Mobilitätswende

Chance und Risiko

Man hört und liest derzeit viel über dieses Thema.
Die Diskussion wird oft emotional, auf der Basis von Halbwissen geführt.
Damit Sie sich Ihr eigenes Bild machen und sich an solchen Diskussionen sachlich beteiligen können, will ich hier zuerst einige häufig verwendete Begriffe und Abkürzungen erläutern.

 

Welche Fahrzeugarten gibt es?

Batterieelektrisches Fahrzeug BEV (battery electrical vehicle)
Diese Fahrzeuge haben ein oder zwei Elektromotoren. Stärker motorisierte Modelle haben einen Motor auf der Vorderachse und einen auf der Hinterachse.
Als Energiespeicher werden sehr große Lithium-Ionen-Batterien (ca. 500 … 800 V) verwendet. Man spricht von Batterie Packs. Die Packs bestehen aus einer Vielzahl von Batteriemodulen, welche wieder aus vielen einzelnen Zellen aufgebaut sind. Diese Batterien sind in großen PKW bis zu 800kg schwer.
Die Reichweite bewegen sich im Bereich von 150 bis ca. 500km km.
Aufgeladen werden sie an Ladestationen oder auch an der Haushaltssteckdose, das dauert dann deutlich länger.

 

Hybrid Fahrzeug HEV (hybrid electrical vehicle) auch Mild Hybrid genannt
Diese Fahrzeuge besitzen zusätzlich zum Verbrennungsmotor noch einen kleinen Elektromotor.
Der Elektromotor ist sitzt zwischen dem Motor und dem Getriebe. Häufig werden diese kleinen Elektromotoren auch Starter Generatoren genannt, da sie auch den Motor starten können und die Starter Batterie wieder aufladen. HEV haben vergleichsweise kleine Batterien. Die Aufladung erfolgt nur während der Fahrt durch den vom Verbrennungsmotor angetriebenen Generator.
Der Elektromotor dient zur Unterstützung des Verbrennungsmotors beim Beschleunigen und senkt damit den Kraftstoffverbrauch und die CO2 Ausstoß.
Ohne Verbrennungsmotor kann höchstens ausgeparkt werden.

Plug-in Hybrid PHEV (plug-in hybrid electrical vehicle)
Das sind ebenfalls Fahrzeuge mit Verbrennungs- und Elektromotor. Die Anordnung ist gleich wie bei den Mild Hybriden. Der Elektromotor ist aber deutlich leistungsstärker. PHEV Batterien sind etwa halb so groß wie die des BEV.
Plug-in Hybride können rein elektrisch ca. 40 bis 70 km fahren.
Sie verfügen über verschiedene Fahrmodi: rein elektrisch, nur Verbrenner oder Hybrid Betrieb.
Die Batterie wird wie beim BEV an Ladestationen oder an der Steckdose aufgeladen. Daher kommt der Name Plug-in bedeutet einstecken.

 

Brennstoffzellen Fahrzeug FCEV (fuel cell vehicle)
Die Antriebsmotoren sind dieselben wie beim BEV.
Als Energiespeicher dient der Wasserstofftank. Der Strom wird im Brennstoffzellen Stack (Stapel) aus Wasserstoff und Luft erzeugt.
Da Brennstoffzellensysteme keine große Dynamik haben, wird zusätzlich eine kleine Batterie als Puffer eingebaut. Wird kurzzeitig viel Strom benötigt, wird der Zusatzbedarf aus der Batterie entnommen, wenn weniger benötigt wird, lädt man die Batterie mit Strom aus der Brennstoffzelle wieder auf.

Verbrennungsmotor ICE (internal combustion engine)
Das ist der bisherige Standardantrieb mit Benzin oder Diesel Motoren.
Auch Gasmotoren fallen unter diese Kategorie.
Aufgrund der bislang verwendeten fossilen Kraftstoffe sind aufwändige Abgasnachbehandlungssysteme erforderlich. Trotzdem verbleibt noch schädliche Schadstoff Emissionen.
Der Energiespeicher ist der Tank.

 

Welche Technologie ist nun die Beste? Was wird sich durchsetzen?
 

Jede Technik hat ihre Vor- und Nachteile.
Keine ist das Optimum für jede Anwendung.


