Ist die Energieversorgung für Elektroautos gesichert?

Ist die Stromversorgung von Elektroautos sicher und ausreichend schnell?

von Prof. Dr. Hans-Günter Appel

Der Elektroantrieb ist optimal für ein Auto. Das kann jeder bestätigen, der schon einmal ein solches Auto gefahren hat. Das Schalten entfällt und ein hohes Drehmoment auch bei niedrigen Drehzahlen führt zu guter Beschleunigung beim Anfahren.

Die Crux ist es, die elektrische Energie in das Auto zu bringen. Bahnen und O-Busse hängen an elektrischen Leitungen. Sie können dann aber auch nur auf elektrifizierten Strecken fahren. Für den Individualverkehr muss das Auto die elektrische Energie laden und mitführen. Nach dem derzeitigen Stand der Technik sind dafür nur Batterien geeignet.

Teure Batterien mit langen Ladezeiten

Doch das Laden von Batterien dauert lange. Das wissen wir alle vom Aufladen der Handys, Smartphones und E-Bikes. Für Autobatterien, die große Strommengen schlucken, dauert es Stunden. Die Batterie ist der Schwachpunkt des E-Autos. Sie hat lange Ladezeiten und ist teuer, schwer und groß. Eine Batterie zum Speichern von einer Kilowattstunde (kWh), mit der man etwa 6 Kilometer fahren kann, wiegt im günstigsten Fall 3 Kilogramm und kostet 200 Euro. Für eine Fahrstrecke von 500 km braucht man nach diesen Zahlen 80 kWh Strom, der in einer 240 kg schweren Batterie gespeichert ist, die 16.000 Euro kostet. Bis heute sind keine günstigeren Speichermöglichkeiten bekannt, sagt ein Professor für Batterieforschung.

Die Ladezeit der Batterie wird durch höhere Ladeleistungen kürzer. Die normale mit 16 Ampere gesicherte Steckdose liefert eine Leistung von 3,6 Kilowatt (kW). Das Laden der 80 kWh-Batterie dauert dann 22 Stunden. Die maximale Ladeleistung in unserem häuslichen Stromnetz wird mit 11 kW erreicht, wenn alle 3 Phasen angeschlossen werden, Die Ladezeit verringert sich dann auf knapp 8 Stunden. Das ist länger als die anschließend mögliche Fahrzeit im Normalverkehr. Höhere Leistungen bis zu 200 kW bieten öffentliche Ladepunkte an. Dann fällt die Ladezeit auf 24 Minuten. Doch höhere Ladeleistungen verteuern den Strom. Statt 30 Cent des Haushaltstromes werden bis zum Dreifachen an diesen Ladesäulen für die Kilowattstunde verlangt. Damit wird der Strom deutlich teurer als der Treibstoff an den Tankstellen. Der größere Kostenfaktor dürfte jedoch der schnellere Verschleiß der Batterie durch die hohen Ladeleistungen sein. Ein Austausch der 16.000 Euro teuren Batterie wird dann früher fällig.

Mit Treibstoff steigt die Ladeleistung auf das 20-fache

Doch auch die höchsten Stromladeleistungen sind lächerlich gering gegen die Ladeleistungen“ an den Tankstellen. 40 Liter Treibstoff – mit denen man 500 km fahren kann – können in einer Minute in den Tank gefüllt werden. Das entspricht einer Stromladeleistung von knapp 5.000 kW!

E-Autos gefährden die Stromversorgung

E-Autos gefährden mit ihrem großen Stromhunger auch unsere andere Versorgung mit elektrischer Energie. Wenn nur eine Million von den mehr als 40 Millionen Autos in Deutschland an häusliche Ladestecker mit 11 kW angeschlossen werden, wird eine Netzleistung von 11 Millionen kW gefordert. Das ist die Leistung von 11 großen Kohle- oder Kernkraftwerken.

