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Elektroauto (13327 views - Cars & Motorbikes & Trucks & Buse)

Ein Elektroauto (auch E-Auto, E-Mobil oder Elektromobil) ist ein Kraftfahrzeug zur Personen- und Güterbeförderung mit elektrischem Antrieb. Der Begriff beschreibt im Allgemeinen einen Pkw, kann jedoch auch für die gesamte Bandbreite mehrspuriger Kraftfahrzeuge verstanden werden. International ist die Abkürzung (B)EV für englisch (Battery) Electric Vehicle üblich. Nach amtlicher Definition ist ein Elektroauto ein Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung mit mindestens vier Rädern (Pkw) der EG-Fahrzeugklasse M, das von einem Elektromotor angetrieben wird (Elektroantrieb) und die zu seiner Fortbewegung nötige elektrische Energie aus einer Traktionsbatterie bezieht, d. h. nicht aus einem Reichweitenverlängerer, einer Brennstoffzelle oder einer Oberleitung bezieht wie z. B. ein Oberleitungsbus. Davon zu unterscheiden sind die Leichtelektromobile der EG-Fahrzeugklasse L (vierrädriges Leichtkraftfahrzeug) sowie Hybridelektrokraftfahrzeuge. Da das Elektroauto im Betrieb selbst keine relevanten Schadstoffe emittiert, wird es als emissionsfreies Fahrzeug eingestuft. Zu Beginn der Entwicklung des Automobils um 1900 und im folgenden Jahrzehnt spielten elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge eine wichtige Rolle im Stadtverkehr. Durch Fortschritte im Bau von Verbrennungsmotorfahrzeugen und das Tankstellennetz wurden sie jedoch verdrängt. Erst in den 1990er Jahren stieg die Produktion von Elektrokraftfahrzeugen wieder an. In den 2000er Jahren wurden leistungsfähige lithiumbasierte Akkus für Fahrzeuge adaptiert. Der im Jahr 2010 eingeführte Nissan Leaf, ist mit 340.000 Exemplaren in Summe das weltweit meistverkaufte Elektroauto (Stand Oktober 2018). Die Luxuslimousine Tesla Model S, folgt auf Platz zwei mit 235.534 Exemplaren (Stand Juni 2018) vor dem Tesla Model 3, 115.000 Exemplare (Stand November 2018) und dem BMW i3 mit 100.000 verkauften Fahrzeugen (Stand Oktober 2017), aktuelle Zahlen siehe Marktentwicklung weltweit. In absoluten Zahlen sind die USA und China (mit über 777.000 Neuzulassungen im Jahre 2017) die größten Märkte für Elektroautos, wobei der Marktanteil (2016) in Deutschland bei 0,75 %, in China bei 2,7 % (2017), in den USA bei 0,9 % und in Frankreich sowie in Großbritannien bei 1,4 % lag (s. Marktentwicklung). Dagegen erreichen Norwegen mit über 39 % (s. Marktentwicklung in Norwegen) und die Niederlande mit knapp 10 % bereits signifikante Marktanteile, dank staatlicher Anreize und guter Lade-Infrastruktur. Einige wenige Elektroautos der Oberklasse bieten mittlerweile Reichweiten von max. 500 km pro Akkuladung, jedoch erreicht kein Elektrofahrzeug für unter 55.000 Euro eine Reichweite von 400 km oder mehr (s. Elektroautos in Großserienproduktion und Abschnitt Reichweite). Bei den Gesamtkosten unterbieten einige Elektrofahrzeuge Anfang 2017 vergleichbare Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. (s. Gesamtkosten). Zudem werden in vielen Ländern die Stromtankstellen rasch ausgebaut, und Ultra-Schnellladesäulen installiert, um die Ladedauer in den Bereich von 15 bis 20 Minuten zu bekommen (s. Stromtankstelle). In Deutschland gibt es über 16.000 öffentliche Ladesäulen (Stand: Januar 2019 ).
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Elektroauto

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Ein Elektroauto (auch E-Auto, E-Mobil oder Elektromobil) ist ein Kraftfahrzeug zur Personen- und Güterbeförderung mit elektrischem Antrieb. Der Begriff beschreibt im Allgemeinen einen Pkw, kann jedoch auch für die gesamte Bandbreite mehrspuriger Kraftfahrzeuge verstanden werden. International ist die Abkürzung (B)EV für englisch (Battery) Electric Vehicle üblich.

Nach amtlicher Definition ist ein Elektroauto ein Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung mit mindestens vier Rädern (Pkw) der EG-Fahrzeugklasse M, das von einem Elektromotor angetrieben wird (Elektroantrieb) und die zu seiner Fortbewegung nötige elektrische Energie aus einer Traktionsbatterie bezieht, d. h. nicht aus einem Reichweitenverlängerer, einer Brennstoffzelle oder einer Oberleitung bezieht wie z. B. ein Oberleitungsbus. Davon zu unterscheiden sind die Leichtelektromobile der EG-Fahrzeugklasse L (vierrädriges Leichtkraftfahrzeug)[3] sowie Hybridelektrokraftfahrzeuge. Da das Elektroauto im Betrieb selbst keine relevanten Schadstoffe emittiert, wird es als emissionsfreies Fahrzeug eingestuft.

Zu Beginn der Entwicklung des Automobils um 1900 und im folgenden Jahrzehnt spielten elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge eine wichtige Rolle im Stadtverkehr. Durch Fortschritte im Bau von Verbrennungsmotorfahrzeugen und das Tankstellennetz wurden sie jedoch verdrängt. Erst in den 1990er Jahren stieg die Produktion von Elektrokraftfahrzeugen wieder an. In den 2000er Jahren wurden leistungsfähige lithiumbasierte Akkus für Fahrzeuge adaptiert.

Der im Jahr 2010 eingeführte Nissan Leaf, ist mit 340.000 Exemplaren in Summe das weltweit meistverkaufte Elektroauto (Stand Oktober 2018).[4][5] Die Luxuslimousine Tesla Model S, folgt auf Platz zwei mit 235.534 Exemplaren (Stand Juni 2018)[6] vor dem Tesla Model 3, 115.000 Exemplare (Stand November 2018) und dem BMW i3 mit 100.000 verkauften Fahrzeugen (Stand Oktober 2017), aktuelle Zahlen siehe Marktentwicklung weltweit.

In absoluten Zahlen sind die USA und China (mit über 777.000 Neuzulassungen im Jahre 2017) die größten Märkte für Elektroautos, wobei der Marktanteil (2016) in Deutschland bei 0,75 %, in China bei 2,7 % (2017), in den USA bei 0,9 % und in Frankreich sowie in Großbritannien bei 1,4 % lag[7] (s. Marktentwicklung). Dagegen erreichen Norwegen mit über 39 % (s. Marktentwicklung in Norwegen) und die Niederlande mit knapp 10 % bereits signifikante Marktanteile, dank staatlicher Anreize und guter Lade-Infrastruktur.

Einige wenige Elektroautos der Oberklasse bieten mittlerweile Reichweiten von max. 500 km pro Akkuladung, jedoch erreicht kein Elektrofahrzeug für unter 55.000 Euro eine Reichweite von 400 km oder mehr (s. Elektroautos in Großserienproduktion und Abschnitt Reichweite). Bei den Gesamtkosten unterbieten einige Elektrofahrzeuge Anfang 2017 vergleichbare Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.[8] (s. Gesamtkosten). Zudem werden in vielen Ländern die Stromtankstellen rasch ausgebaut, und Ultra-Schnellladesäulen installiert, um die Ladedauer in den Bereich von 15[9] bis 20 Minuten zu bekommen (s. Stromtankstelle). In Deutschland gibt es über 16.000 öffentliche Ladesäulen (Stand: Januar 2019 [10]).

Inhaltsverzeichnis

Grundlegendes

Alle Elektroautos treiben die Räder über Elektromotoren an. Die Elektroenergie wird in Akkumulatoren, in Form von einer oder mehreren Traktionsbatterien gespeichert. Der Elektroantrieb wird den alternativen Antriebstechniken zugerechnet.

Auch oberleitungsgeführte Automobile, zum Beispiel O-Busse, sind Elektroautos. Solarfahrzeuge gewinnen den Strom mittels Solarzellen auf ihren Oberflächen aus Sonnenlicht. Beim seltenen Gyroantrieb wird an Ladestationen elektrische Energie mechanisch in einem Schwungrad gespeichert, bis die Energie wieder von einem Generator in elektrische Energie für die Motoren umgewandelt wird oder mechanisch verwendet wird. Hiermit sind Reichweiten von einigen Kilometern möglich. Ähnliches gilt, wenn Superkondensatoren als Energiespeicher dienen. Bei vielen Fahrzeugen kann Bremsenergie rückgewandelt werden.

Serielle Hybridelektrokraftfahrzeuge, ebenso Brennstoffzellenfahrzeuge oder Fahrzeuge mit dieselelektrischem Antrieb bilden eigene Fahrzeugkategorien. Diese Fahrzeuge nutzen verschiedene Kraftstoffe als Primärenergie. Die Übergänge zum Elektroauto sind teilweise fließend, beispielsweise in Form von Aggregaten zur Reichweitenverlängerung.

Vergleich mit dem Antrieb durch Verbrennungsmotor

Elektronisch gesteuerte Elektromotoren können ihr maximales Drehmoment schon im Stillstand abgeben. Sie brauchen, anders als Verbrennungsmotoren, in der Regel kein Schaltgetriebe. Sie können bereits im unteren Geschwindigkeitsbereich stark beschleunigen; von 0 auf 50 km/h erreichen oft auch Elektrokleinwagen Werte, die bei Verbrennungsmotorautos nur Sportwagen gelingen. Häufig ist eine Drehmomentbegrenzung notwendig, z. B. zur Schonung der Fahrakkus. Bei Sportwagen mit Elektromotoren drosselt die Motorsteuerung nach starkem Beschleunigen diese gegebenenfalls über eine gewisse Zeit, um Elektromotor und Fahrakkus abkühlen zu lassen. Elektromotoren sind leiser als Otto- oder Dieselmotoren, fast vibrationsfrei und emittieren keine schädlichen Abgase. Ihr Wirkungsgrad ist sehr hoch. Ein Verbrennungsantrieb besteht aus rund 1400 Teilen, ein Elektroantrieb nur aus rund 210.[11] Ein Achtzylindermotor hat rund 1200 Teile, die montiert werden müssen, ein Elektromotor nur 17 Teile[12] – jedoch nur der reine Motor; ein Benzintank mit Benzinpumpe besteht aus 20–30 Einzelteilen, der Akkusatz eines Elektroautos mitunter aus hunderten bis tausenden Einzelkomponenten.

Der Einsparung an Gewicht durch den Wegfall der verschiedenen Baugruppen des Verbrennungskraftmaschinenantriebs steht die geringe Energiedichte der Akkumulatoren gegenüber. Sie beträgt etwa ein Fünfzigstel bis ein Hundertstel eines benzingefüllten Tanks. Elektrofahrzeuge sind daher meist schwerer als entsprechende Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Die Batteriekapazität ist ein prägender Faktor bei Fahrzeuggewicht und Preis.

Bislang haben Elektrofahrzeuge geringe Reichweiten mit einer Akkuladung. Jedoch sind beispielsweise mit Tesla Model S auch Fahrzeuge auf dem Markt, die auf eine Reichweite von 600 km nach NEFZ (ab 1. September 2017 ersetzt durch WLTP und ab Sept. 2018 vorgeschrieben für Verbrauchswerte) kommen. In jüngerer Zeit steigt die Zahl der Elektroautos, die Reichweiten von 400 km, 500 km und mehr (nach NEFZ) erreichen können, so z. B.: Tesla Model X, Tesla Model 3, Chevrolet Bolt, BYD e6, Nissan Leaf, Renault ZOE, BMW i3 (s. Elektroautos in Großserienproduktion und Abschnitt Reichweite). Statistisch gesehen betragen die zurückgelegten Wege eines Automobils an über 90 % der Tage weniger als 50 km.[13] Dennoch ist die fehlende Flexibilität von Elektrofahrzeugen, mit denen man nicht spontan längere Strecken in ähnlichen Zeiten wie mit Verbrennungsmotorfahrzeugen fahren kann, ein Hemmnis in der Marktakzeptanz. Auch die noch wenig ausgebaute und uneinheitliche Ladeinfrastruktur trägt hierzu bei (s. a. Stromtankstellen).

Ein weiterer Unterschied zwischen elektrisch und kraftstoffbetriebenen Fahrzeugen ist die Lade- und Tankzeit zum Füllen des Energiespeichers. 80 % Akkuladung in 30 Minuten werden an leistungsstarken Gleichstrom-Ladestationen erreicht (s. Ladeleistung und -dauer bei Stromtankstellen).

Verwendungsarten

Elektroautos lassen sich nach der Art ihrer Verwendung unterscheiden:

Fahrzeugkonzepte

Elektroautos lassen sich nach ihrem Konstruktionsprinzip unterscheiden:[14]

  • Neuentwickelte Elektroautos (sog. Purpose Design), bei denen keine konstruktiven Kompromisse bei der Umsetzung eingegangen werden müssen. Diesem technischen Vorteil steht der betriebswirtschaftliche Nachteil des hohen Einmalaufwands für die Neuentwicklung gegenüber, weshalb dieses Konzept hohe Produktionsstückzahlen erfordert. Beispiele sind u. a. BMW i3, Nissan Leaf, Tesla Model S, Tesla Model X, Tesla Model 3, Renault ZOE, BYD e6, Chevrolet Bolt, Streetscooter.
  • Elektroautos als Anpassung konventioneller Autos (sog. Conversion): Hier werden in einem konventionellen Fahrzeug Komponenten des verbrennungsmotorischen Antriebs durch jene des elektrischen Antriebs ersetzt. Das erfordert konstruktive Kompromisse, da E-Motor und Batterie in den vorhandenen Bauraum eingepasst werden. Dem geringen Entwicklungsaufwand stehen hohe Teilekosten für die Sonderanfertigung von Antriebskomponenten gegenüber, weshalb sich dies für niedrige Produktionsstückzahlen eignet. Sowohl der Geländewagen Toyota RAV4 EV, die etwa zehntausend französischen Elektroautos seit 1990 von PSA Peugeot Citroën und Renault der „electric-Serie“ (Saxo, Berlingo, 106, Partner, Clio, Kangoo) als auch das Mitsubishi Electric Vehicle, das 2010 in Europa erschienene, erste in Großserie gefertigte Elektroauto der Welt[15] (ca. 17.000 Fahrzeuge weltweit pro Jahr)[16] (in leicht abgewandelter Form auch von PSA als Citroën C-Zero bzw. Peugeot Ion vermarktet) und der Elektro-Smart basieren auf dieser kostengünstigen Entwicklungsmethode. Diese Fahrzeuge benötigen im Alltag etwa 12–20 kWh elektrische Energie für 100 km. Seit Ende 2013 wird der VW e-up! angeboten, seit 2014 der VW e-Golf. Weitere Beispiele sind die im Vorfeld der Entwicklung des BMW i3 eingesetzten MINI E und BMW ActiveE.
  • Elektroautos als Umrüstung von Serienfahrzeugen wie Stromos und Citysax ermöglichen kleinen Herstellern die Fertigung von Elektroautos. Dabei wird ein in Serie gefertigter neuer Antriebsstrang eingebaut oder der Elektromotor wird an das serienmäßige Schaltgetriebe angeflanscht. Fahrleistungen, Reichweite und Verbrauch ähneln jenen aus Anpassungen von konventionellen Serienautos großer Hersteller. Höheren Fertigungskosten durch Kleinserienfertigung stehen flexible Anpassungsmöglichkeiten an Kundenwünsche und die Nutzung von nicht als Elektroversion erhältlichen oder Gebrauchfahrzeugen als Basis gegenüber.

