10 Fakten über Elektroautos
Anstelle eines mit Benzin- oder Diesel betriebenen Motors findet sich ein Elektromotor unter der Haube: Elektroautos sind aktuell in aller Munde, vor allem, wenn man die öffentliche Diskussion zur Eindämmung der Folgen des Klimawandels betrachtet. Wir haben die 10 spannendsten Fakten und ein Glossar mit den zentralen Begriffen rund um das E-Auto für Sie.
Ausgestelltes E-Auto von Ford auf der E-Cologne 2019
Foto: Sarah Janczura
- Typen von Elektroautos
- Energiespeicherung im E-Auto
- Reichweite
- Akkuleistung
- Zahlen zu E-Autos in Deutschland
- Vorreiter der E-Mobilität
- Kosten für E-Autos
- Sonderrechte
- Ladesituation
- Umweltfreundlichkeit
1. Welche Typen von E-Autos gibt es?
Elektroautos werden hinsichtlich ihrer Antriebssysteme unterschieden.
Reine Elektrofahrzeuge, sogenannte Battery Electric Vehicles (BEV), verfügen theoretisch über einen Elektromotor, der den gesamten Antrieb übernimmt. Nach aktuellem Stand der Technik benötigen diese Fahrzeuge aber für längere Strecken noch etwas Unterstützung. Deshalb haben einige Modelle einen sogenannten Range Extender eingebaut. Darunter versteht man einen zusätzlichen Verbrennungsmotor, der die Batterie mit Energie versorgt und somit nur indirekt am Antrieb beteiligt ist.
Voll-Hybride dagegen haben einen Verbrennungs- und einen Elektromotor, die beide dem Antrieb dienen. Kann die dabei verwendete Batterie mittels Stromanschluss aufgeladen werden, spricht man von einem Steckdosen- oder Plug-in-Hybrid.
Des Weiteren gibt es Microhybridfahrzeuge, die gar keinen Elektromotor besitzen, jedoch die elektrische Bremsenergie dafür nutzen, um z. B. die Fahrzeugelektrik zu versorgen. Und es gibt Mildhybridfahrzeuge, die neben einem Verbrennungsmotor auch einen Elektromotor haben, der über die Bremsenergie gespeist wird (Rekuperation) und vor allem beim Anfahren unterstützt.
Streng genommen gelten gemäß dem Elektromobilitätsgesetz aus dem Jahr 2015 zum einen rein batterieelektrisch betriebene Fahrzeuge als Elektromobile, aber eben auch Brennstoffzellenfahrzeuge sowie Plug-in-Hybride. Für letztere gilt noch die Einschränkung, dass sie einen CO2-Ausstoß von 50 Gramm pro gefahrenem Kilometer nicht überschreiten dürfen oder unter ausschließlicher Nutzung des elektrischen Antriebs eine Mindestreichweite von 30 Kilometern vorweisen müssen. Ab 2018 wird diese Mindestreichweite auf 40 Kilometer angehoben.
<h2>2. Wie wird die Energie gespeichert?
In der großen Mehrzahl der heutigen Elektroautos werden Lithium-Ionen-Traktionsbatterien verbaut. Diese haben eine sehr hohe Leistungs- und Energiedichte, bringen allerdings auch Nachteile mit. So dauert es sehr lange, bis sie wieder vollständig geladen sind. Zudem entladen sie sich bei längerer Ruhezeit selbst. Die Herstellung der Akkus ist auch heute noch sehr teuer und deren Lebensdauer relativ gering.
Forscher arbeiten deshalb an Alternativen wie übereinander gestapelten Batterien, die 1.000 Kilometer mehr Reichweite bringen sollen, hocheffiziente Batterien mit Glas, wie sie unter anderem vom Miterfinder der Lithium-Ionen-Akkus entwickelt wurden, Silizium-Luft-Batterien, die konkurrenzlos günstig wäre, oder umweltfreundlichen Redox-Flow-Batterien, wie sie etwa das Liechtensteiner Unternehmen NanoFlowCell in seinen Elektroautos verbaut.
Tesla hat erst kürzlich mit seinem Forschungspartner Testergebnisse veröffentlicht, bei denen eine neue Millionen-Meilen-Batterie vorgestellt wurde. Diese Superbatterie soll eine Lebensdauer von 1,6 Millionen Kilometer haben.