Leider vermittelt die Politik den Bürgern teilweise den Eindruck, als wäre die Mobilität der Zukunft ausschließlich batterieelektrisch.
Die Vorteile des BEV liegen darin, dass am Ort der Nutzung, durch den Antrieb keine Schadstoffe ausgestoßen werden.
Das verbessert die Qualität der Luft in Großstädten und Ballungszentren natürlich enorm.
Der große Nachteil ist die immer noch relativ kleine Energiedichte eines Batteriespeichers bezogen auf Gewicht und Größe.
Weiterhin ist die Herstellung der Batterien rohstoffintensiv und teuer.
Die benötigten Rohstoffe sind in Europa nicht vorhanden und schaffen externe Abhängigkeiten.
Die Umweltschäden durch Lithium und Kobalt Abbau sind ebenfalls nicht zu vernachlässigen.
Anzumerken ist auch, dass die Batteriezellen Produktion im großen Stil derzeit fast ausschließlich in Asien erfolgt, in erster Linie in Südkorea und China.
Europa beginnt gerade erst wieder damit Zellproduktionen aufzubauen und muss einem enormen technologischen Fortschritt der Asiaten hinterherlaufen.
Keine gute Voraussetzung für einen Erfolg am Markt.

Wenn man nicht nur die Umweltbelastung an dem Ort betrachtet, an dem das Fahrzeug benutzt wird, ist die Ökobilanz nicht mehr ganz so gut.
Mit einem heutigen BEV muss man ca. 50000 bis 100000 km fahren um eine bessere Co2 Bilanz als ein moderner Diesel zu erreichen. Abhängig von der Größe der Batterie.
Ein wesentlicher Faktor ist auch die Art der Stromerzeugung. So fällt die Ökobilanz eines solchen Fahrzeugs in Deutschland deutlich schlechter aus als beispielweise in Norwegen, wo der Strom fast ausschließlich aus regenerativen Quellen erzeugt wird. Solange wir noch einen Großteil unseres Stromes aus fossilen Brennstoffen erzeugen, wird der Ort des Schadstoff Ausstoßes lediglich verlagert. Das hilft zwar den Anwohnern von viel befahrenen Straßen, aber nicht dem globalen Ökosystem.
Fazit: damit batterieelektrische Fahrzeuge ihr Potential beim Klimaschutz voll ausschöpfen können, müssen wir die Energiewende deutlich schneller voranbringen.

Der prädestinierte Einsatzbereich dieser Technik sind Kurzstrecken, also der Stadtverkehr.
Batterien, die für kleinere Reichweiten ausgelegt werden, sind deutlich wirtschaftlicher und weniger umweltbelastend als Großbatterien mit denen superschwere Fahrzeuge eine akzeptable Reichweite erhalten sollen.

Ein viel diskutierter Nachteil im Gebrauch, ist die vergleichsweise lange Ladezeit der Batterien.
Auch mit den viel beworbenen Schnellladesäulen benötigt man ein Vielfaches der Zeit, im Vergleich zum Füllen eines Kraftstoff-, Gas- oder Wasserstofftanks.
Es empfiehlt sich bei den Angaben genau hinzuschauen, häufig wird die Zeit für eine Schnellladung auf 60% angegeben. Schnelles Laden schadet der Lithium-Ionen-Batterie, die Ladekapazität lässt nach.
Dieser Effekt ist Ihnen von ihrem Smartphone sicherlich bekannt. Dort werden auch Li-Ionen-Batterien verwendet.

Die Hybrid Fahrzeuge (HEV) leisten nur einen geringen Anteil zum Umweltschutz, indem Sie den Kraftstoffverbrauch und damit auch den CO2 Ausstoß reduzieren. Das wird vermutlich eine Übergangstechnologie bleiben.

Besser sieht es bei den Plug-in Hybriden (PHEV) aus. Sie sind eine interessante Alternative zu großen langstreckentauglichen BEV mit ihren enorm großen Batterien.
Studien zufolge sind ein Großteil der Fahrten im Alltag maximal 50 km lang. Diese Distanzen kann ein PHEV rein elektrisch fahren. 
Wenn er für Langstrecken benötigt wird, kann er im Hybridmodus recht sparsam und somit umweltschonend betrieben werden. Selbst bei Verwendung fossiler Kraftstoffe.
Leider gerät diese Technik momentan in Verruf, da angeblich viele Dienstwagenfahrer die Batterie nie laden und permanent mit dem Verbrenner fahren.
Das liegt daran, dass sie für das Tanken nichts bezahlen müssen.
Nach meiner Meinung ist es nicht korrekt eine Technologie zu verteufeln, weil sie nicht bestimmungsgemäß benutzt wird.
Daran ist nicht die Technik schuld, sondern das mangelnde Umweltbewusstsein der Menschen, die so handeln.
Wer, aus welchen Gründen auch immer, kein umweltbewusstes Handeln zeigt, wird dies auch in anderen Fahrzeugtypen nicht tun.
Wer die teilweise aberwitzige Leistung moderner BEV bei jedem Ampelstart ausreizt und damit jede Menge Reifenabrieb, also Feinstaub hinterlässt, handelt auch nicht vernünftig.