Geschichte

Michael Faraday zeigte 1821, wie mit dem Elektromagnetismus eine kontinuierliche Rotation erzeugt werden konnte und schuf damit die Grundlage des Elektroantriebs. Ab den 1830er Jahren entstanden aus den unterschiedlichsten Elektromotor- und Batterie-Varianten verschiedene Elektrofahrzeuge und Tischmodelle, beispielsweise von Sibrandus Stratingh und Thomas Davenport. Davenport testete seinen Elektromotor an einer Modelllok, die er auf einem Schienenkreis von etwa einem Meter Durchmesser ihre Runden drehen ließ. Um 1832 soll Robert Anderson in Aberdeen einen Elektrokarren gebaut haben.[17]

Das erste bekannte deutsche Elektroauto baute 1888 die Coburger Maschinenfabrik A. Flocken[18] mit dem Flocken Elektrowagen. Der Wagen wird auch als erster vierrädriger elektrisch angetriebener Personenkraftwagen weltweit angesehen.

Erste Blütezeit und frühe Rekorde (ca. 1896–1912)

„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.“

Oberbaurat a. D. Klose am 30. September 1897, Präsident des Mitteleuropäischen Motorwagen-Vereins, gegründet in Berlin 1897[19]

Die Reichweite der historischen Fahrzeuge betrug rund 100 Kilometer. Um 1900 waren 40 % der Autos in den USA dampfbetrieben, 38 % elektrisch und nur 22 % mit Benzin. Knapp 34.000 Elektrofahrzeuge waren in den USA registriert, damals die höchste Anzahl weltweit. 1912 wurden bis dato die meisten Elektrofahrzeuge verkauft. Danach sank der Marktanteil.[20] Von 1896 bis 1939 registrierte man weltweit 565 Marken von Elektroautos.[21]

Den ersten dokumentierten 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, nahe Paris mit 62,78 km/h auf. In den folgenden Monaten überbot er sich in Achères gegenseitig mit dem Belgier Camille Jenatzy, bis dieser schließlich mit dem Elektroauto La Jamais Contente mit 105,88 km/h den ersten Rekord jenseits der 100-km/h-Marke einfuhr.[22]

Im Jahr 1919 wurde in Deutschland festgestellt, dass gummibereifte Lastwagen mit Verbrennungsmotoren eine Höchstgeschwindigkeit von 15 bis 16 km/h nicht überschreiten sollten. Für LKW als Zugwagen waren 12 bis 14 km/h anzuvisieren.[23] Für gummibereifte Lastwagen mit Elektroantrieb hatte die Praxis im gleichen Jahr ergeben, dass eine Höchstgeschwindigkeit von 18 km/h realistisch war.[24]

Nischenfahrzeug (ca. 1910–1990)

Der Niedergang der Elektroautos setzte ab etwa 1910 ein. Die viel größere Reichweite[25] und das Angebot billigen Öls für Vergaserkraftstoffe waren (unter anderem) Faktoren für den Nachfragerückgang bei den laufruhigen elektrischen Transportmitteln mit „hochsensiblen Akkus“.[25] Auch wurde das Starten von Benzinern durch den Anlasser anstelle des Ankurbelns sehr viel bequemer.[25] Benzin wurde durch den Einfluss der Standard Oil der hauptsächliche Kraftstoff in den USA und in allen von der Standard Oil beeinflussten Ländern. Damit einhergehend stellte selbst der Automobilhersteller Henry Ford sein von 1908 bis 1927 gebautes Ford Modell T, das für „Äthanol“ entwickelt wurde, auf Benzin um.[26]

Verbreitet ist der Elektroantrieb jedoch in Fahrzeugen, die die Fahrenergie aus Oberleitungen beziehen (Elektrolokomotive, Oberleitungsbus, Straßenbahn), oder selbst erzeugen (Dieselelektrischer Antrieb).

Der niederländische Technikhistoriker Gijs Mom vertritt die Position, dass die jahrzehntelange Stagnation bei der Entwicklung der (individuellen) Elektromobilität aus wissenschaftlich-technologischer Sicht nicht erklärbar sei und vor allem kulturelle Faktoren die Verbreitung von elektrisch angetriebenen Autos verhinderten.[27] Schon im 19. Jahrhundert war bekannt, dass die Stärken der Elektrofahrzeuge im Nahverkehr liegen,[19] wo sie den Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor sogar überlegen sein können, wie etwa eine technische Fachzeitschrift 1958 klarstellte. Darin wurde auch geschlussfolgert, „daß man alle Wirtschaftszweige im Interesse der Volkswirtschaft dafür interessieren sollte, Elektrofahrzeuge dort einzusetzen, wo die betrieblichen Voraussetzungen bestehen.“[28] Doch selbst die Ölkrisen der 1970er Jahre löste kein Umdenken aus.

Eine Nische, in der sich Kraftfahrzeuge mit Elektromotor hielten, war der Nahverkehr mit kleinen Lieferwagen für die tägliche Anlieferung von Milchflaschen in Großbritannien und Teilen der Vereinigten Staaten, den milk floats. In Großbritannien waren Zehntausende dieser Wagen in Betrieb. Hersteller von milk floats in Großbritannien im 20. Jahrhundert waren Smith’s, Wales & Edwards, Morrison Electriccars, M&M Electric Vehicles, Osborne, Harbilt, Brush, Bedford und Leyland. Mit dem Rückgang der Hauslieferungen blieben nur Bluebird Automotive, Smith Electric Vehicles und Electricar Limited übrig. Smith Electric Vehicles war 2008 der größte Hersteller von Liefer- und Lastkraftwagen mit Elektroantrieb.

In einigen Tourismusregionen wie im schweizerischen Zermatt beherrschen seit 1931 Elektroautos den motorisierten Verkehr.

Renaissance (1990–2003)

Bestrebungen, Autos mit Elektromotoren anzutreiben, wurden verstärkt nach der durch den Golfkrieg ausgelösten Ölkrise der 1990er Jahre erwogen. Die von der CARB ausgearbeitete und 1990 in Kalifornien als Gesetz verabschiedete Regelung, stufenweise emissionsfreie Fahrzeuge anbieten zu müssen, zwang die Automobilindustrie zu Produktentwicklungen.

Dies führte zu neuen Akkumulatortypen (Nickel-Metallhydrid-Akkumulator und später zu Lithium-Ionen-Akkumulator), die die Bleiakkumulatoren als Traktionsbatterie ablösten und zur Entwicklung einer Vielzahl von Elektroautos. Beispiele sind der Volkswagen Golf CitySTROMer, BMW E1 oder die Mercedes A-Klasse. Schon 1992 war es möglich, mit einem Elektroauto, dem Konzeptfahrzeug Horlacher Sport I, mit nur einer Batterieladung 547 Kilometer weit zu fahren (mit einer mittleren Geschwindigkeit von 55,4 Kilometern pro Stunde).

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 (siehe auch Who Killed the Electric Car?). Toyota baute etwa 1500 Stück des vollelektrischen Geländewagens RAV4 EV. Nissan baute etwa 220 Stück Nissan Hypermini, Honda den Honda EV Plus. Die Produktion der meisten Elektroautos wurde nach Lockerung der CARB-Gesetzgebung eingestellt und die Auslieferungen gestoppt. Nach Behauptung der jeweiligen Hersteller erfolgte dies aus „mangelnder Nachfrage“ oder wegen „nicht zu gewährleistender Ersatzteilversorgung“. Im Widerspruch dazu steht das Angebot von Umweltschutzorganisationen und -aktivisten, große Auflagen abzunehmen. Da die Autos nur auf Leasing-Basis überlassen wurden, konnten die Hersteller der Vertragsverlängerung widersprechen und noch voll funktionstüchtige Wagen – teilweise zwangsweise – einziehen und verschrotten lassen. Während beispielsweise neue Honda EV Plus direkt nach der Produktion verschrottet wurden und von den GM EV1 nur wenige Einzelexemplare der Verschrottung entgingen, konnte die Verschrottung der meisten Toyota RAV4 EV durch Bürgerinitiativen wie Don’t Crush! verhindert werden.[29]

In Europa wurde von 1994 bis 2012 der CityEL vom Vorläufer der Smiles AG in Aub bei Würzburg produziert. Er wurde schon 1987 entworfen. Erste Modelle des Vorläufers MiniEL wurden in Dänemark produziert. Seither wird das Twike hergestellt, das in der Schweiz entwickelt und produziert wurde und heute in Rosenthal bei Marburg in Deutschland hergestellt wird. Zwischen 1993 und 1996 wurde das Elektroauto Hotzenblitz in einer Kleinserie gebaut. Das Elektrofahrzeug Sam ist ein Entwicklungsprojekt einer Schweizer Fachhochschule und wurde zuerst mit Bleiakkumulatoren verkauft. Später erhielt es Lithiumbatterien. Heute wird das Fahrzeug in Polen produziert.

PSA Peugeot Citroën produzierte von 1995 bis 2005 etwa 10.000 elektrisch angetriebene Autos (Saxo, Berlingo, 106, Partner), die nur in Frankreich, den BeNeLux-Staaten und England angeboten wurden.

Entwicklungen seit 2003

Ab 2003 wurden vor allem von kleineren, unabhängigeren Firmen Elektroautos entwickelt oder Serienfahrzeuge umgebaut, wie die Kleinwagen Citysax oder Stromos. 2006 wurde der Sportwagen Tesla Roadster vorgestellt, der mit ca. 350 km Reichweite und seinen Fahrleistungen die aktuellen technischen Möglichkeiten aufzeigte. Ab 2007 kündigten viele etablierte Hersteller Neuentwicklungen an (siehe auch Liste von Elektroauto-Prototypen). 2009 startete der Mitsubishi i-MiEV als erstes Elektroauto in Großserie.

2009 geriet General Motors wie auch andere Autohersteller in finanzielle Probleme und kündigte an, ab 2010 Plug-in-Hybridautos zu fertigen.[30] Als Ergebnis dieser Entwicklung wurde das Hybridauto[31][32][33] Chevrolet Volt ab Dezember 2010 auf dem US-amerikanischen Markt erhältlich;[34] dessen Deutschland-Variante Opel Ampera erregte erhebliche Medienresonanz. Ebenfalls 2010 kam der Nissan Leaf auf den Markt, der bis heute das weltweit meistverkaufte Elektroauto ist (Stand: April 2015).

Mitte 2012 kam der Tesla Model S als erstes Oberklassen-Elektroauto auf den Markt. Die Reichweite beträgt je nach Modell bis zu 600 km (NEFZ) und stellte mit Abstand einen neuen Rekord bei Elektroserienfahrzeugen dar. Sie liegt im Bereich der Reichweite von Autos mit Verbrennungsmotor. Der Tesla Model S ist das sicherste Auto, das bis 2013 von der National Highway Traffic Safety Administration getestet wurde.[35] Das Aufladen der Akkus auf 80 % kann innerhalb von 30 Minuten erfolgen.[36] Ab Herbst 2012 wurde der seit Jahren bekannte Stadtwagen Smart Fortwo auch in der Elektroversion Smart ED verkauft. Das ursprüngliche Smart-Konzept von Hayek hatte bereits einen Elektroantrieb vorgesehen. Seine Zulassungszahl lag im Jahr 2014 in Deutschland an zweiter Stelle bei den E-Autos. Dennoch wurde seine Fertigung 2015 mit dem Ende der Smart Baureihe 451 eingestellt.[37]

Ende 2012 kam der Renault ZOE als erstes Kleinwagen-Serienfahrzeug mit Lithiumbatterien eines großen europäischen Herstellers auf den Markt. Ein Jahr zuvor hatte Renault mit dem Twizy ein Mietakkusystem eingeführt, dass auch beim ZOE zur Anwendung kommt.

Mit dem Kia Soul EV (2013) und dem Ford Focus Electric (2013) boten zwei weitere große Automobilhersteller Elektrofahrzeuge an. Seit November 2013 sind auch der VW e-up! und der BMW i3 im Verkauf, womit diese beiden Konzerne in den Markt einstiegen. Bis Januar 2014 waren weltweit mehr als 100.000 Nissan Leaf verkauft.[38] Im gleichen Jahr kündigte Google an, elektrisch angetriebene fahrerlose Fahrzeuge (Google Driverless Car) zu entwickeln und stellte einen Prototyp vor.[39][40] Seit 2014 ist auch der VW e-Golf als Elektroversion eines der meistverkauften Automodelle verfügbar. Die Mercedes-Benz B-Klasse ist seit November 2014 als Elektroversion verfügbar und stellt nach der Einstellung der Produktion des Smart ED das einzige in größeren Stückzahlen produzierte Elektroauto des Konzernes dar.[41]

Bis Januar 2016 waren weltweit mehr als 200.000 Nissan Leaf verkauft.[42] Am Abend des 31. März 2016 wurde das Tesla Model 3 vorgestellt. Während der Präsentation des Autos wurde bekannt, dass seit dem Morgen bereits über 115.000 kostenpflichtige Vormerkungen für eine Reservierungen eingegangen waren.[43] Diese Zahl stieg zwei Tage nach der Vorstellung auf ca. 276.000 Fahrzeuge.[44]

Ein Elektrobus mit dem Namen Olli des Herstellers Local-Motors ist seit Juni 2016 in der Nähe von Washington DC (USA) im Test auf der Straße; das autonome Elektromobil stammt aus dem 3-D-Drucker.[45] Ebenfalls seit Juni 2016 ist im Schweizer Sitten und in Lyon in Frankreich ein ebenfalls elektrischer, in Serie hergestellter autonomer Shuttlebus der Firma Navya im experimentellen Regelbetrieb. 2015 waren in der Volksrepublik China bereits mehr als 100.000 E-Busse im Einsatz, was einem Anteil von über 20 % des Busbestandes entspricht. Eine vollständige Elektrifizierung des gesamten Busbestandes ist denkbar.[46] Im Jahr 2016 wurden in China 115.000 Elektrobusse neu zugelassen.[7][47]

Umweltbilanz

Die Umweltbilanz von Automobilen wird oft nur auf den direkten Energie- bzw. Kraftstoffverbrauch (Tank-to-Wheel = vom Tank zum Rad) und Emissionen von Schadstoffen oder klimaschädigenden Gasen bezogen. Weiter greift eine Well-to-Wheel-Analyse (von der Quelle zum Rad), die auch Wirkungsgrade und Emissionen für die Bereitstellung der Energie enthält. Umfassendere Vergleiche setzen auf eine Lebenszyklusanalyse (life cycle assessment, „LCA“). Teil dieser Bilanz sind u. a. auch der Herstellungs- und Entsorgungsaufwand für das Fahrzeug, die Bereitstellung der Antriebsenergie und Lärmemissionen.