3. Wie weit kommt man?
Die zu erzielende Reichweite mit einer Batterieladung hängt von der Speicherkapazität der verbauten Batterie ab. Theoretisch wären erhebliche Reichweiten denkbar, die denen eines Autos mit Verbrennungsmotor entsprechen. Allerdings stehen dem die noch sehr hohen Herstellungskosten für die Akkus im Wege.
Die derzeit von Autoherstellern verbauten Traktionsbatterien bieten im Schnitt eine Reichweite von ca. 100 bis 600 Kilometer je Aufladung. Zu den reichweitenstärksten Autos gehören zwei Neulinge: das Model E von Tesla, das Ende 2017 auf den Markt kommen soll, und der Ampera-E von Opel. 420 Kilometer schafft der Jaguar I-Pace S.
4. Wie lange hält der Akku?
Die Lebensdauer der in Elektroautos verbauten Akkus ist begrenzt. Experten gehen davon aus, dass Lithium-Ionen-Batterien nach etwa 1.000 Ladevorgängen ausgewechselt werden müssen. Rechnet man mit einer Reichweite von 100 Kilometer je Aufladung, hält ein Akku somit rund 100.000 km lang. Je nach Nutzungsintensität des Fahrzeugs bedeutet dies eine Haltbarkeit von ca. 5 bis 10 Jahren.
Die oben genannten Akkus müssen erst aus der Testphase kommen, um eine belastbare Aussage zu ihrer Lebenszeit treffen zu können.
5. Wie viele Elektroautos fahren in Deutschland?
Am 1. Januar 2019 fuhren rund 83.200 Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen. Im Januar 2017 waren es noch knapp 55.000 E-Autos. Die meisten Elektrofahrzeuge gab es übrigens im Süden und Westen der Republik und in den Städten.
Deutschland hat aber noch einiges vor: Bis 2020 sollen die Hersteller nach dem Willen der Politik eine Million Elektrofahrzeuge in Deutschland auf die Straße bringen, vor allem Plug-in-Hybride und Fahrzeuge mit Range Extender.
6. Welche Länder gelten als Vorreiter der Elektromobilität?
In Europa sind die absoluten Vorreiter die Niederlande, Norwegen und Frankreich. Norwegen ist den meisten Ländern Europas mittlerweile enteilt. Der norwegische Staat erlässt E-Auto-Käufern die Mehrwertsteuer und übernimmt Importzölle. Fahrer können sich des Weiteren über eine reduzierte Kraftfahrzeugsteuer freuen.
Weltweit gesehen bleibt China in absoluten Zahlen das Maß aller Dinge in Sachen Elektromobilität. Im Reich der Mitte wurden im ersten Quartal 2018 über 142.000 E-Autos verkauft.
7. Was kostet ein Elektroauto?
Elektroautos sind in der Anschaffung noch deutlich teurer als Wagen mit reinem Verbrennungsmotor. Je nach Hersteller und Fahrzeugtyp muss man bis zu zweimal höhere Preise in Kauf nehmen. Und diese rechnen sich laut einer ADAC-Studie nur im Ausnahmefall. Denn auch wenn bei Elektroautos durch die fehlende Kupplung oder Auspuffanlage weniger Verschleißteile zu erneuern sind und dadurch geringere Werkstattkosten anfallen, können die Fahrzeuge durch den hohen Kaufpreis bei der Rentabilität, also den Kosten pro Kilometer, meist nicht mit benzin- oder dieselbetriebenen Autos mithalten.
Dafür gibt es in Deutschland aber den Umweltbonus, eine Kaufprämie für Elektrofahrzeuge, die beantragt werden kann. Für reine E-Fahrzeuge gibt es 4.000 Euro Prämie, für Plug-in-Hybride 3.000 Euro. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (Bafa) hält ein Dokument bereit, das alle förderfähigen Modelle auflistet.
8. Hat man mit einem Elektroauto Sonderrechte?
Ja. Im Elektromobilitätsgesetz (EmoG), das im Juni 2015 in Kraft trat, werden Elektroautos Sonderrechte eingeräumt. Dazu zählen unter anderem reduzierte Parkgebühren, bevorzugte Behandlung bei Zufahrtsbeschränkungen, etwa solchen, die gegen Lärm und Abgase eingerichtet wurden, und eigene Parkplätze mit Lademöglichkeiten im öffentlichen Raum.