Die Regierung heizt den Kauf von Elektroautos noch an, indem sie ihn mit vielen Milliarden Euro subventioniert, ohne zu sagen, woher der Strom dafür kommen soll. Im Gegenteil. Ende dieses Jahres werden die letzten Kernkraftwerke in Deutschland stillgelegt. Auch die Kohlekraftwerke sollen nach dem Kohleabschaltgesetz in den nächsten 15 Jahren die Stromerzeugung einstellen und neu zu bauende Gaskraftwerke die Stromversorgung übernehmen. Doch woher soll das Gas kommen, wenn die Versorgung aus Russland gedrosselt wird? Die politische Entwicklung könnte zu erheblichen Gasmangel führen.

Die Versorgung mit Strom sollen weitgehend Wind, Sonne und Biomasse übernehmen. Das ist ein frommer Wunsch der Energiepolitiker, denn mit dem vom Wetter abhängigen und nicht regelbaren sogenannten „grünen“ Strom kann er nicht erfüllt werden. Der „grüne“ Strom sollte FAKEPOWER genannt werden zur Klarstellung, dass diese Politik eine Täuschung ist. (Fake = Täuschung).

Treibstoff ist sichere Energiequelle

Treibstoff ist weitaus sicherer verfügbar als Strom. Strom muss in dem Moment erzeugt werden, in dem er auch abgenommen wird. Treibstoff lagert dagegen für den Bedarf von Tagen oder Wochen an jeder Tankstelle. Für Notfälle passt ein Reservekanister in jeden Kofferraum. Wenige Liter Treibstoff reichen aus, um die nächste Tankstelle zu erreichen.

Weiter hat Deutschland Erdöl und Treibstoffe eingelagert, die den Bedarf für 90 Tage decken. So sollen Versorgungsengpässe bei Lieferausfällen oder Erpressungsversuchen vermieden werden. Zuständig ist dafür der staatliche Erdölbevorratungsverband. Der größte Teil dieser Reserve, etwa 10 Millionen Tonnen, liegt in Salzkavernen unter Wilhelmshaven. Diese nationale Reserve kostet uns 0,5 Cent je Liter Treibstoff.

Für Kohle und Gas gibt es solche Reserven nicht, obwohl wir auch diese Brennstoffe fast vollständig importieren müssen, wenn die Braunkohlenförderung aufhört. Gaskavernen können nur den schwankenden Bedarf zwischen Sommer und Winter ausgleichen. Die Kohlelager der Kraftwerke reichen nur für Tage bis Wochen. Havarien von Frachtschiffen oder Eis auf den Binnenwasserstraßen haben bei Kohlekraftwerken schon zu Brennstoffmangel geführt.

Nur Kaufprämien stützen den Absatz von E-Autos

Zusammenfassend ist festzustellen: E-Autos haben den optimalen Antrieb. Die Batteriekapazität begrenzt aber die Reichweite. Die Ladezeiten der Batterie sind viel zu lang und zu teuer. Ladestationen mit hohen Leistungen haben hohe Stromkosten und mindern die Lebensdauer der teuren Batterie. Für Elektroautos müssen Kraftwerke ausgebaut werden, weil der wetterabhängige Wind- und Solarstrom, die Fakepower, nur zeitweise verfügbar ist. Über die gesamte Lebensdauer einschließlich Verschrottung dürfte der Energieaufwand die von Autos mit Verbrennungsmotoren deutlich übersteigen. Nur hohe Kaufprämien aus Steuergeldern ermöglichen einen nennenswerten Absatz.

Autos mit Verbrennungsmotoren sind deutlich wirtschaftlicher. Das notwendige Schalten ist weitgehend automatisiert. Die Treibstoffversorgung ist wesentlich sicherer als die Stromversorgung für E-Autos. Die Ladeleistung ist mindestens 20-mal höher als Leistungen der Schnelllade-Anlagen. Diesel-Motoren haben den besten Wirkungsgrad, also den geringsten Treibstoffverbrauch. Sie sollten weiter entwickelt werden und nicht wegen unsinniger Abgasgrenzwerte aufgegeben werden.

Das E-Auto ist ein schönes Spielzeug für reiche Leute, die schon 2 Autos besitzen. Alltagstauglich ist es nur bedingt. In der Gesamtbilanz wird die Umwelt durch E-Autos stärker belastet, und es werden mehr fossile Brennstoffe verbraucht. Einseitige ideologische Forderungen sind untauglich.