Elektroautos inkl. Batterie schneiden bei einer Betrachtung des gesamten Produktlebenszyklus beim Energieverbrauch als auch beim Treibhausgasausstoß besser ab als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.[48] Nur wenn ausschließlich Strom aus Kohlekraftwerken zum Betreiben des Elektrofahrzeuges dient und die Batterien in einer technologisch wenig fortschrittlichen Fabrik hergestellt werden, liegt die Treibhausgasbilanz von Elektroautos höher als bei Autos mit Verbrennungsmotor.[49] Bei Nutzung des durchschnittlichen europäischen Strommix stoßen batterieelektrische Fahrzeuge je nach verwendetem Ansatz (vereinfachte Well-to-Wheel-Betrachtung oder vollständige Produktlebenszyklusanalyse) 44 bis 56 % bzw. 31 bis 46 % weniger CO2 aus als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren.[50] Hierbei ist zu berücksichtigen, dass a) der Anteil an regenerative Quellen im Strommix in den letzten Jahren zunimmt, wodurch sich diese CO2-Emissionen mittlerweile weiter vermindert haben und b) Besitzer von Elektroautos in der Regel Ökostrom laden und auch Ladeverträge in der Regel Ökostromeinsatz vorsehen. Die Herstellung eines Elektroautos ist energieaufwändiger als die eines Autos mit Verbrennungsmotor. Insgesamt fallen nach einer Studie von 2010 bei Elektroautos etwa 15 % des gesamten Umwelteinflusses auf die Herstellung der Akkumulatoren.[51]

Die Beratungsgesellschaft Automotive Science Group (ASG) aus Santa Rosa (Kalifornien) bewertet jährlich mittels 45 Kennzahlen, wie umweltfreundlich, sozialverträglich und kostengünstig die in den USA angebotenen Automodelle sind. Dabei werden Herstellung, Nutzung und Entsorgung berücksichtigt. In der Gruppe der Kompaktwagen war 2014 die Elektroversion des Ford Focus am kostengünstigsten, am umweltfreundlichsten und am sozialverträglichsten und damit Gesamtsieger. In der Gruppe der mittelgroßen Fahrzeuge war der Nissan Leaf der Gesamtsieger und das umweltfreundlichste Auto. In der Gruppe der oberen Mittelklasse war das Tesla Model S das umweltfreundlichste Auto.[52] Gesamtsieger über alle Gruppen war der Toyota Prius+. Bei Kleinwagen und Geländewagen gewannen aufgrund des begrenzten Fahrzeugangebotes, Hybridfahrzeuge.

Mercedes-Benz vergleicht in seiner "Life cycle"-Umweltzertifikatsdokumentation[53] sehr umfangreich die B-Klasse in Elektro- und Verbrennungsmotorausführung über den gesamten Lebenszyklus. Auch das deutsche Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (IFEU) untersuchte die Klimabilanz von Elektrofahrzeugen im UMBReLA-Projekt (Umweltbilanzen Elektromobilität).[54]

Direkte Fahrzeugemissionen

Reine Elektroautos sind emissionsfreie Fahrzeuge. Sie stoßen keine Abgase aus und werden dadurch in der jeweils höchsten CO2-Effizienzklasse eingeordnet. Diese Bewertung sagt nichts über den absoluten CO2-Ausstoß aus, sie vergleicht die Fahrzeuge abhängig vom Gewicht.[55] Sie dürfen uneingeschränkt in deutschen Umweltzonen verkehren und erfüllen auch die „zero emission“-Vorschriften, die in Kalifornien seit 1990 zur Luftreinhaltung gelten.[56]

Beim Verkehrslärm lassen sich deutliche Lärmminderungen erreichen. Elektromotoren sind leise, da bei ihnen keine lauten Ansaug- und Auspuffgeräusche entstehen. Weniger Motorenlärm macht sich vor allem bei Lastkraftwagen und motorbetriebenen Zweirädern bemerkbar. Die bei höheren Geschwindigkeiten dominierenden Reifen-Fahrbahn-Geräusche entsprechen denen üblicher Antriebe. Etwa 50 % der Bevölkerung sind derart durch Verkehrslärm beeinträchtigt, dass gesundheitliche Schäden zu befürchten sind. 15 % sind gefährdet, Herz-Kreislaufprobleme davonzutragen.[57] Da Elektroautos bis etwa 40 km/h vom Lärm anderer Fahrzeuge übertönt werden und daher von Verkehrsteilnehmern wie Kindern, Radfahrern und sehbehinderten Fußgängern schlechter akustisch wahrgenommen werden können, haben Fahrzeughersteller 2012[58][59][60][61] begonnen, serienmäßig Geräte zur geschwindigkeitsabhängigen Abgabe von Warngeräuschen, sogenannte AVAS (Acoustic Vehicle Alerting Systeme), einzubauen. Nach Japan und den USA ist auch in der EU der Einbau akustischer Warnsystemene ab dem 1. Juli 2019 gesetzlich für neue Fahrzeugtypen (und ab 1. Juli 2021 für alle Typen) vorgesehen.[62] Hinter dieser Forderung stehen Verbände, die sehbehinderte Menschen vertreten.[63]

Im März 2016 wurde für 50 Länder AVAS vorgeschrieben; bei einem Treffen der UNO-Arbeitsgruppe kamen im September 2016 in Genf Verhandlungspartner überein, dass ein vom Fahrzeuglenker aktivierbarer Pauseschalter für das Warngeräusch zu verbieten ist.[64]

Feinstaub-Emissionen entstehen bei Elektroautos nur im geringen Umfang durch Reifenabrieb und Bremsvorgänge (Bremsstaub). Letztere werden noch zusätzlich durch Energie-Rückgewinnungs-Systeme verringert. Das größte Vermeidungspotenzial bietet sich jedoch durch die fehlenden Abgase der Verbrennungsmotoren, die zu schweren Atemwegserkrankungen führen können.[57]

Elektrofahrzeuge verlagern je nach Primärenergieeinsatz Emissionen für ihren Betrieb vom Fahrzeug weg zu den Orten, an denen der Strom für ihren Betrieb produziert wird. Diese lassen sich reduzieren, wenn emissionsfreie Primärenergien beispielsweise aus dem regenerativen Bereich eingesetzt werden. Bei Verbrennungsmotoren fallen nach einer Shell-Studie 15–20 % der CO2-Emission im Bereich Herstellung und Bereitstellung von Kraftstoffen an.[65]

Energieverbrauch Quelle-Rad (well-to-wheel)

(Eine Betrachtung nur auf die Fahrzeugtechnik bezogen (tank-to-wheel) erfolgt im Abschnitt Verbrauch und Wirkungsgrad.)

Neuere externe Untersuchungen kommen zu dem Schluss, dass sich die Herkunft des Stroms, mit dem die Batterien geladen werden, zu mehr als zwei Dritteln in der Ökorechnung niederschlägt.[66]

Als Basisangabe wird der Energiebedarf in kWh/100 km verwendet, der in einem genormten Fahrzyklus ermittelt wird (in Europa der NEFZ). Er bildet den Energieverbrauch zwischen Steckdose und Rad (Tank-to-Wheel) ab. Um den Wirkungsgrad des Gesamtsystems „Auto“ (Well-to-Wheel) zu ermitteln, müssen auch die vorgelagerten Verluste bei Stromerzeugung, -wandlung und -übertragung betrachtet werden. Die Wirkungsgrade der traditionellen Stromkraftwerke sind in Bezug auf den Primärenergieeinsatz stark verschieden. Sie liegen je nach Kraftwerkstyp zwischen 35 % (Braunkohlekraftwerk) und 60 % (GuD-Kraftwerk). Außerdem zu berücksichtigen sind Transformations- und Leitungsverluste im Stromnetz. Daher liegt der Primärenergieverbrauch eines Elektroautos beim Laden am öffentlichen Stromnetz (Strommix) höher als der Stromverbrauch „ab Steckdose“. Diese Gesamtbetrachtung wird in einem Primärenergiefaktor ausgedrückt, der mit dem reinen Fahrzeugverbrauch multipliziert wird. Die Ermittlung dieses Faktors kann durch verschiedene Betrachtungsgrenzen, Zeiträume, Berechnungsgrundlagen und dynamische Entwicklungen im Energiemarkt sehr unterschiedlich ausfallen, was beim Vergleich verschiedener Systeme relevant wird.

Seit 2016 wird für die Stromerzeugung in Deutschland gemäß Energieeinsparverordnung (EnEV) ein Primärenergiefaktor von 1,8 angesetzt.[67] Davor war seit 2009 der Faktor 2,6[68] gültig, der zum 1. Mai 2014 bereits auf 2,4 gesenkt worden war. Durch den Umbau der Stromversorgung im Zuge der Energiewende ändert sich der Primärenergieeinsatz weiterhin. Bei lokalen Betrachtungen, speziellen Stromtarifen und in anderen Ländern gelten entsprechend dem verwendeten Strommix andere Werte.

Berücksichtigt man die Verluste bei Gewinnung, Raffinierung, Erkundung, Bohrung und Transport/Bereitstellung der fossilen Kraftstoffe (Well-to-Tank), so ergeben sich nach einer Schweizer Studie aus 2008[69] die Wirkungsgrade für die Bereitstellung von Benzin 77,5 %, Diesel 82 %, Erdgas 85 % (Primärenergiefaktoren von 1,29/1,22/1,17). Die deutsche Energiesparverordnung gibt den Wert 1,1 an. Zu diesen Bereitstellungsverlusten kommen bauartbedingte Verluste im Auto (Tank-to-Wheel) hinzu. Diese sind bei Verbrennungsmotorantrieben aufgrund des geringen Wirkungsgrades (bei idealem Betrieb des Ottomotors liegt der Motorwirkungsgrad bei 36 %),[70] der ineffizienten Kaltstartphase, sowie des Teillastbetriebs viel höher als bei Elektroantrieben. Rechnet man den direkten Kraftstoffverbrauch in kWh/100 km um, so ergeben sich sehr viel höhere Werte als bei Elektrofahrzeugen.

Legt man nun den idealen Motorwirkungsgrad bei Verbrennungsmotoren[70] zu Grunde, so kommt man bei Ottomotoren auf einen Primärenergiefaktor von 3,58 bei einer Betrachtung von Well-to-Wheel. Dieselmotoren schneiden dabei mit einem Primärenergiefaktor von 2,97 (PKW) bzw. 2,71 (NFZ) etwas besser aber immer noch schlechter als Elektrofahrzeuge ab.

Auch Brennstoffzellenfahrzeuge besitzen einen geringeren Gesamtwirkungsgrad als reine Elektrofahrzeuge. Diese benötigen Wasserstoffspeicher und eine Pufferbatterie. Die Gewinnung des Wasserstoffes (derzeit zumeist aus fossilem Erdgas) und die Speicherung (bis 700 bar Kompression oder Verflüssigung bis ca. −253 °C) ist sehr energieaufwendig. Wird der Wasserstoff aus regenerativen Energien durch Elektrolyse erzeugt, betragen die addierten Verluste aus Wasserstoffproduktion durch Elektrolyse und Kompression auf 700 bar 35 %.[71] Zusammen mit dem Stromerzeugungswirkungsgrad der Brennstoffzelle von etwa 60 %[71] ergeben sich Verluste von etwa 61 % auf dem Weg vom Stromerzeuger bis zum Antriebsmotor im Fahrzeug. Für denselben Weg betragen die Lade- und Entladeverluste eines Lithim-Ionen-Akkumulators nur 10 bis 20 %.[72] Ein Großteil der Lade- und Entladeverluste fällt auch bei einem Brennstoffzellenfahrzeug durch die Pufferbatterie an. Die Energieverluste eines Brennstoffzellenfahrzeugs sind deshalb höher als die eines rein batteriebetriebenen Elektroautos. Daher sind die Energiekosten reiner Batterie-Elektrofahrzeuge deutlich geringer als bei Brennstoffzellenfahrzeugen mit Wasserstofferzeugung über elektrischen Strom (Elektrolyse).

CO2-Bilanz

CO2-Emissionen entstehen beim Elektroauto nicht im Auto, allenfalls bei der Stromerzeugung im Kraftwerk. Deshalb muss eine Well-to-Wheel-Betrachtung den verwendeten Strommix berücksichtigen. Wie beim Energieverbrauch sind genau die Betrachtungsgrenzen zu beachten und die Primärenergiefaktoren einzubeziehen. Diese können je nach Betrachtungsjahr, Ermittlungsverfahren, Stromanbieter, Land und weiteren Faktoren schwanken und ändern sich durch Veränderungen im Strommarkt zum Teil sehr dynamisch. Verschiedene Normen und Institutionen verwenden verschiedene Faktoren und nutzen abweichende Berechnungsverfahren. Der Umbau der Infrastruktur bringt ebenfalls CO2-Emissionen mit sich, doch kann die Nutzung von Elektroautos den Treibhauseffekt reduzieren.[73]

Das Öko-Institut veröffentlichte im August 2017 eine Studie, wonach die Elektromobilität bereits beim aktuellen Strommix mit ca. 30 % erneuerbare Energien bei der Kimabilanz konventionellen Autos überlegen ist. Weiter forderten die Autoren einen Ausbau des Erneuerbare-Energien-Gesetzes, um ausreichend Öko-Strom für Elektroautos produzieren zu können.[74][75] Nachdem die taz unter der Schlagzeile Die Ökolüge vom E-Auto den Klimanutzen der Fahrzeuge jedoch angezweifelt hatte,[76] sah sich das Öko-Institut genötigt, eine Erklärung abzugeben, nach der der Ausbau von erneuerbaren Energien entscheidend für den Klimanutzen von Elektroautos sei.[77]

In der Schweiz durchgeführte Untersuchungen der gesamten Ökobilanz bestätigen die Aussage, dass nur bei Betrieb mit reinem Kohlestrom die Umweltbilanz der Elektroautos schlechter als die von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ausfallen kann. Dabei wurde die Vergleichsrechnung für moderne Lithium-Ionen-Akkumulatoren nicht abschließend betrachtet. Verbesserte Produktionsverfahren verringern den Herstellungsaufwand und verbessern die Ökobilanz der Elektroautos weiter.[78]

Eine Studie, die die Nationale Organisation Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (NOW)[79] mit Unterstützung des Bundesverkehrsministeriums verfasst hat, besagte der Zwischenbericht 2015, dass Elektroautos aufgrund ihrer CO2-intensiven Herstellung beim aktuellen Strommix erst ab ca. 100.000 km Fahrleistung anfangen, CO2 einzusparen. Mit Ökostrom ist dieser Punkt ab 30.000 km erreicht.[80]