9. Wo kann man das Fahrzeug aufladen?
Bis 2030 sollen laut Bundesverkehrsministerium 300.000 Ladepunkte in Deutschland verfügbar sein, ein Großteil davon Schnellladestationen. Aktuell können Elektroautofahrer ihre Fahrzeuge an 20.650 öffentlich zugänglichen Ladestationen mit Strom betanken. Sie sind vor allem in Ballungsgebieten und öffentlichen Parkhäusern zu finden, so der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW). Rund 12 % der Ladesäulen sind Schnellladesäulen.
Eine interaktive Karte, wo es Ladesäulen in Deutschland gibt, veröffentlicht die Bundesnetzagentur. Aber auch dort sind nicht alle verfügbaren Stationen gelistet.
10. Wie umweltfreundlich sind Elektroautos?
Die Herstellung der in Elektroautos verbauten Batterien ist mit einem enormen Energieaufwand verbunden, der sich zunächst negativ auf die Gesamtenergiebilanz des Elektrofahrzeugs auswirkt. Außerdem sind die Autos nur so sauber wie der Strom, den sie nutzen. Solange dieser zu einem Großteil aus Kohlekraftwerken statt aus regenerativen Quellen bezogen wird, wirkt sich das negativ auf die Umweltbilanz von Elektroautos aus.
Betrachtet man jedoch die gesamte Lebensdauer des Elektroautos, schneidet es hinsichtlich Treibhausgasausstoß und Energieverbrauch deutlich besser ab als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Elektromotoren stoßen keine Schadstoffe aus und machen auf Dauer unabhängig von fossilen Energiequellen. Letztlich ist aber auch der Verbrauch wesentlich: Je weniger Strom es je Kilometer braucht, desto mehr schont es die Umwelt.
Glossar für E-Auto-Fahrer
Alternating Current (AC)
Alternating Current (AC) ist die englische Bezeichnung für Wechselstrom. E-Autos speichern in ihren Akkus lediglich Gleichstrom. Der Strom zum Aufladen, der aus der Steckdose und vielen Ladestationen kommt, ist jedoch Wechselstrom.
Akku
Der Akku ist das kostspieligste Bauteil in einem Elektroauto. In der Regel werden Lithium-Ionen-Akkus eingebaut, die Verbraucher auch von Smartphones und Notebooks kennen. Den Akkumulator benötigt das Fahrzeug für den Antrieb.
Battery Electric Vehicle (BEV)
Battery Electrtic Vehicle, kurz BEV, ist die englische Bezeichnung für das Elektroauto. Der Ausdruck BEV dient als Ausdruck, wenn ein reines E-Auto von einem Hybridfahrzeug unterschieden werden soll. Ein Hybridauto verfügt sowohl über einen Verbrennungs- als auch einen Elektromotor.
Brennstoffzelle
Die Brennstoffzelle ist die alternative Technologie zum batterieelektrischen Auto. Bei der Brennstoffzelle wird Wasserstoff genutzt, der in einem Tank gespeichert ist. In Kombination mit Sauerstoff entsteht in der Zelle elektrische Energie.
Combined Charging System (CCS)
Das europäische Schnellladesystem CCS steht für Combined Charging System. Für das System existiert ein CCS-Stecker, über den sich Gleich- und Wechselstrom laden lässt. Die meisten Elektroautos in Deutschland verfügen über CCS.
Contemporary Amperex Technology (CATL)
CATL ist der bekannteste chinesische Batterieproduzent. In Erfurt baut der Hersteller für 1,8 Milliarden Euro eine neue Batteriefabrik. Eine der größten CATL-Kunden ist BMW.
CO2
Beim Autofahren mit einem Benziner oder Diesel wird mehr CO2 produziert als für unsere Erdatmosphäre gut ist. CO2, also Kohlendioxid, ist ein farbloses Gas und wichtiger Bestandteil unserer Luft. Der Anstieg des CO2 Ausstoßes verstärkt den Treibhauseffekt und somit die globale Erderwärmung. E-Autos stoßen direkt am Auto kein CO2 was, was ein Argument für das Fahren mit E-Autos ist. Kritische Stimme bemängeln aber den CO2 Austoß bei der Produktion von Akkus.
e.Go
Das Start-up e-.Go sitzt in Aachen und stellt das deutsche Elektroauto “Ego Life” her. 2019 ist die Serienproduktion gestartet. ingenieur.de berichtete hier. Den e.Go gibt es ab 16.000 Euro.