 

Hans-Günter Appel

Prof. Dr.-Ing. Hans-Günter Appel

Pressesprecher

Stromverbraucherschutz NAEB e.V.

 




Aber wir haben doch die Wunderwaffe!

Ein jahrelanges mediales Trommelfeuer aus allen Rohren sorgt dafür (hierhierhier), dass ja keine Zweifel daran aufkommen, dass das Klima-Armageddon des globalen Versengens über uns kommt, wenn wir nicht von sofort auf gleich unseren Lebensstil aufgeben und in Sack und Asche auf die Bäume zurückklettern. Es dürfen auf keinen Fall Wende-Zweifel an der kommenden Verkehrs- und der Agrarwende und der verpfuschten Energiewende aufkommen. Dafür werden im Wochentakt neue Wunderwaffen vorgestellt – keine ist absurd genug – um den zahlenden Bürger davon zu überzeugen: „Na bitte, es geht doch“.

Der Verkehrswendemotor will trotzdem nicht anspringen. Da wird prompt herausposaunt. Innolith-Chef Alan Greenshields sagt im Gespräch mit DIE WELT

Forscher haben einen Batterietyp entwickelt, der E-Autos mit 1000 Kilometer Reichweite zulässt. Löst „Innolith“ sein Versprechen ein, könnte das den Durchbruch für die E-Mobilität bedeuten… Die Vorteile klingen fast zu gut, um wahr zu sein: keine exotischen Materialien, keine Brandgefahr und gut zehnmal mehr Ladezyklen als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien. Die Innolith-Batterie, wirbt das Unternehmen, sei nicht nur sicherer und weise deutlich geringere Kosten pro Ladezyklus auf: Sie macht das E-Auto mit 1000 Kilometer Reichweite möglich. Die Rede ist von 55.000 Ladezyklen mit halbstündigem Wechsel und einer Ladetiefe zwischen 0 und 100 Prozent. „Und das ist kein theoretischer Wert“. Und Greenshields behauptet:„Das haben wir gemessen.“ Hat mal einer die erforderliche Stromstärke für 1000 km in einer halben Stunde Ladezeit ermittelt? Das erinnert peinlich an den Spruch: „Das Netz ist der Speicher, das ist alles ausgerechnet“.

Innolith ist eine deutsche Firma mit Sitz in Basel, die unter anderem Namen schon einmal revolutionäre Batterien gebaut hat – genau ein Stück. Da diese nicht einmal richtig funktionierte, folgte die Pleite auf dem Fuße. Und nun rettet ein russischer Oligarch mit einem englischen Pleitier als Direktor die revolutionäre Technologie. Dann hat der Diesel aber ausgerußt.

Eine Fehlzündung nach der anderen

Auch der Energiewendemotor stottert schon lange und hat eine Fehlzündung nach der anderen. Da muss doch Umweltbewegung schnell mal tröten. So sagt Etogas-Geschäftsführer Dr. Karl Maria Grünauer: „Diese Anlage löst die Probleme der Energiewende. Seit drei Jahren elektrisiert das Konzept Power-to-Gas die Energie- und Mobilitätsbranche. Nach erfolgreichen Tests der neuen Ökostromspeichertechnologie hat der Etogas-Kunde Audijetzt die erste Anlage im industriellen Maßstab eingeweiht. Die Anlage für den Ingolstädter Autobauer verfügt über eine 25-mal so große Eingangsleistung wie die bislang weltweit größte Power-to-Gas-Anlage. Mit der Einweihung der 6-Megawattanlage beginnen wir mit der kommerziellen Anwendung dieser neuen Stromspeichertechnologie“.

Und weiter: „Mit dem in der Anlage erzeugten Treibstoff können Autofahrer mit einer CO2-Bilanz von 20 Gramm pro Kilometer nahezu kohlendioxid-neutral fahren. Die Gasmenge aus Werlte versorgt 1.500 A3 g-tron mit einer jährlichen Fahrleistung von jeweils 15.000 km – insgesamt sind das 22,5 Millionen Kilometer“.

