine praktische Bedeutung im Elektromobilbau, allerdings gibt es Versuche Kondensatoren und Akkumulatoren zu kombinieren.^[31] Doppelschicht-Kondensatoren sind als Energiespeicher dem Akkumulator zwar in praktisch allen Kennwerten außer der Energiedichte weit überlegen. Sie erreicht jedoch nur etwa 5 Wh/kg und ist damit etwa um den Faktor 10 schlechter als die von Akkumulatoren. Kondensatoren haben kaum eine Beschränkung beim Lade- und Entladestrom. Dies ist beim Nutzbremsen ein Vorteil. Der Wirkungsgrad eines Kondensators beträgt nahezu 100 %, da keine chemische Umwandlung stattfindet, jedoch gibt es eine ständige geringe Selbstentladung. Es gibt auch keinen Memory-Effekt oder Beschränkung der Anzahl der Ladezyklen und es kann in jedem Ladezustand geladen oder entladen werden. Wegen des anderen Spannungsverlaufes eines Kondensators (lineare Entladung bis 0 V) können Akkumulatoren jedoch nicht einfach gegen Kondensatoren getauscht werden – andere Fahrtregler für stark variable und niedrige elektrische Spannungen sind notwendig.

Reichweitenvergrößerung/Hybridantrieb

Da die Akkutechnik noch keine großen Reichweiten erlaubt, die Ladezeiten pro Vollaufladung bis zu acht Stunden dauern und die Stromtankstellendichte noch sehr gering ist, werden teilweise Zusatzgeräte zur Erzeugung von elektrischem Strom im Fahrzeug eingesetzt. Diese „(Reichweiten)verlängerer“ werden häufig Extender genannt. Im einfachsten Fall wird dabei ein Notstromaggregat im Fahrzeug mitgeführt. Nach genau dem gleichen Prinzip arbeitet der serielle Hybridantrieb, jedoch mit fest installiertem Stromerzeuger. Fahrzeuge mit dieselelektrischem Antrieb verzichten auf den elektrischen Energiespeicher.

Hybridfahrzeuge werden für eine größere Marktverbreitung von Fahrzeugen mit Elektromotoren favorisiert. Die Kombination von Elektroantrieb, Generator, Akkumulator und Verbrennungsmotor erlaubt eine große von Aufladepunkten unabhängige Reichweite. Teilweise kann der Akkumulator auch direkt am Stromnetz aufgeladen werden (Plug-in-Hybrid). Kritisiert hat diese Entwicklungslinie Hondas Präsident Takeo Fukui: Er betrachte diese Fahrzeuge als akkubetriebene Elektrofahrzeuge, die überflüssigerweise einen Verbrennungsmotor und Benzintank mit sich herumschleppen.^[32] Lösungsansätze, um diese Zusatzlast im Kurzstreckenbetrieb zu vermeiden, gibt es zum Beispiel von Mindset oder AC Propulsion. Sie setzen beide auf Generatoren, die bei Bedarf in oder an das Elektroauto angebaut werden können, wobei Mindset die Entwicklung seines Elektroautoprojektes 2009 weitgehend eingestellt hat.^[33][34][35]

Als Alternative zu Benzin- oder Dieselgeneratoren werden Brennstoffzellen als Energielieferant gesehen. Dieser stehen gegenwärtig aber die Nachteile der Brennstoffzelle wie geringe Lebensdauer, hohen Kosten, fehlendes Tankstellennetzwerk und geringe Reichweite entgegen (siehe auch Brennstoffzellenfahrzeug).

Bei Niedrigenergiefahrzeugen kann auch über Solarzellen die Reichweite vergrößert werden. Ein zusätzlicher Pedalantrieb bei Leichtfahrzeugen kann einen reinen Elektroantrieb unterstützen (zum Beispiel Twike).

Wirtschaftlichkeit

Den sehr niedrigen Betriebskosten von Elektrofahrzeugen (4–25 kWh pro 100 km, die Erzeugung einer Kilowattstunde im Kraftwerk kostet im Durchschnitt 5 ct, beim Endabnehmer etwa 20 ct) stehen derzeit infolge teurer Kleinserienfertigung hohe Anschaffungskosten gegenüber. Die Akkumulatoren, die einen großen Teil der Kosten verursachen, besitzen zum Teil noch eine begrenzte Lebensdauer und müssen nach einigen Jahren ersetzt werden. Dagegen sind die niedrigeren Steuersätze für Strom aus dem Stromnetz gegenüber den Steuersätzen für die heutigen Treibstoffe ein gewichtiges Argument zu Gunsten von Elektroautos.

Bleiakkumulatoren sind kostengünstig, haben allerdings eine beschränkte Lebensdauer zwischen 5.000 und 50.000 km. Die mittlerweile verbotenen Nickel-Cadmium-Akkumulatoren waren teuer, hatten dafür aber eine sehr hohe Lebensdauer, die erfahrungsgemäß zwischen 100.000 und 250.000 km lag.