Effizienz
Der hohe Wirkungsgrad ist einer der Vorteile des batterieelektrischen Autos. Für eine Strecke benötigt ein E-Auto nur halb so viel Energie wie ein Wasserstoffauto und lediglich ein Sechstel dessen, was ein Verbrenner verbraucht.
Feststoffbatterie
Die Feststoffbatterie ist eine Entwicklungsstufe des Akkus. Das Elektrolyt ist nicht flüssig, sondern fest. Eine Feststoffbatterie erreicht im Labor die dreifache Energiedichte und kann so mehr Reichweite bieten.
H2
Molekularer Wasserstoff H2 kommt in Wasserstoffautos zum Einsatz. Auch diese sind Elektroautos, da sie mit Strom angetrieben werden. Der Strom wird aber nicht in einem Akku gespeichert, sondern über die Brennstoffzelle im Auto erzeugt.
Hybridauto
Das Hybridauto hat zwei Antriebskonzepte, einen Verbrenner und einen E-Motor mit Batterie. Ein Hybridauto weist diverse Elektrifizierungsgrade auf und kann von Mild- über Voll- bis hin zu Plug-In reichen.
ID.3
Volkswagen hat mit der Einführung des ID.3 eine Revolution gestartet. Auf der IAA 2019 war das Elektroauto des Autokonzerns der Hingucker. In 3 Versionen hat VW das E-Auto auf den Markt gebracht. Im Innenraum ähnelt der ID.3 einem Tesla.
Induktion/induktives Laden
Die Induktion bedeutet das Laden ohne Kabel. Die Energieübertragung funktioniert über zwei Metallspulen und ein Magnetfeld. Das Elektroauto lädt über ein Ladepad, zum Beispiel an einer Säule auf einem Parkplatz. Die zweite Spule befindet sich im Auto selbst. Stellen Fahrer ihr Auto auf einem Parkplatz ab und laden das Fahrzeug dort auf, ist das eine Induktion.
Kilowattstunde
Die Kilowattstunde, kurz kWh, ist die Maßeinheit für Energie. Sie gibt den Stromverbrauch an. Bei den Akkus in Elektroautos liegt der Wert zwischen 20 und 70 KWh. Der Stromverbrauch eines E-Autos bewegt sich bei rund 15 kWh pro 100 Kilometer.
Ladesäulen
Der Ausbau der öffentlichen Ladesäulen für E-Autos geht stetig voran. Derzeit gibt es 16.000 Standorte, an denen Fahrer ihr E-Auto aufladen können. Manche Besitzer gehen dazu über, das Elektroauto privat zu laden, dafür fehlt allerdings oft der rechtliche Rahmen.
Light Electric Vehicles (LEV)
Light Electric Vehicles sind Elektrofahrzeuge mit zwei oder vier Rädern, die weniger als 100 Kilogramm wiegen. Dazu zählen E-Bikes und E-Scooter.
Lithium-Ionen-Batterie
Ein Lithium-Ionen-Akku ist Standard bei Elektrofahrzeugen. Die Energiedichte und Langlebigkeit ist hier besonders hoch. Eine Lithium-Ionen-Batterie ist jedoch kostspielig, so dass E-Autos oftmals teurer sind als ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor.
Motor
Der Motor des E-Autos wird mit Strom betrieben. Im Vergleich zu einem Verbrenner ist der Motor eine simple Maschine, die wechselnde Magnetfelder erzeugt. Durch Anziehung und Abstoßung dreht sich der bewegliche Teil des Motors um einen unbeweglichen Bereich, den sogenannten Stator.
Null-Emissions-Auto
Ein Null-Emissions-Auto ist ein Fahrzeug, das im Betrieb keine schädlichen Emissionen ausstößt. Das Elektrofahrzeug fällt darunter und wird auch als “Zero Emissions” bezeichnet.
0,5-%-Regelung
Wer E-Autos und Plug-In-Hybride als Firmenwagen nutzt, genießt steuerliche Vorteile. Seit Januar 2019 gilt die 0,5-%-Regelung. Anstatt von einem Prozent des Brutto-Listenpreises müssen Arbeitnehmer dann nur noch 0,5 % steuerlich geltend machen. Welche Steuervorteile sich für Ingenieure noch ergeben, haben wir hier aufgeführt.