Nun wollen wir mal ein bisschen kopfrechnen: Die Gesamtfahrleistung aller Pkw in Deutschland liegt bei 630,5 Milliarden Kilometern – LKW nicht mitgerechnet. Dann gelingt die Energie- und Verkehrswende durch Sektor-Kopplung doch ganz leicht. Wir müssen lediglich noch 28.000 solcher Anlagen bauen. Und für die 70 Milliarden Kilometerleistung der LKW womöglich nochmal weitere 60.000, das habe ich aber schon nur noch grob geschätzt.

Ist das wirtschaftlich machbar? Der Wirkungsgrad von Power to Gas liegt, optimistisch gesehen, so in der Nähe von 50 Prozent. Dazu singt die Ökobranche ihr Mantra: „Ohne staatliche Förderung wird die Technologie niemals zur Marktreife gelangen. Notwendig ist aus unserer Sicht ein Entgegenkommen beim Strompreis.“ Ach, ist der Strompreis der Ökobranche zu hoch? Aber auf den schlechten Wirkungsgrad von PtG sattelt nochmal der Wirkungsgrad des Fahrzeugmotors auf. Da bleibt am Ende von dem Strom geschätzt weniger als ein Drittel zur Nutzung übrig. Energetisch ist das ein unakzeptabel schlechtes Geschäft, von der Wirtschaftlichkeit nicht zu reden – hier wird ein grüner Traum wahr: Den Literpreis des Kraftstoffes wollten sie auf fünf Euro pro Liter steigern.

Durchhalteparolen für erlahmende Volksbegeisterung

Und was sagt die Politik zu Power to Gas?

Der Bundesrat ist der Auffassung, dass schon heute mit der Errichtung von großtechnischen Elektrolyseanlagen mit mehr als 50 Megawatt (MW) Leistung begonnen werden muss, damit bis 2030 die Skalierung, die Weiterentwicklung der Produktionstechnik für die Anlagen und deren Netzintegration gelingt.

Der Bundesrat stellt fest, dass derzeit die für das Gelingen der Energiewende unerlässliche Wasserstoffelektrolyse noch nicht wirtschaftlich ist. Er fordert die Bundesregierung auf, ein Markthochlaufprogramm aufzulegen, mit dem die Erstellung großtechnischer Anlagen zur elektrolytischen Wasserstofferzeugung ermöglicht wird.“ 

Markthochlaufprogramm? Kurz gesagt: Erst mal machen – es ist ja nicht unser Geld.

Das Wirtschaftsministerium ist da ein bisschen vorsichtiger, wohl weil sie die Steuerzahlerkohle für anderen Unfug brauchen:

Die Speicherung von umgewandeltem regenerativem Strom im Erdgasnetz stellt eine viel versprechende Option dar…. Allerdings führt diese Mehrfachumwandlung zu hohen Verlusten beim ursprünglich eingesetzten Strom. Deswegen ist diese vielversprechende Lösung bislang wirtschaftlich noch nicht vertretbar. Mittelfristig könnte Power-to-Gas aber entscheidend dazu beitragen, das Problem der kurz- und auch einem unverzichtbaren Partner für Strom aus erneuerbaren Energien zu machen“.

Wenden auf dem Prinzip Hoffnung. Aber gegen die Gesetze der Physik und Ökonomie können weder „mittelfristig“ noch langfristig die deutschen Wenden zum Sieg geführt werden, auch nicht mit Wunderwaffen. Wunderwaffen, ob sie nun „Dicke Bertha“ oder „Paris-Geschütz“ oder „V 1, 2, 3, 4“ hießen, waren nie mehr als Durchhalteparolen für erlahmende Volksbegeisterung angesichts einer von vornherein verlorenen Sache. Wunderwaffen haben den Deutschen nie zum Sieg verholfen, sondern haben unter Vorspiegelung falscher Tatsachen in diverse Desaster geführt.