Laut einer Studie des Alternative Fuels Data Center des Energieministeriums der USA belief sich 2015 der jährliche CO2-Ausstoß eines durchschnittlichen Elektrofahrzeuges in den USA auf rund 2,2 Tonnen (Gesamtenergiebetrachtung, Well-to-Wheel, bei 19.000 km Fahrleistung). Der Ausstoß variierte je nach Emissionsintensität der Stromerzeugung zwischen kaum 0,5 kg in Vermont bis zu 4,3 Tonnen in West Virginia bei Stromerzeugung aus Kohle. Dagegen stieß ein durchschnittliches Verbrennungsfahrzeug bei gleicher Fahrleistung 5,2 Tonnen CO2 aus.[81][82]

Ab 2020 sind für Autobauer in der EU pro Pkw im Mittel nur 95 Gramm CO2-Ausstoß pro gefahrenem Kilometer erlaubt – sonst werden hohe Strafen fällig. Dem entspricht ein Verbrauch von vier Litern auf 100 Kilometern. Da Kunden auch SUV und Limousinen kaufen, müssen Autobauer Elektroautos verkaufen, selbst wenn das ein Verlustgeschäft wäre. Der Verkauf eines Elektroautos hat für Mercedes ab 2020 durch vermiedene Strafen 12.400 € Zusatzwert, bei BMW sind es 11.900 €, bei VW 11.400 €. Mit Elektroautos werden die Strafen minimal ab einem Anteil an der Gesamtproduktion ab 2020 bei neun Prozent, also knapp 1,5 Millionen Stück.[83]

Nach einer Studie des BDEW fahren Elektroautos mit deutschem Strommix im Jahr 2018 mit 60 Prozent weniger CO2-Ausstoß als vergleichbare Autos mit Benzin- oder Dieselmotor.[84]

Herstellungsaufwand und Entsorgung bzw. Recycling

Bei der Herstellung der Akkumulatoren entsteht Kohlenstoffdioxid. Studien in der peer-Reviewten Literatur kommen dabei auf Werte von etwa 70 kg bis 75 kg CO2 pro kWh Akkukapazität.[85][86][87] Eine Studie für das schwedische Umweltministeriums[88] aus dem Jahr 2017 ergab, dass rund 150 bis 200 Kilogramm Kohlendioxid pro kWh Akkukapazität anfielen. Zu berücksichtigen ist hierbei, ob bei der Akku-Produktionen fossiler oder regenerativer Strom eingesetzt wird, ob das Recycling und Weiterverwendung der Akkus (Second Life) berücksichtigt wird sowie das Fahrprofil, da Elektromotoren im Stadtverkehr deutlich Vorteile gegenüber Verbrennungsmotoren aufweisen. Das Nutzen von ausschließlich regenerativer Elektrizität würde bei der Produktion die CO2-„Kosten“ pro kWh um 45–60 % verringern. Manche andere Electrify-BW kritisiert die Darstellung der schwedischen Studie aufgrund fehlender Grundannahmen.[89] Selbst die Autoren der Schweden-Studie erklärten, dass die Medien die Studie vielfach falsch zitieren. Die Studie mache nur eine Angabe von 150 bis 200 kg CO2 pro kWh Akkukapazität, was ein aktueller Durchschnittswert sei. Dieser lasse sich leicht reduzieren, z. B. durch vermehrten Einsatz erneuerbarer Energien bei der Akkuproduktion. Vergleiche mit Autos mit Verbrennungsmotor enthalte die Studie nicht.[90]

Nach einer Studie des Instituts für Energie- und Umwelttechnik schlägt sich in der Ökobilanz des Elektrofahrzeugs zu knapp einem Drittel der zusätzliche Materialbedarf für die Batterien nieder. Zu dessen Gewinnung müssten Materialmengen bewegt werden, deren Abbau ein massiver Eingriff in die Natur wäre. Die Produktion eines Plug-in-Hybrids (d. h. keines reinen Elektromotors, sondern eines kombinierten Strom- und Verbrennungsmotors) erfordere doppelt so viel Wasser, verursache deutlich mehr Feinstaubemissionen und bewirke eine stärkere Versauerung der Böden. Sie habe Klimafolgen, wie sie etwa neun Tonnen CO2 entspräche – gegenüber etwa sechs Tonnen an Treibhausgasen für ein Auto mit Verbrennungsmotor.[66]

Der Energieaufwand beim Recycling ist derzeit enorm hoch, was das recyclen von Lithium-Ionen-Akkumulatoren unrentabel macht.[91] Gebrauchte Akkumulatoren aus Elektrofahrzeugen, die noch funktionsfähig sind, jedoch nicht mehr ihre volle Leistungsfähigkeit besitzen, sind als Stromspeicher für die Industrie oder Einfamilienhäuser mit Photovoltaikanlagen nutzbar.[92] Die Produktionverfahren der Automobilhersteller mit ihrem Kostensenkungspotential können so auch andere Bereiche der Energiewirtschaft beeinflussen.

In einer Studie für die Europäische Umweltagentur aus dem Jahr 2016 geben das Öko-Institut und das Forschungsunternehmen Transport & Mobility Leuven an, dass zur Herstellung eines Elektroautos 70 Prozent mehr Energie verbraucht wird als bei der Herstellung eines konventionellen Fahrzeugs, während der Energiebedarf im Betrieb viel geringer sei. Bei einer Umstellung von EU-weit 80 % der Autoflotte auf Elektroautos würden ca. 450 TWh Stromenergie benötigt. Dabei könnten in den 28 EU-Mitgliedstaaten netto ca. 255 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid pro Jahr eingespart werden.[93]

Marktentwicklung und politische Rahmenbedingungen

Weltweit

Aktuell am Markt verfügbare Elektrofahrzeuge sind unter Liste von Elektroautos in Serienproduktion zu finden.

Der Elektroautomarkt entwickelt sich (Stand 2018) am stärksten in China, am zweitstärksten in den USA. In China werden hauptsächlich chinesische Fabrikate verkauft, in den USA ist es hauptsächlich Tesla. Norwegen erreicht durch starke Subventionen sehr hohe Anteile von Elektroautos bei den Neuwagenzulassungen. In Norwegen entwickeln sich Autos mit Verbrennungsmotor mehr und mehr zum Nischenprodukt. In China ist zusätzlich bemerkenswert die rasante Umstellung auf Batteriebusse. Deutschland und deutsche Autohersteller spielen im Elektroautomarkt bislang (Stand 2018) keine nennenswerte Rolle.

Im Jahr 2013 fuhren 40 % aller Elektroautos weltweit auf US-amerikanischen Straßen, ein Viertel des Marktes entfiel auf Japan. Einige Staaten wie Frankreich oder die USA subventionieren Elektroautos mit mehreren tausend Euro pro Wagen.[94] Viele Länder haben sich für 2020 eine Zulassungszahl für Elektroautos als Ziel gesetzt (in Millionen): China 11,9; USA 3, Japan 2; Frankreich 2; Kanada 1,4; Deutschland 1; Spanien 0,9; Portugal 0,5; Südkorea 0,2.[95]

Es gab 2015 etwa 550.000 Neuzulassungen von Elektroautos, was einem Zuwachs von 68 Prozent gegenüber 2014 entspricht. Im Vorjahr 2014 waren es etwa 330.000 Neuzulassungen. 2015 fanden in China allein 207.000 Neuzulassungen statt. Ende 2015 waren in den USA 410.000 Elektroautos und in China 307.000 Elektroautos (inkl. Plug-in-Hybrid) angemeldet. Das meistverkaufte Elektroauto der Welt war 2015, 2016 und 2017 das Tesla Model S.[96][97][98]

In verschiedenen Studien wird eine ähnliche Entwicklung vorausgesehen wie bei Digitalkameras, die Analogkameras ablösten usw., ein sog. Tipping-Point.[99][100] Das Elektroauto gilt als Disruptive Technologie. Der damalige Vorstandsvorsitzende von VW, Martin Winterkorn, sah 2008 im Elektroauto die Zukunft der Automobilindustrie unter der Voraussetzung, dass genug Strom zur Verfügung stehe.[101] Der prognostizierte Marktanteil bei VW für 2020 wurde auf 2 bis 3 % geschätzt.[102] Auch Daimler-Entwicklungsvorstand Thomas Weber meinte 2008, dass der Elektroantrieb die Zukunftstechnologie sei.[103] In einer Studie von 2011 stellte das Beratungsunternehmen McKinsey grafisch dar, welcher Fahrzeugtyp bei welchem Benzinpreis bzw. Akkupreis jeweils am wirtschaftlichsten ist. Demnach wäre bei einem Kraftstoffpreis von über 1 USD pro Liter und einem Akkupreis unter 300 USD pro kWh das batterieelektrische Auto am wirtschaftlichsten.[104][105] Tatsächlich lag mit Stand November 2013 der Kraftstoffpreis in vielen Ländern über 1 USD pro Liter und der Akkupreis unterhalb von 200 USD pro kWh.[106]

Eine Hauptrolle bei der Verbreitung von Elektroautos spielt auch der Autohandel. Laut der New York Times raten Autohändler oft von der Anschaffung eines Elektroautos ab, wenn sie die neue Technik nicht gut kennen, da der Handel mehr am Service der Autos mit Verbrennungsmotoren verdiene. Laut der „National Automobile Dealers Association“ würden Autohändler etwa dreimal so viel mit dem Service verdienen wie mit dem Auto-Verkauf. Elektroautos bedürfen weniger Service. Der Handel sei ein Flaschenhals bei der Verbreitung der Elektromobilität.[107]

Die Europäische Union verschärft die Gesetzgebung für den CO2-Ausstoß von Kraftfahrzeugen[108][109] mit dem Ziel von 95 g/km für 2020. Die Berechnung erfolgt anhand des Flottenverbrauchs der Automobilhersteller.[110] Für Elektroautos wurden sogenannte Super Credits, eine Form der Klimakompensation, ausgehandelt.[111] Dabei senkt der Verkauf eines emissionsfreien Elektroautos den gesamten Flottenverbrauch überproportional. Ähnliche Effekte treten auch in der US-Klimapolitik auf, siehe Corporate Average Fuel Economy. Dies wird von Befürwortern, zu denen die deutsche Regierung und die deutsche Automobilindustrie gehören, als Marktstimulation für die Elektromobilität gesehen, Gegner bezeichnen sie als Subvention für die Automobilindustrie, deren gesetzlich gegebener Druck emissionsarme Fahrzeuge zu entwickeln gelockert wird und sonst fällige Strafzahlungen[112] für die Überschreitung der Grenzwerte vermieden werden.

An der Spitze der Neuzulassungen weltweit im Jahr 2016 standen die Fahrzeuge Tesla Model S mit 50.900, Nissan Leaf 49.000, BYD Tang (Plug-in) 31.000. Kumuliert liegt der Nissan Leaf mit über 250.000 immer noch vor dem Tesla Model S mit 158.000. BYD stellt unter den Top 10 mit BYD Tang, BYD Qin, BYD e6 gleich drei Fahrzeuge. BYD verkaufte insgesamt etwas mehr als 101.183 Elektro- und Hybridfahrzeuge. BYD stand damit als Marke an der Spitze gefolgt von Tesla mit 76.000 verkauften Elektroautos. Der einzige deutsche Hersteller unter den Top 10 der Elektro- und Hybridautos ist BMW mit dem BMW i3 auf Platz 6 mit 25.500.[113]

Das meistverkaufte reine Elektroauto war 2017 – wie schon in den Jahren 2015 und 2016 – das Tesla Model S mit 54.715 Stück. Auf Platz zwei mit 47.195 der Nissan Leaf, auf Platz drei mit 46.535 das Tesla Model X, auf Platz vier mit 31.932 der Renault ZOE, auf Platz fünf mit 31.410 der BMW i3, auf Platz 6 mit 27.982 der Chevrolet Bolt.[114]

2017 war das Tesla Model S mit 16.132 Stück – eine Steigerung von 30 Prozent zum Vorjahr – erstmals das meistverkaufte Oberklassefahrzeug in Europa. Es lag vor der S-Klasse von Mercedes (13.359 Fahrzeuge) und dem 7er von BMW (11.735 Fahrzeuge). In den USA ist das Model S schon seit dem Jahr 2014 das meistverkaufte Auto der Oberklasse.[115][116]

Deutschland

Im kompletten Jahr 2018 wurden 36.062 Elektrofahrzeuge (ohne Hybride) neu zugelassen. Dieser Anteil liegt unter 1 %.[117][118]

Neuzulassungen Elektroautos, Deutschland, Januar bis Juli 2018[119]
Fahrzeug Einheiten
Renault Zoe 3.011
VW e-Golf 2.872
Smart Fortwo / EQ 2.720
Kia Soul 2.447
BMW i3 2.065
Smart Forfour / EQ 1.685
Nissan Leaf 1.051
TESLA Model S 907
Hyundai Ioniq 784
TESLA Model X 439
Opel Ampera-e 306
Audi sonstige 187
Peugeot Ion 122
Jaguar I-Pace 113
Nissan NV200 / EV 85
Mercedes B-Klasse 80
Citroen C-Zero 69
Peugeot sonstige 39
Ford Focus Electric 17
Kia Niro 8
Tesla Model 3 3
Peugeot Partner 2
Mercedes Vito 1

Deutschland kann auf eine langjährige Tradition im Elektroautomobilbau zurückblicken. Neben einigen großen deutschen Marken haben auch mittelständische Unternehmen wie Streetscooter Elektrofahrzeuge entwickelt. Daneben rüsten einige Firmen auch Fahrzeuge um. Bei verschiedenen Verkehrsbetrieben sind Batteriebusse im regulären Betrieb.