Der Vorteil der Brennstoffzellen Fahrzeuge liegt darin, dass sie einen rein elektrischen Antrieb mit einer großen Reichweite und geringer Betankungszeit vereinen.
Die Reichweiten ähneln denen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor.
Die zum Tanken benötigte Zeit ebenfalls.
Aus dem Auspuff kommt nur Wasserdampf.
Das klingt auf den ersten Blick, als ob es die Patentlösung aller Probleme wäre.
Aber kein Licht ohne Schatten.
Die Brennstoffzellensysteme sind zwar sehr gut erforscht und auch praxistauglich.
Die Herstellung ist aber noch immer sehr teuer.
Die Großserienfertigung von Brennstoffzellen steht noch am Anfang. Man geht davon aus, dass noch fünf bis zehn Jahre vergehen, bis man Brennstoffzellensystem zu wettbewerbsfähigen Preisen herstellen kann. Im Vergleich zu anderen Fahrzeugtypen.
Brennstoffzellenfahrzeuge sind momentan nicht wettbewerbsfähig, wenn sie nicht subventioniert werden.
Derzeit sieht es so aus, dass Brennstoffzellen hauptsächlich in schweren Nutzfahrzeugen zum Einsatz kommen werden und im PKW-Bereich eher ein Nischenprodukt bleiben.

Das Argument, dass die Wasserstoffherstellung teuer sei und einen schlechten Wirkungsgrad habe, lasse ich nicht gelten.
Wie bereits oben erwähnt ist die Basis einer erfolgreichen Mobilitätswende sauberer Strom aus regenerativen Quellen.
Wenn genügend Strom aus Solaranlagen, Wind- und Wasserkraft erzeugt wird, spielt das nicht mehr die entscheidende Rolle.
Diese Energien sind im Überfluss vorhanden, man muss sie nur nutzen.
Da eine solche Stromproduktion starken Schwankungen unterliegt, die nicht synchron zum Bedarf verlaufen, benötigt man ohnehin Energiespeichermöglichkeiten.
Dafür ist die Wasserstoffelektrolyse prädestiniert. Der Wasserstoff wird aus überschüssiger Stromproduktion hergestellt, anstatt die Windräder, wie bisher üblich, abzuschalten.
 „Power to liquid“ oder „Power to gas“ sind hier die Schlagworte.

Auf dies Weise lassen sich auch synthetische Kraftstoffe herstellen.
Mit diesen Kraftstoffen kommt unser guter alter Verbrennungsmotor wieder ins Spiel.
Das Problem der Abgase ist nicht der Verbrennungsprozess an sich, sondern was verbrannt wird. Benzin und Diesel haben leider viele, unerwünschte Bestandteile, die man mit aufwändiger Abgasnachbehandlung unschädlich zu machen versucht.
Bei Verwendung von sauberem Kraftstoff kann der Verbrennungsmotor auch frei von schädlichen Abgasen sein und sogar wieder einfacher und billiger werden.
Leider steckt die Massenherstellung solcher Kraftstoffe noch im Erprobungsstadium, da sich die Politik bislang nie dazu bekannt hat oder die Entwicklung durch negative Rahmenbedingungen gar blockierte.

Dadurch wird ein großes Potential für einen schnellen Beitrag zum Umweltschutz vergeudet. Synthetische Kraftstoffe eignen sich nämlich auch zur Beimischung zu konventionellen Kraftstoffen.
Solche Gemische können in den bereits vorhandenen Motoren gefahren werden und würden die Schadstoffbelastung des Fahrzeugbestands mit sofortiger Wirkung reduzieren.


Leider stehen sie derzeit gar nicht zur Verfügung, weil niemand in eine Technik investiert, die von der Politik nicht unterstützt wird. Trotzdem glauben namhafte Technologiekonzerne, wie zum Beispiel Bosch an die Zukunftsfähigkeit dieser Technik.

Diese Technologie Übersicht soll Ihnen zeigen, wie vielfältig die technischen Möglichkeiten sind und dass es nicht den einen Königsweg gibt.
Die Regierungen wären gut beraten das Ziel, einen schadstofffreien Individualverkehr, und nicht die Technologie zu festzuschreiben.

Die Mobilitätswende bietet vielfältige Chancen Umwelt- und Klimaschutz mit Ökonomie zu vereinen.
Man muss der Industrie aber auch Zeit für die Umstellung gewähren.
Eine Großserienproduktion stellt man nicht von heute auf Morgen um. Dann verlieren wir speziell hier im Südwesten sehr viele Arbeitsplätze. Nicht nur bei den Automobilherstellern, sondern auch bei den Zulieferern und im Maschinenbau.

Georg Göpfert

Waldenbuch