Den Preis bezahlt ein Volk, das sich von den Tölpeln und Einfaltspinseln auf der Kommandobrücke (Reinhard Mey: „Das Narrenschiff“ – nicht die letzte Strophe verpassen) täuschen lässt. Und der Preis ist hoch.

Der Beitrag erschien zuerst bei ACHGUT hier




TESLA ON THE ROCKS Kälte in den USA lässt Tesla-Autos stillstehen

Kalt, kälter, am kältesten. Alles friert wie nie, auch die Batterie. Das merken viele Autofahrer, deren Wagen morgens nicht anspringen, wenn in der Kälte die Batterie schlapp gemacht hat.

Kälte wirkt allerdings auch negativ bei modernen Lithium-Ionen Akkus, die neben Smartphones unter anderem Elektroautos antreiben. Bei minus fünf Grad verfügt die Batterie nur noch über die Hälfte ihrer Kapazität, haben beispielsweise Tests der DEKRA ergeben. Bittere Folge für Elektrofahrzeuge: Die Reichweite bricht dramatisch ein.

Das führt gerade in den USA zu massiven Problemen. Die Eiseskälte, die ein arktischer Kaltlufteinfall mit sich brachte, legt hunderte Teslas lahm, berichtet die Lippische Landes-Zeitung lz.de und beruft sich dabei auf das Techportal Mashable.

Dort beschweren sich viele Tesla-Kunden, weil ihre Autos nicht sehr weit kommen. Das Tesla Modell X 100D soll in der Regel 290 Meilen bewältigen können. Jetzt bei dem arktischen Eislufteinfall schimpfen Fahrer, dass sie nur noch 120 Meilen weit kommen. Einige Fahrer berichten sogar, daß sie nicht in ihr Auto einsteigen können, weil die Türgriffe zugefroren seien und die Automatik nicht öffnen könne.

Bei tiefen Temperaturen laufen die chemischen Reaktionen beim Laden und Entladen der Batterie deutlich langsamer ab als bei höheren Temperaturen. Das ist Natur der Batterie, da läßt sich nicht viel dagegen tun. Die Tesla-Konstrukteure lassen zwar die Batterie im Stillstand immer ein wenig heizen. Das kostet allerdings wiederum Energie, die die Batterie liefern muß.

Deswegen entleert sie sich auch im Stillstand. Stellt man den Tesla mit knapper Ladung ab, erscheint der Warnhinweis »Bei kalter Witterung liefert die Batterie deutlich weniger Energie. Wir empfehlen, die Batterie jetzt zu laden.« Was, wenn keine Ladestation in der Nähe ist?

Tesla geht zwar rabiat vor, packt massiv Akkuzellen nach dem Motto »viel hilft viel« in seine Autos hinein und kann daher ein wenig mehr Reichweite als andere Elektroautos bieten. Manche Elektroautos bewältigen bei tiefen Temperaturen gar nur noch 60 bis 70 Kilometer.

Einigermaßen exakte Daten sind schwer zu bekommen. Tesla-Fans rechnen die Reichweite eher schön, Kritiker tendenziell runter. Es hängt von vielen Faktoren ab, wieviel ein Akku bei Kälte noch liefern kann: Wie neu ist er? Wie viele Ladezyklen hat er bereits hinter sich? Denn das Altern ist ein generelles Problem bei Akkus. Vor allem: Wie schnell fährt man? Denn bei einigermaßen schnellem Tempo steigt der Stromverbrauch der Elektromotoren dramatisch an.Ein BMW-i3 Fahrer mit 94 Ah Batterie kommt bei Temperaturen etwas unter Null gerade mal auf 130 Kilometer Reichweite. Ein Tesla Model S 85-Fahrer rechnet im Winter bei schlechten Bedingungen mit 320 km Reichweite – wenn der Wagen bereits in der Garage vorgeheizt wurde und während des Fahrens nur sehr wenig gewärmt wird.

Das ist auch im gelobten Land der Elektromobilität Norwegen so.

Der TÜV Süd erzählt, dass in Norwegen Elektromobiliät auch bei Minusgraden kein Problem sei. Dort sei sie erfreulich fortgeschritten. Das ist angesichts horrender Zuschüsse vom Staat und vieler Privilegien wie Vorfahrt für E-Autos auch kein Wunder. Der Strom kommt zum überwiegenden Teil aus Wasserkraftwerken, von denen es in Norwegen viele gibt.