Ökostrom
Ökostrom stammt aus regenerativen Quellen, das heißt Windenergie oder Solarstrom. Die Ökobilanz ist hier weitaus positiver als bei Strom aus fossilen Trägern wie Kohle. Kommt der Strom für den Bau von Elektroautos aus fossilen Energieträgern, wird das schwer kritisiert.
Plug-In-Hybrid
Beim Plug-In-Hybrid sind zwei verschiedene Antriebsmotoren verbaut. In der Regel handelt es sich um einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor. Was ist dann der Unterschied zu einem Hybridauto? Der Elektromotor wird bei dieser Variante über ein Ladekabel aufgeladen.
Reichweite
Die Reichweite ist ein entscheidender Faktor bei der Produktion und dem Verkauf von E-Autos. Abhängig von Akku und Verbrauch setzt sich die Reichweite zusammen. Ein normales Tesla Model 2 kommt in der Regel auf 632 Kilometer. Schnelles Fahren und die Nutzung einer Klimaanlage reduziert die Reichweite.
Smart Grid
Unter dem Smart Grid versteht man ein intelligentes Stromnetz. Die Akkus der E-Autos sind in der Lage, überschüssigen Strom aus Solaranlagen und Windrädern zwischen zu speichern. Bei einer Wetterflaute kann der Stromüberschuss wieder ins Netz eingespeist werden. Die Autos und Ladesäulen müssen für dieses Prinzip für bidirektionales Laden ausgelegt sein.
Tesla
Das US-Unternehmen gilt als Vorreiter der Elektromobilität. Das erste E-Auto aus dem Hause Tesla wurde von 2008 bis 2012 gebaut und wurde auf den Namen Roadster getauft. Tesla hat derzeit 3 Modelle im Angebot: Model S, Model X und Model 3. Tesla gehört Elon Musk und hat bereits eine halbe Million E-Autos im Markt.
Umweltbonus (in Deutschland)
Elektromobiliät wird in Deutschland gefördert: Für reine Batterieautos gibt es vom Bund 4000 Euro, für Hybridautos 3000 Euro Zuschuss. Über die Website des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle kann der Bonus beantragt werden. Dieser gilt für E-Autos, Plug-In-Hybride, Brennstoffzellenautos, Null-Emissionen-Fahrzeuge und Autos, die weniger als 50 Gramm CO2 pro Kilometer ausstoßen.
Achtung: Am 1. Juli 2019 ist eine neue Richtlinie zur Förderung des Absatzes von elektrisch betriebenen Fahrzeugen in Kraft getreten. Es kann nun ein akustisches Warnsystem pauschal mit 100 Euro gefördert werden.
Um die weiter Nachfrage nach E-Autos anzukurbeln, verlängert die Bundesregierung die Prämie bis Ende 2020.
Wallbox
Elektrofahrzeuge müssen aufgeladen werden. Die Wallbox ist eine Ladestation in der Wand – in der Regel für den privaten Haushalt. Die Ladeleistung ist höher als bei der klassischen Haushaltssteckdose.
Wasserstoffauto
Ein Brennstoffzellenauto nennt sich auch Wasserstoffauto. Strom entsteht durch eine chemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff innerhalb der Brennstoffzelle.
WLTP
Hinter WLTP steht der Begriff “Worldwide Harmonized Light-Duty Vehicles Test Procedure”. Der Gesetzgeber schreibt genormte Prüfverfahren vor, um den Kraftstoffverbrauch eines Autos zu messen und ob dieses die Abgasgrenzwerte einhält. Für die Typzulassung neuer Pkw gilt EU-weit seit dem 1. September 2017 das neue Testverfahren WLTP. Das aktuelle Verfahren für Verbrauchs- und Abgastests ist näher am realen Fahrgeschehen und liefert genauere Testergebnisse als der bisherige NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus).
Die USA haben bereits 2008 ein neues Testverfahren eingeführt, das genauere Angaben zum voraussichtlichen Verbrauch auf der Straße macht. Der US-Zyklus nennt sich Environmental Protection Agency, kurz EPA.
Zyklenfestigkeit
Hiermit ist die Lebensdauer des Akkus gemeint. Die Zyklenfestigkeit ist die Anzahl von Lade- und Entladevorgängen, bevor die Kapazität der Batterie unter eine Mindestleistung fällt. Der Akku eines E-Autos sollte im Schnitt 10 Jahre halten.
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