Beispiel: Der CityEL ist ein elektrisches Leichtkraftfahrzeug mit Platz für eine Person. Mit Bleiakkumulatoren beträgt seine übliche Reichweite zwischen 40 und 60 km, mit Nickel-Cadmium-Akkumulatoren steigt sie auf etwa 70-80 km. Ein Versuch mit Lithium-Ionen-Akkumulatoren brachte eine Reichweite von etwa 300 km. Die Anschaffungskosten dafür betrugen allerdings schon etwa 5.000 €. Bei diesem Versuch war die maximale Beladung mit Akkumulatoren jedoch noch nicht erreicht; würde man diese vollständig ausnutzen, wären etwa 450 km pro Ladung möglich.

Schon jetzt werden bei modernen Elektrofahrzeugen mit Lithium-Ionen-Akkumulatoren die erheblichen Mehrkosten für den Akkumulator durch den höheren Gesamtwirkungsgrad und die dadurch erheblich niedrigeren Energiekosten weitgehend ausgeglichen.

Eine Studie berechnete 2010 die Kosten für die Markteinführung von einer Million Elektrofahrzeuge, wie von der Bundesregierung angestrebt. Bis 2020 fallen demnach Mehrkosten zwischen 0,8 und 2,7 Milliarden Euro an – abhängig von der zukünftigen Entwicklung von Ölpreisen und Batteriekosten, so das Forschungsnetzwerk Energie Impuls OWL. Den Forschern zufolge sind auch in Zukunft unterschiedliche Fahrzeugtypen notwendig, um die Mobilitätsbedürfnisse zu erfüllen – vom Leichtfahrzeug über den Familienwagen, bis zum Elektro-Bus. Zwischen den Fahrzeugklassen variieren die Mehrkosten deutlich. Laut Studie entscheiden die Batterie- und die Energiekosten über die Entwicklung der sogenannten Differenzkosten zwischen Elektroautos und Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Je stärker die Batteriekosten sinken und je schneller gleichzeitig die Preise für Erdöl steigen, desto geringer fallen die Mehrkosten für Elektrofahrzeuge aus. Sinkt der Batteriepreis bis zum Jahr 2020 auf 300 Euro je Kilowattstunde Speicherkapazität und steigt die Erdölnotierung gleichzeitig auf 200 US-Dollar je Barrel Rohöl, rentieren sich alle elektrischen Fahrzeugklassen. Die Aufwendungen für die Batterie werden selbst bei steigenden Strompreisen durch Einsparungen an der Zapfsäule ausgeglichen. In diesem günstigsten Szenario beschränken sich die Mehrkosten der ersten Million Elektrofahrzeuge auf 0,8 Milliarden Euro. Wird die E-Fahrzeugflotte ausschließlich mit Strom aus Erneuerbaren Energien betrieben, rechnen die Forscher mit 2,1 Millionen Tonnen weniger Treibhausgasen im Jahr 2020. ^[36]

Mit einem zunehmenden Anteil von Elektrofahrzeugen am Straßenverkehr wird es zu einem Umbau der Straßenfinanzierung kommen. Derzeit werden in Deutschland auf Kraftstoffe Energiesteuern (früher: Mineralölsteuer) erhoben, die auch dem Ausbau und Erhalt des Straßennetzes dienen sollen. Diese betragen bei Benzin derzeit 7,3 Ct/kWh (bezogen auf den Heizwert Hu) oder rund 80 Ct/kg. Um diese Steuereinnahmen zu erhalten, müsste auch für Strom, der zum Antrieb von Fahrzeugen verwendet wird, eine entsprechende Steuer erhoben werden. Strom ist in Deutschland heute zu etwa 40 % mit Steuern und Abgaben belastet, was bei Haushaltsstrom etwa 8 Ct/kWh entspricht. Aufgrund des geringeren Energiebedarfs des Elektrofahrzeugs ergibt sich eine deutliche Verringerung der Steuereinnahmen pro gefahrenem Kilometer. Bei steigendem Bestand an Elektrofahrzeugen ergeben sich mit den derzeitigen Steuersätzen also Mindereinnahmen für den Staatshaushalt.

Elektromobilität

Elektromobilität ist ein politisches Schlagwort, das vor dem Hintergrund der Nutzung von Elektrofahrzeugen für den Personen- und Güterverkehr, sowie der Bereitstellung der zum Aufladen am Stromnetz benötigten Infrastruktur (Stromtankstellen) genutzt wird.

Das Wort Elektromobilität ist auch ein Sammelbegriff für die Besonderheiten (z. B. Einschränkungen), die Elektrofahrzeuge im Alltag bislang haben.

Weltweit gibt es einige Orte, in denen Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren nicht zugelassen sind und die oft als autofrei bezeichnet werden. Dazu zählen beispielsweise verschiedene schweizerischen Orte. Zugelassen sind dort häufig nur Elektrofahrzeuge. Von diesen zumeist kleinen und schmalen Elektrofahrzeugen sind jedoch viele unterwegs, für Handwerker, als Lieferfahrzeuge, als Taxis oder Hotelzubringer. Auch auf den deutschen Nordsee-Inseln Helgoland und Juist besteht gemäß StVO ein grundsätzliches Fahrzeugverbot. Die wenigen Fahrzeuge, die auf der Insel verkehren dürfen, sind überwiegend Elektrofahrzeuge.