Der Tesla wird nachts in der Garage am Ladekabel geladen und schön warm gehalten. Das reicht dann für die Fahrt ins nicht zu weit gelegene Büro.

Dennoch dient er meist nur als Zweitauto. Die gut verdienenden Norweger können sich das locker leisten. Für die längeren Strecken in dem langgestreckten Land nehmen sie ohnehin das Flugzeug und für längere Autofahrten ins Wochenendhaus den Diesel-SUV.

Der TÜV gibt schon einmal den nützlichen Tip, das E-Auto in der Garage zu parken. Das schone den Akku. Allerdings ist es kritisch, ein Elektroauto in einer öffentlichen Garage abzustellen. Brandschutzsachverständige schlagen die Hände über dem Kopf zusammen angesichts der hohen »Brandlast« eines Elektroautos. Wenn die Batterie losgeht, ist nicht mehr viel mit Löschen. Ein Benziner kann auch brennen, allerdings hat es hier die Feuerwehr leichter zu löschen.

Mit dem weiteren Ratschlag des TÜV, das Auto solle aufgewärmt werden, wenn es noch am Ladestrom hängt, können die vielen Laternenparker ebensowenig etwas anfangen.

Tesla-Eigentümer Elon Musk hatte immerhin angekündigt, in die Fortentwicklung zu investieren und die Kältetauglichkeit zu verbessern.

Es zeigt sich, daß es mit Vorsicht zu genießende Worte sind, wenn es heißt, Tesla, Google, Apple und die Computergiganten steigen groß in das Autobauergeschäft ein. Alte Autobauer – zieht euch warm an. Was soll denn schon so schwierig am Autobau sein? Ein wenig Blech, Kunststoff und einen Elektromotor zusammenzubauen, kann kein Problem sein. Der Rest ist Software. Theoretisch nicht, praktisch schon, wissen erfahrene Autobauer.

Allein der Elektromotor ist auf dem Stand des Verbrenners der fünfziger Jahre und benötigt noch viel Entwicklungsarbeiten im Detail, sagen Wissenschaftler der TU München. Allein wie die Elektrobleche gefertigt werden, läßt noch viel Luft nach oben. In ihnen werden die Magnetfelder erzeugt, die den Motor durch Anziehungs- und Abstoßungskräfte in Bewegung setzen. Diese Bleche werden aus großen Rollen gestanzt und anschließend zu kompakten Paketen verbunden. Großen Einfluß haben Schneidwerkzeuge; werden sie langsam stumpf, schneiden sie ähnlich wie eine stumpfe Schere beim Papier die Blechkanten nicht mehr sauber ab. Folge: Die magnetischen Eigenschaften der Bleche werden schlechter, der Wirkungsgrad des Motors sinkt um bis zu 30 Prozent.

Es zeigt sich, dass es auf die vielen Details ankommt. Nicht umsonst hat Tesla eine erfahrene deutsche Firma für Produktionsanlagen gekauft, das Maschinenbauunternehmen Grohmann Engineering aus Prüm in der Eifel.

Von einem früheren Mercedes- Entwicklungschef geht die Rede, dass er auf dem Testzentrum am Polarkreis im tiefsten Winter mit offenem Cabrio fuhr. Fror er dabei, war die Heizungsanlage nicht gut genug, die Konstrukteure mussten nachsitzen. Autos werden auf ihre Hitzetauglichkeit zum Beispiel im Death Valley im Hochsommer getestet, ob sie bei 50 Grad auch noch einwandfrei funktionieren.

Ob Tesla wirklich die Welt verändert, wie das Tesla-Chef Elon Musk immer wieder betont, muss sich erst noch zeigen. Für viele Autofahrer würde es schon reichen, wenn die Türgriffe ihres Elektroautos auch bei Kälte aufgingen und sie weiter fahren könnten.

Der Beitrag erschien zuerst bei TICHYS Einblick hier