Die deutsche Bundesregierung stellte 2009 einen nationalen Entwicklungsplan für Elektromobilität auf und gründete eine nationale Plattform für Elektromobilität mit verschiedenen Fördermaßnahmen, um die Entwicklungsanstrengungen zu Elektrofahrzeugen zu intensivieren.[120] Sie gab das Ziel aus, „dass bis 2020 nicht weniger als eine Million und bis 2030 sogar sechs Millionen Elektrofahrzeuge auf den deutschen Straßen unterwegs“ sein sollten.[121]

Da die Markteinführung nur schleppend verläuft, schuf die Politik 2015 das Elektromobilitätsgesetz,[122] das es den Gemeinden erlaubt, Elektromobilität unter anderem durch privilegierte Park- und Ladeplätze und Öffnung von Busspuren zu fördern.[123] Der Anteil deutscher Autofahrer, die von freigegebenen Busspuren profitieren können, dürfte jedoch eher gering ausfallen. Außerdem wird damit der Zweck der Busspuren konterkariert, und somit dieses Ansinnen als wenig nachhaltiger politischer Aktionismus kritisiert.[124] Zur Unterscheidung von anderen Fahrzeugen kann seit Oktober 2015 ein E-Kennzeichen beantragt werden.[125] Elektrofahrzeuge mit Erstzulassung vor dem 1. Januar 2016 wurden für 10 Jahre von der Kraftfahrzeugsteuer befreit.[126] Seit Jahresbeginn 2016 verkürzt sich dieser Zeitraum auf fünf Jahre, danach gilt ein ermäßigter Steuersatz. Im Mai 2016 wurde bekannt, dass diese Regelung rückwirkend zum 1. Januar 2016 doch wieder 10 Jahre betragen soll.[127]

Die Lobbyorganisationen der Autohersteller, wie der Verband der Automobilindustrie und der BDI warben 2015/2016 bei deutschen Bundespolitikern offensiv für eine staatliche Subventionierung von Elektroautos und den Aufbau eines Netzes aus Ladestationen.[128][129] Ab Mai 2016 führt die Bundesregierung eine Kaufprämie in Höhe von 4.000 € für reine Elektroautos bzw. 3.000 € für Plug-In-Fahrzeuge ein. Die Gesamtfördersumme liegt bei 1,2 Milliarden Euro, davon 600 Millionen Euro vom Bund und 600 Millionen von der Industrie. 100 Millionen Euro plant der Bund für Ladestationen und weitere 200 Millionen Euro für Schnellladesäulen. 20 % des Bundesfuhrparks soll 2017 elektrisch fahren. Gleichzeitig wurde das Ziel von einer Million Elektroautos 2020 auf die Hälfte reduziert.[130]

Laut BAFA wurden bis zum 30. Juni 2018 seit Bestehen der Prämie insgesamt 66.029 Anträge gestellt.[131]

Das Kraftfahrt-Bundesamt führt umfangreiche Statistiken über den Fahrzeugbestand in Deutschland. Leichtfahrzeuge und zulassungstechnisch den Motorrädern zugeordnete Fahrzeuge, wie beispielsweise der Renault Twizy, werden nicht in der Gruppe der Elektroautos berücksichtigt. Im Jahr 2015 wurden in Deutschland 12.363[132] Elektrofahrzeuge neu zugelassen, davon 1.787 Renault ZOE, 1.582 Tesla Model S, 1.051 BMW i3, 948 Nissan Leaf, 853 VW e-Up!, 795 VW e-Golf, 676 Elektro-Smart und 485 elektrifizierte Mercedes B-Klasse.[133][134] Am 1. Januar 2016 waren 25.502[135] Elektro-Pkw angemeldet. Dies entsprach einem Anteil von ca. 0,057 % am Pkw-Bestand. Stand Juli 2018 betrug dieser Anteil 0,092 %.

2013 2014 2015 2016 2017 2018
Bestand am 1.1. 07.114[136] 12.156[137] 18.948[138] 25.502[135] 34.022[139] 53.861[140]
neu zugelassene E-Autos 08.522[141] 12.363[132] 11.410[142] 25.056[143]
abgemeldete E-Autos 03.433[144]

Der Bundesrat forderte in einem Beschluss vom 23. September 2016, ab dem Jahr 2030 sollten keine Autos mit Verbrennungsmotor mehr zugelassen werden. Der Beschluss richtete sich auch an die EU-Kommission, spätestens ab dem Jahr 2030 in der gesamten europäischen Union nur noch emissionsfreie Pkw zuzulassen. Basis ist das Übereinkommen von Paris, das vorsieht, dass die Welt ab 2050 CO2-neutral sein soll. Um dies zu erreichen, müsse man bereits 2030 die Neuzulassung von Pkw mit Verbrennungsmotor stoppen.[145]

Österreich

Neuzulassungen Elektroautos, Österreich, Januar bis November 2018
Fahrzeug Einheiten
VW e-Golf 1765
Renault Zoe 1086
Nissan Leaf / EQ 896
BMW i3 888
Hyundai Ioniq 492
TESLA Model S 266
TESLA Model X 171
Hyundai Kona 149
Smart Fortwo / EQ 130
Kia Soul 79
VW e-Up 68
Jaguar I-Pace 52
Nissan NV200 / EV 48
Citroen C-Zero 25
Peugeot Ion 23
Mercedes B-Klasse 21
Smart Forfour / EQ 19
Opel Ampera-e 3
Kia Niro 1

Auch die österreichische Bundesregierung gab 2010 das Ziel aus, die Anzahl der Elektroautos auf Österreichs Straßen zu erhöhen, bis 2020 auf 200.000.[146]

2016 kündigten Vertreter des Verkehrs- und Umweltministeriums Förderungen für Kauf und Verbreitung von Elektroautos im Umfang von € 72 Mio. an. € 48 Mio. davon sollen den Ankauf bzw. Absatz stützen. Privatpersonen können € 4.000, Vereine, Institutionen und Betriebe € 3.000 beim Kauf eines reinen Elektroautos erhalten; alle Gruppen können € 1.500 für ein Hybrid-Elektroauto erhalten. Die Regelung galt für Käufe zwischen 1. Jänner 2017 und Ende 2018. Für diese Kraftfahrzeuge sollte es Kennzeichen mit grünem Schriftzug geben. Damit wollte man Privilegien verbinden, etwa beim Parken oder das Benutzen von Busspuren. Je € 24 Mio. kommen vom Umweltministerium, vom Verkehrsministerium und von den Automobilimporteuren. Mit € 48 Mio. können mindestens 12.000 Förderungen finanziert werden. ÖAMTC und VCÖ kritisierten die Förderungen als falsche Anreize.[147]

Im Frühjahr 2018 wurde bekannt, dass das Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus um Bundesministerin Elisabeth Köstinger plant, Elektroautos von den auf österreichischen Autobahnen und Autostraßen streckenweise geltenden „Immissionsschutzgesetz - Luft“-Geschwindigkeitsbeschränkungen („IG-L“) auszunehmen. Dies würde dem Prinzip folgen, dass sich nur diejenigen Verkehrsteilnehmer – nämlich Fahrer von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren –, die im Gegensatz zu emissionsfreien Elektrofahrzeugen auch tatsächlich für die zu hohen Luftschadstoff-Werte, die zur Aktivierung dieser über Verkehrsbeeinflussungsanlagen verordneten Begrenzungen führen, verantwortlich sind, den entsprechenden Beschränkungen unterwerfen müssen.[148]

Schweiz

Gemessen am Elektrifizierungsgrad bei Autos positionierte sich die Schweiz 2018 nach Norwegen, Island, den Niederlanden und China auf dem fünften Platz weltweit.[149]

China

In China startete die Regierung im Jahr 2008 eine Kampagne unter dem Motto „Zehn Städte, Eintausend Fahrzeuge“.[150] Mit dem Plan einer Inbetriebnahme von 1000 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 zum Jahresende sollte die Anzahl auf 100 erhöht werden.[151]

Anfang 2009 nahm die chinesische Regierung einen Plan an, der darauf zielte, China binnen drei Jahren zu einem der Weltmarktführer in der Produktion von teilweise oder gänzlich mit Elektroenergie betriebenen Autos zu machen.[152]

Mitte 2014 beschloss die chinesische Regierung, von September 2014 bis 2017 beim Kauf eines Elektroautos die Mehrwertsteuer zu erlassen und eine Kaufprämie von bis zu 10.000 Dollar zu gewähren.[153]

Weltweit führend beim Verkauf von elektrisch aufladbaren Fahrzeugen war 2015 der chinesische Hersteller BYD Auto.[154]

Im Jahr 2015 wurden in China 188.000 Elektrofahrzeuge verkauft. Die Anzahl hat sich im Vergleich zum Vorjahr verdreifacht.[155]

2016 waren es 507.000 Elektrofahrzeuge. Davon 409.000 reine Elektrofahrzeuge, 336.000 Pkw, 171.000 Nutzfahrzeuge und 115.000 Elektrobusse. Unter den Top 20 der meistverkauften Elektrofahrzeuge war mit Tesla nur ein ausländischer Hersteller.[7][156]

2017 bereits etwa 777.000 Elektrofahrzeuge (inkl. Hybrid und Nutzfahrzeuge). Davon waren 652.000 reine Elektrofahrzeuge, was 84 Prozent entspricht. Der Anteil der Elektrofahrzeuge an allen neu zugelassenen Fahrzeugen betrug 2,7 Prozent.[157]

In den großen chinesischen Städten gibt es für Autos eine Zulassungsbeschränkung. So durften in Peking 2016 nur 150.000 Autos zugelassen werden. Davon sind 60.000 Zulassungen für Elektroautos reserviert. Die Zulassungen werden über eine Lotterie zugeteilt. So kann nur jeder 665. Bewerber für ein Benzinauto eine Zulassung erhalten.[158][159]

Im Oktober 2016 wurde bekannt, China arbeite an einem Plan, ab dem 1. Januar 2018 eine Elektroautoquote einzuführen. Nach dem damaligen Gesetzentwurf müsste jeder Autohersteller mindestens acht Prozent seiner Fahrzeuge in China als Elektroauto verkaufen. Erfüllt ein Hersteller diese Quote nicht, muss der Hersteller bei anderen Herstellern, die diese Quote übererfüllen, Credits abkaufen oder aber die eigene Produktion drosseln. Die Quote solle dann jedes Jahr gesteigert werden.[160][161][162] Auf ausländische Fahrzeuge verhängt China Importzölle von 25 Prozent. Wer diese umgehen will, muss als Hersteller ein Gemeinschaftsunternehmen mit einem chinesischen Hersteller gründen. BMW arbeitet mit dem chinesischen Autobauer Brilliance zusammen, VW mit FAW und SAIC.[163]

In China wurden in den ersten drei Quartalen (Januar bis September) 2018 insgesamt 718.000 Fahrzeuge mit Elektromotor verkauft, was einer Steigerung zum Vorjahreszeitraum von 80 Prozent entspricht. Davon waren 540.000 reine Elektroautos, der Rest Hybridfahrzeuge. Der Marktanteil bei den Neuzulassungen liegt bei 4,5 Prozent [164]. 90 Prozent der Elektrofahrzeuge stammten von chinesischen Herstellern wie z. B. BYD, BAIC und Roewe. Nur Tesla mit 3 Prozent Anteil und BMW mit 2 Prozent Anteil waren von den ausländischen Herstellern noch am stärksten. Der Luxusmarkt wird von Tesla und NIO dominiert und nicht mehr von deutschen Herstellern wie früher.[165]

Frankreich

Frankreich gewährt eine Art Abwrackprämie beim Tausch eines alten Autos mit Verbrennungsmotor gegen ein Neufahrzeug mit Elektromotor von bis zu 10.000 Euro. Ein Plug-in-Hybrid erhält noch 6.500 Euro.[166]

Alle drei großen französischen Automobilhersteller Citroën, Renault und Peugeot haben Elektroautos im aktuellen Verkaufsprogramm und können teilweise, wenn auch im kleinen Maßstab, auf eine längere Historie von Elektroautos im Angebot zurückschauen.

Anfang Juli 2017 hatte der französische Umweltminister mitgeteilt, dass sich Frankreich bis 2040 von der Zulassung von Autos mit Verbrennungsmotor verabschieden möchte. Man wolle so seinen Verpflichtungen zum Pariser Klimaabkommen nachkommen und bis 2050 CO2-neutral sein.[167][168]

Im März 2017 waren in Frankreich mehr als 100.000 Elektroautos angemeldet. Bis zum Jahr 2020 sollen mit staatlicher Unterstützung in Frankreich eine Million Ladestationen entstehen.[169]

Etwa 80 Prozent des verbrauchten Stroms wird in Frankreich aus Kernenergie erzeugt (s. Kernenergie in Frankreich).

Großbritannien

Seit 2014 steigen die Verkäufe von Elektroautos in Großbritannien stark an: Gab es 2013 insgesamt 3.584 Zulassungen,[170] so erhöhte sich diese Zahl vier Jahre später auf 47.263.[171] Dies entspricht einem Anteil von 1,86 % an den gesamten Pkw-Neuzulassungen und war ein neuer Rekord bei den Zulassungen von Elektroautos in Großbritannien.[172] Im Jahr 2016 war Großbritannien nach Norwegen der zweitgrößte europäische Markt für Elektroautos,[173] wurde aber 2017 trotz des Zulassungsrekordes von Deutschland überholt.[174] Ende 2016 war die britische Elektrofahrzeugflotte die viertgrößte in Europa.[175]

Im März 2018 erreichte die monatliche Zulassungszahl von Elektroautos mit 9.293 erneut eine Rekordhöhe.[176] Im Juni 2018 waren mehr als 160.000 Elektroautos und -Kleintransporter angemeldet.[172] Das meistverkaufte Elektroauto in Großbritannien ist der Plug-in-Hybrid Mitsubishi Outlander PHEV, der seit seiner Einführung 2014 mehr als 36.800-mal verkauft wurde – fast ein Viertel aller in diesem Zeitraum dort verkauften Elektroautos.[177]

Der Kauf von Elektrofahrzeugen wird in Großbritannien staatlich gefördert. Am 1. Januar 2011 wurde das Förderprogramm „Plug-in Car Grant“ eingeführt. Anfangs wurde der Kauf eines Elektroautos mit 25 % der Anschaffungskosten bis zu einer Höhe von maximal 5.000 Pfund (5.700 Euro) bezuschusst.[178] Die maximale Förderhöhe beträgt jedoch seit März 2016 – je nach Höhe der Emissionen und rein elektrischer Reichweite des Autos – nur noch 4.500 bzw. 2.500 Pfund (5.100 bzw. 2.850 Euro).[179] Bis Mai 2018 wurden 148.465 förderfähige Elektroautos zugelassen.[180] Seit Februar 2012 gibt es außerdem das Programm „Plug-in Van Grant“, das einen Zuschuss von 20 % bis zu 8.000 Pfund (9.100 Euro) beim Kauf eines Elektro-Kleintransporters gewährt.[181] Bis März 2018 wurde dieser Zuschuss 4.490-mal in Anspruch genommen.[182] Im Mai 2018 verlängerte die britische Regierung beide Förderprogramme bis Oktober 2018 und kündigte an, sie bis mindestens 2020 in irgendeiner Form weiterführen zu wollen.[183]

Großbritannien möchte ab 2040 den Verkauf von Fahrzeugen mit Diesel- und Benzinmotor verbieten. Das betrifft auch Hybridfahrzeuge. Bis 2050 sollen Autos mit Verbrennungsmotor von den Straßen verschwinden. Für Dieselfahrzeuge sollen ab 2020 auf vielbefahrenen Straßen Gebühren erhoben werden. Über Einfahrverbote in Innenstädte wird diskutiert. Ziel ist die Senkung der Luftschadstoffe insbesondere in Städten.[184]

Indien

Elektroautos in Indien werden hauptsächlich von zwei inländischen Automobilkonzernen hergestellt, nämlich Mahindra Electric und Tata Motors.[185] Die Regierung versucht mit ihrer „Make in India“ Initiative einheimische Herstellung zu fördern und möchte, dass Firmen 30 Prozent ihrer Rohmaterialien aus Indien beziehen.[186]

Im Januar 2013 kündigte der damalige indische Ministerpräsident Manmohan Singh den National Electric Mobility Mission Plan an, der durch finanz- und geldpolitische Maßnahmen bis zum Jahr 2020 mehr als 15 Millionen Elektrofahrzeuge auf die Straßen bringen soll.[187] Das Projekt soll unter anderem Subventionen von bis zu 150.000 Rupien für Elektroautos zahlen. Die Regierung will im Jahr 2020 eine jährliche Verkaufszahl von 7 Millionen Elektrofahrzeuge erreichen. Das Subventionsschema heißt FAME und soll mit Maßnahmen für Infrastrukturbildung unterstützt werden. Die Abkürzung FAME (Faster Adoption and Manufacturing of [Hybrid] Electric Vehicles) bedeutet die schnellere Einführung und Herstellung von (hybriden) Elektrofahrzeugen in Indien.