Ladestationen und Infrastruktur

Prinzipiell können die meisten Elektroautos an jeder Steckdose aufgeladen werden. Das Netz von öffentlich zugänglichen Akkuladestellen für Elektrofahrzeuge ist jedoch sehr dünn und lange Ladezeiten der Akkumulatoren erfordern bei längeren Reisen eine sorgfältige Weg- und Zeitplanung. Seit einigen Jahren gibt es das ursprünglich in der Schweiz entstandene Park & Charge-System der öffentlichen Stromtankstellen für E-Mobile. Die Tankstellen sind über einen europaweit einheitlichen Schlüssel zugänglich und liefern je nach Ausführung und Absicherung standardmäßig 3,5 kW oder 10 kW.

Wechselakkusysteme wurden nur in seltenen Fällen eingerichtet, meistens für lokal gebundene Flottenfahrzeuge. Jedoch gibt es in Ländern wie Israel und Dänemark große Projekte für ein Netz von Ladestationen und Akkuwechselstationen, beispielsweise das der Firma Better Place. Die Akkus gehören hier der Akkuwechselstation werden auf Basis eines Pfandsystems ausgetauscht.

Eine weitere Variante Elektroautos zu laden, ist das Ladesystem in die Fahrbahn einzubauen und so während der Fahrt, auf einem einige Kilometer langen Abschnitt der Straße, oder beim Parken mittels Induktion berührungsfrei Energie zu übertragen.^[37] Diese Systeme werden bisher hauptsächlich im industriellen Bereich realisiert.

Sicherung der Energieversorgung

Die derzeit in Deutschland zugelassenen Straßenverkehrsfahrzeuge verbrauchen in Form von Diesel und Benzin eine Primärenergiemenge von etwa 1000 Terawattstunden (TWh)^[38] was deutlich die gesamte Bruttostromerzeugung (nicht zu verwechseln mit dem Primärenergieverbrauch zur Stromerzeugung) Deutschlands übersteigt.

Im Falle der von der Bundesregierung für 2020 angestrebten Zahl von einer Million Elektroautos, was einem Anteil von etwa 2% aller Fahrzeuge entspricht, sind rund 3 TWh an elektrischer Energie aufzubringen, was lediglich einem halben Prozent des derzeitigen deutschen Strombedarfs entspricht. Zum Vergleich: der gesamte, deutschlandweite elektrobetriebene öffentliche Nah- und Fernverkehr benötigt rund 15 TWh Strom pro Jahr, entsprechend knapp 3 % des Bruttostromverbrauchs.^[39] Sollten stromtankende Elektromobile größere Anteile an der Mobilität übernehmen, steigt der Anteil des Strombedarfs entsprechend.

Elektromobilität als politisches Schlagwort steht auch für eine spürbare Verringerung der Umweltbelastung durch den Energieverbrauch des Straßenverkehrs. Dies ist nur möglich, wenn der Strombedarf der Elektrofahrzeuge durch erneuerbare Energien gedeckt wird. Allerdings müsste dazu für eine Umstellung der gesamten deutschen Straßenverkehrflotte ein Energiebedarf von ca. 300 TWh jährlich ^[40] gedeckt werden. Die gesamte, bereits bestehende Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen betrug 2007 ca. 93 TWh.^[41]

Der Energiebedarf eines Elektrofahrzeugs kann durch in der Bilanz beispielsweise durch Solarstrom gedeckt werden, wie er etwa auf der Dachfläche eines Carports erzeugt werden kann. Selbst bei teurem Solarstrom sind die reinen Energiekosten eines Elektrofahrzeugs dabei kaum höher als die eines Benzinautos. Auch Windenergie bietet großes Potenzial. Eine binnengestützte Windkraftanlage speist pro Jahr etwa 1,75 GWh pro MW Nennleistung ins Netz ein. Bei einem Verbrauch eines Elektrofahrzeugs von etwa 15 kWh auf 100 km^[42] kann eine 2 MW-Anlage den Energiebedarf von 1400 bis 1600 Elektrofahrzeugen decken. Bei Baukosten von Windkraftanlagen von etwa 1 Mio € pro MW Nennleistung belaufen sich die einmaligen anteiligen Kosten für jedes Elektrofahrzeug auf 1.200 bis 1.400 €.

Das visionäre Konzept Vehicle to Grid (Fahrzeug im Netz) sieht vor, die Energiespeicher in Elektro- und Hybridautos für das öffentliche Stromnetz nutzbar zu machen, da auch Elektroautos mehr parken als fahren und die meiste Zeit mit einer Ladestation verbunden sein können. So können die Schwankungen bei der Erzeugung von Elektrizität aus erneuerbaren Energien gepuffert, oder Spitzenlasten ausgeglichen werden. Dies erhöht allerdings den Akkumulatornverschleiß, was dur ein entsprechendes Abrechnungsmodell ausgeglichen werden muss.

Quelle: Wikipedia.de