Die Gründe für die Einführung von Elektrofahrzeugen in Indien sind hauptsächlich die zunehmende Luftverschmutzung und der steigende Benzinpreis.[188] Die indische Regierung will aber auch ihre Versprechungen in dem Pariser Klimaabkommen einhalten, weshalb sie 2016 bekanntmachte, ab 2030 nur noch elektrisch angetriebene Autos zulassen zu wollen.[189]

Eine Umfrage der Interessensgruppe SMEV hat gezeigt, dass der Verkauf von Elektrofahrzeugen im Jahr 2016 im Vergleich zum vorherigen Jahr um 37 Prozent gestiegen ist.[190] Allerdings waren nur 8 Prozent der rund 25.000 Fahrzeuge Elektroautos die meisten dagegen Elektroroller. Laut SMEV ist die fehlende Basisinfrastruktur das größte Problem.[190][191]

Niederlande

In den Niederlanden wurden 2015 43.000 Elektrofahrzeuge (inkl. Plug-in-Hybrid) zugelassen.[192] Das entspricht einem Anteil bei den Neuzulassungen im Jahr 2015 von 9,6 Prozent.[193] Das Parlament in den Niederlanden hat im März 2016 beschlossen, eine Strategie zu entwickeln, ab 2025 nur noch rein elektrische Neuwagen zu erlauben. Mit einem Aktionsplan soll der Übergang bis dorthin gestaltet werden.[194][195][196]

Norwegen

In Norwegen sind 200.000 E-Fahrzeuge zugelassen (Stand 01.2019). Nur ein einziges Model, der Nissan Leaf, macht allein ein Viertel aller E-Fahrzeuge aus[200][201]. Die norwegische Regierung hat eine Reihe von staatlichen Vergünstigungen und finanziellen Anreizen geschaffen, unter anderem deutliche Steuervorteile bei der Anschaffung, sodass Elektroautos zum Teil preiswerter sind als Verbrennungsmotorfahrzeuge.[202] Ein Käufer eines Elektroautos erhält Vergünstigungen (keine Mehrwertsteuer, keine Abgassteuer usw.) von etwa 20.000 Euro pro Fahrzeug. Elektroautos sind damit deutlich günstiger als vergleichbare Autos mit Verbrennungsmotor. Elektroautos dürfen auf vielen Busspuren am Stau vorbei gefahren werden. Parken ist kostenlos, ebenso das Benutzen der Fjördfähren, das Auftanken an den 4000 öffentlichen Ladestationen sowie das Benutzen von mautpflichtigen Strecken, von denen es in Norwegen viele gibt.[203]

In Norwegen waren 2013 neun Prozent aller Neuwagen Elektroautos.[202] Im Februar 2015 waren 21 Prozent aller Neuwagen Elektroautos.[204] In 2016 stieg dieser Anteil auf 29 Prozent.[205] 2017 stieg der Anteil nochmals auf 39,3 Prozent.[157]

Im Juni 2017 wurden in Norwegen erstmals mehr Autos mit Elektromotor (52 Prozent) als solche mit reinem Verbrennungsmotor zugelassen.[206] 2017 wurden 62.300 Elektrofahrzeuge (Steigerung von 39 Prozent zum Vorjahr) neu zugelassen. Die norwegischen Transportbehörden legen in ihrem nationalen Transportplan 2018–2029 dar, den Verkauf von Neufahrzeugen mit Verbrennungsmotor ab 2025 zu verbieten. Lediglich schwere Fahrzeuge dürfen dann noch von Otto- oder Dieselmotoren angetrieben werden. Der Plan ist von den Landesbehörden für Straßen, Eisenbahn, Küsten und Flugplätze erstellt worden und soll im Frühjahr 2017 dem norwegischen Parlament zur Abstimmung und Inkraftsetzung vorgelegt werden.[207]

Im September 2018 ist der Marktanteil in Norwegen bei Neuzulassungen von Pkw mit Benzinmotoren auf 16 Prozent, mit Dieselmotor auf 12 Prozent gesunken. In Norwegen entwickelt sich der Verbrennungsmotor zum Nischenprodukt.[165]

Vereinigte Staaten

Absatz von Elektroautos und Plug-in-Hybrid-Autos in den USA zwischen 2010 und Dezember 2018

Im Jahr 2015 wurden in den USA 115.000 Elektroautos verkauft.[155] Im August 2016 wurden der Wert von 500.000 verkauften elektrisch aufladbaren Fahrzeugen (inkl. Plugin) erreicht.[208] Auch werden in verschiedenen Städten Batteriebusse getestet.

In Palo Alto, Kalifornien, ist Tesla Motors ansässig, der einzige Hersteller, der ausschließlich Elektroautos in Großserie herstellt. In den USA gibt es abhängig vom Bundesstaat finanzielle Unterstützung/Kaufprämien für Elektroautos.

In den USA steigerte sich 2017 die Zahl der Neuzulassungen von Elektroautos um 29 Prozent auf 194.000 Autos. Jedes zweite verkaufte Elektroauto war ein Tesla Model S oder Model X. Erst auf Platz drei kam der Chevrolet Bolt, auf Platz vier der Nissan Leaf.[157]

Im dritten Quartal 2018 erreicht Tesla einen Gewinn von 311 Mio. Dollar. Das ist das dritte Quartal mit Gewinn für Tesla seit dem Börsenstart 2010. Lange Zeit hielten Kritiker Tesla für niemals gewinnbringend und damit nicht überlebensfähig. Der Umsatz stieg zum Vorjahresquartal um 130 Prozent auf 6,8 Mrd USD. Die Aktien von Tesla stiegen daraufhin deutlich. Tesla lieferte im dritten Quartal 55.840 Model 3 aus. Insgesamt über alle Modelle verkaufte Tesla über 83.000 Fahrzeuge.[209][210][211]

Im September 2018 ist das Tesla Model 3 in den USA nach Umsatz das bestverkaufte Automodell und nach Stückzahl das 4. meistverkaufte Automodell in den USA.[212]

Fahrzeugtechnik

Elektroautos unterscheiden sich grundsätzlich von herkömmlichen Fahrzeugen, was Antriebsaggregate und Energiespeicher betrifft. Die Unterschiede betreffen jedoch auch andere Komponenten in weitreichendem Maße. Im Unterschied zur Verbrennungskraftmaschine werden die Hilfsaggregate eigenständig elektrisch betrieben und nicht über einen mechanischen Abtrieb vom Hauptmotor. Dieser läuft nur, wenn das Fahrzeug bewegt wird und dient ausschließlich dem Vortrieb bzw. der Rekuperation.

Ein weiterer wesentlicher Punkt betrifft die Anordnung der Komponenten, das sogenannte Platznutzungskonzept („Packaging“). Beim Fahrzeugaufbau mit Verbrennungsmotor sind viele Komponenten um den Hauptantrieb herum angeordnet, während beim Elektroauto die Komponenten sehr viel dezentraler montiert werden können. Wesentliche Komponenten unterscheiden sich in ihrem Platzbedarf und ihrer Form: Der Motor und die Kühler sind beispielsweise kleiner, und das Akkusystem kann abhängig vom Fahrzeugkonzept in verschiedenen Bereichen der Karosserie platziert werden. Dadurch ergeben sich wesentliche Vorteile:

  • strömungsgünstigere Frontpartie dank kleinerer Lufteinlässe für Kühler möglich[213]
  • Platz für eine Crash-freundliche Ausgestaltung des Vorderwagens (Raum für Verstrebungen und Kontakt-Platten)
  • tieferer Schwerpunkt durch schweres Akkusystem unter dem Boden[214]
  • keine Kardantunnel bei Hinterradantrieb nötig (allerdings wird der Akku in nicht wenigen Modellen gerade dorthin platziert.)
  • Die Beheizung und Klimatisierung von Innenraum und Technik steht vor anderen Voraussetzungen als bei einem Fahrzeug mit permanent laufendem Hauptantrieb und überschüssiger Abwärme, siehe Absatz Klimatisierung
  • die Elektrifizierung der Servosysteme für Bremsen und Lenkung erleichtert es, einen automatischen Betrieb oder Assistenzsysteme zu verwirklichen.[215]
  • Elektromotoren benötigen keinen Ölwechsel.

Die meisten straßenzugelassenen Elektrofahrzeuge haben außer der großen Traktionsbatterie noch einen weiteren kleinen Akkumulator, meist eine 12-Volt-Bleibatterie. Er wird über den Traktionsakkumulator geladen und versorgt einen Teil der Bordelektronik, vor allem aber die Fahrzeugbeleuchtung, speziell die Warnblinkanlage – selbst wenn der Traktionsakku deaktiviert wurde (z. B. wegen Entladung oder Unfall).

Antrieb inklusive Steuerungs- und Regelungselektronik

Elektromotoren laufen im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren selbstständig unter Last mit sehr hohen Drehmomenten an. Der Fahrtregler, eine Leistungselektronik, steuert den Antrieb. Die Elektromotoren können auf verschiedene Arten mit den Rädern mechanisch gekoppelt sein, zumeist über Untersetzungsgetriebe und Antriebswellen, im Rad integriert, als Radnabenmotor oder über ein Schaltgetriebe mit Kfz-Schaltkupplung (vor allem bei Umrüstungen).

Durch den großen nutzbaren Drehzahlbereich werden bei den vielen E-Fahrzeugen keine Schaltgetriebe oder lösbare Kupplungen benötigt, jedoch sind in der Regel Untersetzungsgetriebe eingebaut. Elektromotoren können in beiden Richtungen laufen und benötigen daher auch keinen gesonderten Rückwärtsgang. Es sind auch unter Last schaltbare Zweiganggetriebe erhältlich, insbesondere für Fahrzeuge mittleren und größeren Gewichts (ab etwa 700 Kilogramm aufwärts).[216] Bei mehreren Antriebsmotoren (zum Beispiel je einer für Vorder- und Hinterachse) können die Motoren auch für verschiedene Geschwindigkeitsbereiche optimiert werden. Elektromotoren sind einfacher und mit erheblich weniger beweglichen Teilen aufgebaut als Verbrennungsmotoren. Sie werden meist luft-, gelegentlich auch wassergekühlt.

Als Antrieb für Elektroautos kommen verschiedene Antriebstypen in Frage.

Umrichtergeführter Synchronmotor

Steht ein sparsamer Umgang mit elektrischer Energie und Leistungselektronik-Werkstoffen bei der Fahrzeugkonstruktion im Vordergrund, wird die umrichtergeführte permanentmagneterregte Dreiphasen-Synchronmaschine bevorzugt. Synchronmaschinen als Antriebsmotor haben gegenüber Gleichstrommaschinen (mittlerer Leistung) den Vorteil, dass sie keine mechanischen Schleifkontakte für die Kommutierung benötigen, die verschleißanfällig sind und gewartet werden müssen.[217] Der Umrichter arbeitet bei dieser Antriebsart im motorischen Betrieb als Dreiphasen-Wechselrichter, während er bei der Rekuperation im generatorischen Betrieb als Gleichrichter fungiert. Der Umrichter kann bei entsprechender Schaltung auch zum Schnellladen der Akkuzellen der Traktionsbatterie aus einem leistungsfähigen 400-V-Drehstromnetz verwendet werden, was wesentlich schneller geht als das Aufladen mit haushaltsverträglichen 230-V-Ladegeräten. In bestimmten Fällen sind in Elektroautos jedoch keine 400-V-Drehstrom-Schnellladesysteme, sondern nur 230-V-Wechselstrom-Normalladesysteme integriert; dann ist der Umrichter nicht oder nur eingeschränkt fürs Laden einsetzbar. In anderen Fällen sind 400-V-Drehstom-Schnellladesysteme in Elektroautos durchaus integriert: Dies hängt im Wesentlichen davon ab, welche Ladesystemarten der Hersteller für das jeweilige Elektroautomodell vorgesehen hat. Nach den in Mitteleuropa derzeit gängigen Normen werden ausschließlich Gleichstrom-Schnellladesysteme nicht in Elektroautos integriert, sondern vielmehr extern an das jeweilige Fahrzeug angeschlossen. Das bedeutet, dass dann das Schnellladegerät in einer Ladesäule sitzt, die zum Aufladen mit dem Auto aufgesucht wird. Die Integration eines Wechselstrom-Normallade- oder Drehstrom-Schnellladesystems in ein Elektroauto ist jedoch ohne Weiteres möglich, wenn dies in der Konstruktionsphase einbezogen wird[218] und der Gleichrichter beziehungsweise Umrichter, der für das zu entwerfende Elektroauto vorgesehen ist, genügend Leistung besitzt. In den meisten Fällen in der Praxis sind mehrere unterschiedliche Ladesysteme für ein bestimmtes Elektroautomodell vorgesehen. Als Umrichter in Elektroautos mit Drehstromantrieben kommen in erster Linie zwei- oder vierquadrantenbetriebtaugliche rückspeisefähige Frequenzumrichter in Frage. Die Elektromotoren, genauer gesagt die permanentmagneterregten Synchronmaschinen, gelten als ausgereift.

Gleichstrommotor

Alternativ zum umrichtergeführten Synchronmaschinenantrieb kommen als Antrieb in Kleinfahrzeugen auch bürstenlose Gleichstrommotoren mit Regelung zum Einsatz. Kommutator ist hier eine elektronische Schaltung.

Umrichtergeführter Asynchronmotor

Eine weitere Alternative zur umrichtergeführten Synchronmaschine ist die umrichtergeführte Asynchronmaschine. Der umrichtergeführte Asynchronmaschinenantrieb mit Kurzschlussläufer, ausgeführt als Doppelstabläufer, kann gegenüber dem umrichtergeführten Synchronmaschinenantrieb Vorteile erzielen, wenn das anzutreibende Fahrzeug ein hohes Losbrech-Drehmoment hat. Dies ist bei herkömmlichen Elektroautos kaum relevant; für Elektro-Jeeps bei geforderter hoher Geländetauglichkeit könnte dieser Antriebstyp interessant sein. Im Prinzip lässt sich natürlich jede Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie eines Elektromotors, der für den Antrieb ausgewählt wird, für Servo-Antriebszwecke mit entsprechender Regelungselektronik ausregeln. Ganz in diesem Sinne ist ein hohes Losbrech-Drehmoment an der Antriebswelle des umrichtergeführten Asynchronmaschinenantriebs keinesfalls zwingend: unter Anwendung von Methoden der Drehfeldschwächung (in Gestalt einer entsprechenden Programmierung eines dafür geeigneten Regelalgorithmus der Mikrocontrollereinheit des Antriebssystems) braucht der Asynchronmaschinenantrieb nicht mit einem hohen Losbrech-Drehmoment angefahren zu werden. Von solchen Methoden wird in der Praxis selbstverständlich Gebrauch gemacht. Sie sind sogar in fast allen praktischen Fällen, in denen nicht mit einem hohen Losbrech-Drehmoment gearbeitet wird, die Regel.

Der Asynchronmaschinenantrieb ist gegenüber dem Synchronmaschinenantrieb auch dann im Vorteil, wenn das mit dem Antriebsmotor zu durchlaufende Drehzahlintervall sehr groß ist. Man denke hierbei an Elektroautos, von denen (in der Konstruktionsanforderung) speziell gefordert wird, dass sie hohe Höchstgeschwindigkeiten erreichen sollen. Bei solchen ist es in der Praxis öfter so, dass deren Antrieb große Drehzahlintervalle durchlaufen muss. Asynchronmaschinen können bei Ausnutzung der konstruktiven Möglichkeiten im Elektromotorenbau Nenndrehzahlen von circa 25.000 Umdrehungen pro Minute erreichen, während Synchronmaschinen nur Nenndrehzahlen von circa 13.000 Umdrehungen pro Minute ermöglichen. Das durchlaufbare Drehzahlintervall ist dementsprechend bei Synchronmaschinenantrieben kleiner als bei Asynchronmaschinenantrieben. Dies kann bei der Auswahl des Antriebs für Fahrzeugkonstruktionen mit hoher Höchstgeschwindigkeit eine Rolle spielen.

Weitere Motorkonzepte

Es werden in jüngerer Zeit auch Antriebskonzepte ins Gespräch gebracht, die darauf abzielen, die Permanentmagneterregung von Synchronmaschinen zu umgehen. Hintergrund ist die Reduzierung des Einsatzes von teuren Seltene-Erden-Legierungen, die zum Teil Stoffe wie etwa Neodym oder Samarium enthalten. So wird als Alternative die fremderregte Synchronmaschine vorgeschlagen.[219] Bei diesem Konzept wird mit höheren Drehzahlen als beim permanentmagneterregten Synchronantrieb gearbeitet und ein Untersetzungsgetriebe nachgeschaltet. Gewisse Einbußen beim elektrisch-mechanischen Wirkungsgrad im Vergleich zum permanentmagneterregten Synchronantrieb werden in Kauf genommen. Als weitere Alternative wird ein hochdrehzahliger Asynchronmaschinenantrieb mit nachgeschaltetem Planetenradgetriebe diskutiert.[220][221][222] Bei letzterem Konzept ist das System leichter als ein Synchronantrieb. Dafür ist der elektrisch-mechanische Wirkungsgrad etwas schlechter. Auch wird die Verwendung bestimmter Reluktanzmotoren vorgeschlagen, die ohne Seltene Erden auskommen. Ein mäßiger Wirkungsgrad im unteren Drehzahlbereich könnte gegebenenfalls durch ein Untersetzungsgetriebe abgemildert werden, doch auch hier werden dann Abstriche beim elektrisch-mechanischen Wirkungsgrad unausweichlich.[223]

Bauform Radnabenmotor

Eine Bauform für den Antrieb ist der Radnabenmotor. Dabei ist der Motor direkt im Rad, in der Regel innerhalb der Felge, untergebracht. Bei dieser Art des Antriebes entfallen die zentrale Motoreinheit sowie die Antriebsstränge und die Verteilergetriebe hin zu den Rädern, was den Aufbau vereinfacht und Freiheiten für die Gestaltung in der Bodengruppe schafft. Jedoch muss der Bauraum zumeist mit der Bremse geteilt werden und es wird dabei eine höhere ungefederte Masse in Kauf genommen. Die Motoren sind außerdem stärker den Umwelteinflüssen ausgesetzt. Radnabenmotoren gibt es oft in Fahrzeugen mit geringen Anforderungen an die fahrdynamischen Eigenschaften. Sie sind etwa an Elektrofahrrädern, Elektromotorrollern und Nutzfahrzeugen zu finden. In Serien-Pkw konnten sie sich bisher nicht etablieren, sind jedoch Gegenstand von Forschungs- und Entwicklungsarbeit.

Nutzbremsung (Rekuperation)

Elektromotoren eignen sich im Generatorbetrieb zur Rückwandlung der kinetischen Energie (Bewegungsenergie) in elektrische Energie. Diese Funktion als Nutzbremse, auch Rekuperation genannt, erlaubt es, beim Abbremsen und Bergabfahren Energie in den Akkumulator zurückzuspeichern, die sonst über mechanische Bremsen oder die Motorbremse in Verlustwärme umgewandelt würde. Im Langstreckenverkehr ist der Einsparungseffekt geringer als im Stadt- und Kurzstreckenverkehr, da im Verhältnis weniger Bremsvorgänge stattfinden.

Im Falle starker Bremsmanöver fällt die Energie sehr plötzlich, also mit hoher elektrischer Leistung an. Da die Leistungsfähigkeit der Ladeelektronik und die Aufnahmefähigkeit des Akkumulators begrenzt ist, kann in dieser Situation häufig nur ein Teil der Bremsenergie rückgespeichert werden. Je sanfter der Bremsvorgang, desto größer der Anteil der zurückgespeisten Bremsenergie. Auf diese Weise kann der innerstädtische Energieverbrauch um bis zu 30 % gesenkt werden.[224] Dieser Wert wird auch bei Oberleitungsbussen erzielt. In Erprobung sind auch Elektrofahrzeuge mit zusätzlichen Kondensatoren zur Erhöhung der Lebensdauer der Akkumulatoren und der Steigerung des Rückspeisegrades. Im Stadtverkehr sind so Rückspeisegrade von über 40 % erreichbar.[225]

Verbrauch und Wirkungsgrad

Verbrauch und Wirkungsgrad betrachtet den Energieumsatz innerhalb des Fahrzeugs (zum Beispiel ab Tankstelle beziehungsweise Steckdose – Tank-to-Wheel). Weitergehende Betrachtungen über die Stromerzeugung und eingesetzte Primärenergie (Well-to-Wheel) erfolgt unter dem Oberbegriff Umweltbilanz (siehe Absatz Umweltbilanz).

Der Verbrauch, um alle Arten von Pkw zu vergleichen, wurde bis August 2017 in Europa nach dem NEFZ angegeben. Ein BMW i3 beispielsweise verbraucht danach – je nach Ausstattung – 12,9 oder 13,5 kWh/100 km.[226] BMW selbst gibt im selben Verkaufsprospekt „kundennahe“ Verbräuche von 14–18 kWh/100 km an. Renault gibt für den ZOE einen Normverbrauch von 14,6 kWh/100 km an. Die Reichweite mit dem 22-kWh-Akku wird dabei zwischen 240 km bei guten Bedingungen und 115 km bei kalten Außenbedingungen beziffert.[227] Der Verbrauch bewegt sich demnach zwischen 9,2 und 19,1 kWh/100 km. Ein e-Golf verbraucht 12,7 kWh/100 km.[228] Der ADAC ermittelte in einem eigenen Test für den e-Golf einen Durchschnittsverbrauch von 18,2 kWh/100 km.[229] Tesla gibt für sein Model S einen Durchschnittsverbrauch nach der ECE-Norm-R-101-Norm für Hybridfahrzeuge von 18,1 kWh/100 km an.[230] Die Normwerte unterliegen den gleichen Abweichungen gegenüber realen Verbräuchen, wie auch bei Verbrennungskraftfahrzeugen.

In Europa wurde mit dem 1. September 2017 das neue Testverfahren WLTC/WLTP für die Typprüfung neuer Modelle und neuer Motorvarianten und ab 1. September 2018 für neu zugelassene Fahrzeuge verbindlich eingeführt. Hierzu gibt es eine Übersicht der Elektroautos mit Angaben gemäß WLTP.

Über den Gesamtwirkungsgrad eines Automobils entscheidet die Effizienz der im Fahrzeug erfolgten Energieumwandlungen. Elektromotoren haben typischerweise Wirkungsgrade von 90 bis 98 %, die zugehörige Elektronik Wirkungsgrade um 95 %. Moderne Akkusysteme erreichen Lade-/Entladewirkungsgrade von etwa 90 bis 98 %. Damit ergibt sich für Elektroantriebe ein viel höherer Wirkungsgrad ab Steckdose als für Antriebe mit Verbrennungsmotor Tank-to-Wheel.

Der Wirkungsgrad von Ottomotoren beträgt maximal 35 %, der von Pkw-Dieselmotoren maximal 45 %.[231] Im praktischen Betrieb wird dieser beste Wirkungsgrad jedoch nur selten erreicht und es entstehen weitere Verluste durch mehrstufige Getriebe im Antriebsstrang. Deshalb wird bei einem Verbrennungsfahrzeug im Durchschnitt weniger als 25 % der Energie des Kraftstoffes in Bewegungsenergie umgewandelt.[232] Diese Eigenschaft wirkt sich insbesondere im Teillastbetrieb aus, bei dem der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren stark abfällt. Hier ist der Wirkungsgradunterschied im Vergleich zum Elektromotor besonders hoch. Da Automobile im Stadtverkehr fast immer mit Teillast fahren, ist der Elektroantrieb hier nochmals deutlich effizienter. Auch verbraucht ein Elektromotor während des Fahrzeugstillstands im Gegensatz zum Verbrennungsmotor keine Energie.

Nach Valentin Crastan hat ein Benzinfahrzeug einen durchschnittlichen Tank-to-Wheel-Wirkungsgrad von 20 %, womit bei einem Verbrauch von 6 Litern pro 100 km 52,6 kWh Energie aufgewendet werden müssen; die mechanische Nutzenergie beträgt dabei 10,5 kWh. Ein Elektrofahrzeug weist dagegen einen Wirkungsgrad von ca. 65 % auf, was einen Elektrizitätsverbrauch von 16 kWh/100 km ergibt.[233] Andere Quellen geben etwa 70 bis 80 % an.[234][235]

Energiespeicher

Zentraler Punkt in der Entwicklung von Elektroautos ist der Energiespeicher. Da ein Automobil, mit Ausnahme von Oberleitungsfahrzeugen wie O-Bussen, während der Fahrt normalerweise nicht mit dem Stromnetz verbunden ist, werden Energiespeicher mit hoher Leistungs- und Energiedichte benötigt. Elektroautos können Reichweiten erzielen, die denen von verbrennungsmotorisch angetriebenen Autos ebenbürtig sind (z. B. Renault ZOE, Chevrolet Bolt, Tesla Model 3, Tesla Model X, Tesla Model S), jedoch nicht zu konkurrenzfähigem Preis (Stand Anfang 2014). Es gibt Elektroautos mit einer Reichweite bis etwa 600 km mit einer Akkuladung (Stand 2016, zum Beispiel Tesla Model S); deren Fahrakku wiegt mehrere hundert Kilogramm. Elektro-Kleinwagen mit einer Reichweite um 150 km haben Fahrakkus mit ca. 200 kg Masse (Beispiel: VW e-up!, 230 kg; Stand 2017). Viele Elektroautos können ihre Akkus an Schnellladestationen innerhalb von 30 Minuten zu 80 Prozent aufladen.[236][237][238][239] Nach Angabe des Herstellers BYD ist der Lithium-Eisen-Phosphat-Akku des Elektroautos e6 an einer Schnellladestation innerhalb von 15 Minuten zu 80 % aufgeladen, nach 40 Minuten zu 100 %.[240] An einer weiteren Verkürzung auf 5 bis 10 Minuten wird geforscht.[241]

Die Preise für Akkumulatoren sind der Hauptfaktor für die Fahrzeugkosten.[242] Die in den letzten Jahren stattfindende Entwicklung der Akkutechnik bringt auch stetig sinkende Preise mit sich und führt zusammen mit anderen Disruptionen am Markt zu einer Dynamisierung der Elektroauto-Entwicklung auf Seiten der Hersteller.[243]

In der folgenden Tabelle wird verglichen, welchen Treibstoffvorrat ein Auto bei unterschiedlichen Antriebsarten laden und transportieren muss, um ohne Nachtanken etwa 400 km weit zu fahren. Dafür benötigt man etwa 50 kWh Antriebsenergie (siehe Kraftstoffverbrauch). Es fließen Schätz- und Mittelwerte ein, daher sind alle Zahlenwerte nur als Richtwerte zu betrachten.

Treibstoff Energiedichte
(kWh/kg)
Antriebskomponente mittlerer
Wirkungsgrad
tank-to-wheel
Gesamtmasse des
Energiespeichers in kg
für 50 kWh nutzbare
Energie
Strom aus Bleiakkumulator 0,03 Elektromotor
mit Nutzbremse
ca. 65–80 %[233][234][235] 1350
Strom aus
Lithium-Ionen-Akkumulator
0,13 Elektromotor
mit Nutzbremse
ca. 65–80 %[233][234][235] 311
Dieselkraftstoff 11,8 Dieselmotor
mit Getriebe
25–30 %[234] 18 (+5 Tankbehälter)
Superbenzin 11,1 Ottomotor
mit Getriebe
21–24 %[234] 29 (+5 Tankbehälter)
Flüssiger Wasserstoff 33,3 Wasserstoffspeicherung
Brennstoffzelle PAFC
Elektromotor
40–50 %[235] 4,1 (+Tankbehälter)
Druckwasserstoff 700 bar 29,2[Anmerkung 1] Wasserstoffspeicherung
Brennstoffzelle PEMFC
Elektromotor

60 %[244]
3 (+125[245] Tankbehälter)

Anmerkungen:

  • Die Energiedichte bei Benzin, Diesel und Wasserstoff ist als unterer Heizwert angegeben.
  • Bei Akkus ist die Masse des Behälters im Wert der Energiedichte bereits enthalten, nicht jedoch die Verkabelung, Stützstrukturen, Kühlkörper, Heizelemente und Überwachungselektronik; bei Diesel, Benzin und Wasserstoff müssen der Tank und ggf. Nebenaggregate addiert werden. Durch das geringere Gewicht der Elektromotoren, den Wegfall eines Schaltgetriebes, der Auspuffanlage und ggf. der Startbatterie ergeben sich beim Elektrofahrzeug weitere Gewichtseinsparungen, die hier nicht berücksichtigt sind.

Akkumulatoren

Lithium oder Blei oder Nickel

In der Vergangenheit nutzten die meisten Elektroautos Akkumulatortypen, wie Blei- oder Nickel-Cadmium-Akkus, die lediglich für einen Betrieb von etwa einer Stunde mit Höchstgeschwindigkeit reichten oder mit denen mit einer Ladung 40 bis 130 Kilometer zurückgelegt werden konnten. Bleiakkumulatoren, besonders wenn sie auf hohe Zyklenfestigkeit ausgelegt sind, haben eine geringe Energiedichte – sie sind sehr schwer für den gebotenen Energieinhalt. Auch begrenzt die häufig geringere Zyklenfestigkeit und Lebensdauer ihren Einsatz, sodass sie bei neueren Entwicklungen praktisch nicht mehr eingesetzt werden. Sie werden nach wie vor in kleineren Elektrofahrzeugen und in der Industrie verwendet, etwa in Flurfördergeräten (Gabelstapler).

Reichweiten von 300 km bis 500 km und mehr sind mit Akkumulatoren auf Lithiumbasis (zum Beispiel Lithium-Ionen-, Lithium-Eisenphosphat- und Lithium-Polymer-Akkumulatoren) möglich und werden auch realisiert (etwa bei Tesla Model S, Tesla Model X, Chevrolet Bolt, Renault ZOE). Diese Akkumulatorentypen haben eine vergleichsweise hohe gewichtsbezogene Energiedichte. Auch Hochtemperaturakkus werden eingesetzt, beispielsweise die Zebra-Batterie. Bei einigen Fahrzeugen, die zuvor Blei- oder Nickel-Cadmium-Akkumulatoren fuhren, wurden diese gegen Lithium-Ionen-Akkumulatoren ausgetauscht. So konnte ein Vielfaches der ursprünglichen Reichweite erzielt werden.

Bei NiCd-, NiMH-, und Bleiakkusätzen müssen nur Teilblöcke aus mehreren Zellen überwacht werden. Lithium-Akkumulatoren brauchen komplexe elektronische Batteriemanagementsysteme (BMS), Schutzschaltungen und Balancer, weil sie bei Überladung und Tiefentladung schnell ausfallen. Damit beim Defekt einer einzelnen Zelle nicht das gesamte Akkusystem erneuert werden muss, kann dieses für den Einzelzellentausch ausgelegt sein.

Akku-Kapazität

Die Akkumulatorenkapazität ist eine der wichtigsten bestimmenden Größen für die Nutzbarkeit und Wirtschaftlichkeit von Elektroautos. Es lassen sich zwei gegenläufige Strategien für Akkumulatorengröße ausmachen.

  • Steigerung der Akkumulatorengröße: Dadurch wird eine sehr große Reichweite ohne Zwischenaufladung möglich und die Lebensdauer der Batterie verlängert sich. Der Akku wird sowohl in seiner Kapazität als auch in der Leistungsentnahme weniger belastet und kann Zyklenzahlen erreichen, die der Lebensdauer des gesamten Fahrzeugs entsprechen. Hingegen steigen Fahrzeuggewicht und Investitionskosten stark an. Vor allem Letzteres lässt sich teilweise über Einsparungseffekte aus der Serienfertigung und technischen Weiterentwicklung ausgleichen. Große Akkus für Elektroautos speichern derzeit (2018) eine Energie um die 100 kWh, was bei einem Fahrzeug-Verbrauch von 15 kWh bis 25 kWh pro 100 km für etwa 500 km Reichweite ausreicht. Beispiele sind Tesla Model S, Tesla Model X, NIO ES8, Jaguar I-Pace, Audi e-tron. Dagegen haben Batteriebusse auch Kapazitäten von mehr als 600 kWh, um so Reichweiten von etwa 600 km zu erreichen.[246]
  • Nutzung einer vergleichsweise geringen Akkugröße: Vorteile sind das reduzierte Fahrzeuggewicht und auch sehr viel geringere Anschaffungskosten. Dieses Konzept setzt jedoch eine engmaschige leistungsfähige Ladeinfrastruktur zum Beispiel auf Parkplätzen voraus (s. Stromtankstelle). Die Akkus selbst werden im Betrieb stark belastet und verschleißen somit schneller. Beispiele hierfür sind der Streetscooter, Renault Twizy, e.GO Life.

Temperaturabhängigkeit von Akkusystemen

Allen Akkusystemen ist gemein, dass sich bei tieferen Temperaturen (unterhalb ca. 10 °C) die Leistungsabgabe verringert, da die Beweglichkeit der Ladungsträger abnimmt. Einige Akkumulatorensysteme (NiMh, Lithium-Polymer) können unterhalb von ca. −20 °C einfrieren. Die entnehmbare Kapazität wird von der Temperatur jedoch kaum beeinflusst, wenn die geringere Strombelastbarkeit technisch berücksichtigt wird, in dem das BMS die Leistungsabgabe und den Motorstrom begrenzt. Durch die inneren Verluste erwärmt sich die Traktionsbatterie im Betrieb. Hohe Temperaturen hingegen (oberhalb ca. 30 °C) begünstigen durch die Beweglichkeit der Ladungsträger zwar die Leistungsabgabe, sind aber ungünstig für die inneren Verluste und die kalendarische Alterung. Um derartige Einschränkungen zu vermeiden, temperieren einige Hersteller ihre Akkusysteme. Dies kann eine Heizung für kalte Jahreszeiten beinhalten, aber auch eine Kühlung. Oft kommen elektrische Heizmatten und Luftkühlungen zum Einsatz. Einige Hersteller nutzen auch Flüssigkeiten als Heiz- bzw. Kühlmedium.[247]

Eine Ausnahme sind Hochtemperatursysteme (zum Beispiel Zebra-Batterie), die zwar von äußeren Temperaturen unabhängig sind, jedoch zusätzlich Energie für ihre Temperaturerhaltung benötigen.

Haltbarkeit der Akkusysteme

Grundsätzlich werden bei der Alterung zwei verschiedene Aspekte unterschieden. Die Kalendarische Alterung beschreibt die Kapazitätsabnahme (Degradation) auch ohne Nutzung, beschleunigt oft durch ungünstige Temperaturen. Die Zyklenhaltbarkeit hingegen ist abhängig von der Anzahl der Lade- und Entladezyklen bis zum Eintreten einer definierten Kapazitätsverringerung gegenüber der Ausgangskapazität. Auch Ladeverfahren und Ladestromstärken und natürlich der Akkutyp selbst sind Einflussgrößen.

Neue Modelle von Lithium-Ionen-Akkumulatoren sind schnellladefähig ausgelegt. Dabei ist eine Aufladung mit Ladeleistungen über 1 C gemeint, was Ladezeiten von weniger als einer Stunde erlaubt. Für moderne Akkusysteme spezifizieren die Hersteller meist eine Normalladung von 0,5 C bis 1 C (eine 100-Ah-Zelle[248] kann mit Strömen von 50–100 A normal geladen werden). Im Rahmen von Solarmobil- und Elektroauto-Wettfahrten gab es zu Zeiten der Tour de Sol gegensätzliche Philosophien zwischen langsamer, sanfter und schonender Ladung gegenüber der Schnellladung seinerzeit verwendeter Akkutypen (Bleiakkumulatoren, Nickel-Cadmium-Akkumulatoren). Auch beim Lithium-Ionen-Akkumulator ist erhöhter Verschleiß der Preis für eine Verkürzung der Ladezeit über die Normalladung hinaus. Belastbare Studien, die diese Werte präzise beziffern liegen bei den relativ neuen Akkutechniken bisher jedoch kaum vor.

Eine Studie[249][250] von Plug in America unter 126 Fahrern des Tesla Roadsters (entspricht etwa 5 % der verkauften Fahrzeuge) bezüglich der Lebensdauer der Akkus ergab, dass nach 100.000 Meilen = 160.000 km bei den Akkus noch eine Restkapazität von 80 bis 85 Prozent vorhanden war. Der geringe Verschleiß wird unter anderem auf die Temperaturregulation zwischen 18 °C und 25 °C sowie auf den standardmäßig flachen Ladezyklus (zwischen 90 % und 10 % anstatt den vollen 100 % und 0 %) zurückgeführt.

Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren erreichen nach Herstellerangaben mehr als 5000 Zyklen bei jeweiliger Entladetiefe von 70 %.[251] Bei 300 Ladezyklen pro Jahr, also etwa ein Ladevorgang pro Tag, liegt dies in der Größenordnung, die für ein durchschnittliches Autoleben ausreicht, zumal selten die volle Kapazität ausgenutzt wird und flache Ladezyklen allgemein zu einer längeren Lebensdauer führen. Diese Batterietypen wurden vor allem in China subventioniert und eingesetzt. Aufgrund der viel niedrigeren spezifischen Energiedichte, werden heutzutage eher NMC Akkus (Lithium Nickel Mangan Cobaltoxid) eingesetzt, die dann aber nicht mehr die hohe Zyklenfestigkeit aufweisen.[88]

Bezüglich der Akku-Haltbarkeit gibt zum Beispiel Tesla (für das Model S) acht Jahre Garantie mit unbegrenzter Laufleistung für seine 85-kWh-Akkus.[252] Andere Hersteller versuchen über Akkumietsysteme dem Fahrzeughalter das Risiko eines Akkudefekts oder übermäßigen Verschleißes abzunehmen. Citroën (C-Zero),[253] Peugeot (Ion) und BMW (i3 für 70 % Restkapazität)[254] geben acht Jahre bzw. 100.000 km Garantie.

Batteriemanagementsysteme (BMS)

Für die Akkumulatoren werden Batteriemanagementsysteme (BMS) verwendet, die die „Lade- und Entladesteuerung, Temperaturüberwachung, Reichweitenabschätzung und Diagnose“[255] übernehmen. Die Haltbarkeit hängt wesentlich von den Einsatzbedingungen und der Einhaltung der Betriebsgrenzen ab. Batteriemanagementsysteme inklusive Temperaturmanagement verhindern die schädliche und eventuell sicherheitskritische Überladung oder Tiefentladung der Akkuzellen und kritische Temperaturzustände. Die Überwachung jeder einzelnen Zelle, erlaubt es zu reagieren, bevor es zu einem Ausfall oder der Schädigung weitere Zellen kommt. Statusinformation können für Wartungszwecke auch abgespeichert und im Fehlerfall entsprechende Meldungen an den Fahrer ausgegeben werden.

Kondensatoren

Es gibt seit einigen Jahren Versuche, Kondensatoren und Akkumulatoren zu kombinieren.[256] Der Kondensator übernimmt hierbei die Spitzenlast und schont damit den Akkumulator. Der MAN Lion’s City wird in einer Hybridversion in einer Kleinserie produziert, bei der Kondensatoren eingesetzt werden. In Shanghai/China fahren hingegen experimentelle Busse, die Superkondensatoren als einzigen Speicher für Antriebsenergie verwenden und an den Haltestellen aufladen.[257][258] Doppelschicht-Kondensatoren sind als Energiespeicher dem Akkumulator zwar insbesondere in der Leistungsdichte und praktisch allen Kennwerten außer der Energiedichte weit überlegen. Sie erreichen nur etwa 5 Wh/kg und sind damit etwa um den Faktor zwanzig schlechter als Akkumulatoren. Kondensatoren haben jedoch kaum eine Beschränkung beim Lade- und Entladestrom. Dies ist vor allem beim Nutzbremsen und Anfahren ein Vorteil. Der Wirkungsgrad eines Kondensators beträgt nahezu einhundert Prozent, da keine chemische Umwandlung stattfindet, jedoch gibt es eine ständige Selbstentladung, die typischerweise höher als die von Akkumulatoren ist. Es gibt keine Beschränkung der Anzahl der Ladezyklen. Wegen des anderen Spannungsverlaufes eines Kondensators (exponentielle Entladung bis 0 V) können Akkumulatoren jedoch nicht einfach gegen Kondensatoren getauscht werden – andere Fahrtregler für stark variable und niedrige elektrische Spannungen sind notwendig, da sonst nur ein kleiner Teil der gespeicherten Energie genutzt werden kann.

Ladestandards

Obwohl alle Ladesysteme auf der Norm IEC 62196 aufbauen, existieren bei Ladesteckern unterschiedliche Typen, die speziell für Elektrofahrzeuge geschaffen wurden. Die zur Verfügung stehenden Ladeoptionen sind hersteller- und modellabhängig, einige Optionen sind nur gegen Aufpreis erhältlich.

  • Praktisch alle Fahrzeuge sind teils mit Adapterkabel an normalen 230-Volt-Haushalts-Schuko-Steckdosen aufladbar, was jedoch aufgrund der begrenzten Leistungsfähigkeit mit erheblichen Ladezeiten verbunden sein kann. Daneben sind auch CEE-Drehstromanschlüsse fahrzeugabhängig und teilweise mit Adaptern nutzbar.
  • Der Typ-2-Stecker („Mennekes“-Stecker) ist der EU-Standard für den Anschluss an Ladestellen mit Wechsel- oder Drehstrom bis 43 kW.[259] Er ist gemeinsam mit dem Combo-2-Stecker europäischer Standard und bei öffentlichen Ladesäulen in Deutschland über die Ladesäulenverordnung seit 2016 vorgeschrieben. Beim Wechselstromladen steuert ein im Fahrzeug eingebautes Ladegerät den Ladevorgang. Sofern die Ladestelle genügend Leistung abgeben kann, wird die maximale Leistungsaufnahme und die Möglichkeit des ein- oder mehrphasigen Ladens, sowie die daraus resultierende Ladezeit vom Fahrzeug bestimmt.
  • Das Combined Charging System (CCS) erweitert den Typ 2 zum Combo-2-Stecker mit zusätzlichen Kontakten um die Möglichkeit der Gleichstromladung.
  • Das CHAdeMO-System für Gleichstromladung bis 50 kW ist ebenfalls genormt und wird vor allem von japanischen Automobilherstellern genutzt. Auch in Europa wurden Ladesäulen errichtet.
  • Tesla baut mit seinem Supercharger-System ein proprietäres System mit bis zu 135 kW für seine Fahrzeuge auf.

Weitere Varianten sind im Artikel Stromtankstelle aufgeführt.

Beispiel Tesla: Die (europäischen) Autos von Tesla Motors können an einer herkömmlichen Haushaltssteckdose geladen werden, was jedoch wegen der geringen Stromstärke relativ lange dauert. Außerdem können sie jede normale Typ-2-Ladestation nutzen. Das dreiphasige Ladegerät im Fahrzeug kann dabei bis zu 16,5 kW umsetzen. Für die öffentliche Gleichstromladung wird ein CHAdeMO-Adapter angeboten. Tesla betreibt daneben ein eigenes, nur für seine Fahrzeuge zugängliches, Ladenetz. An den sogenannten Supercharger-Stromtankstellen mit modifiziertem Typ-2-Stecker und bis zu 135 kW Leistung,[260] können die Fahrzeuge in ca. 20 Minuten zur Hälfte, in 40 Minuten zu 80 % und in 75 Minuten vollständig aufgeladen werden. Nach eigenen Angaben arbeitet Tesla an einem Ladesystem mit einer Ladezeit von 5 bis 10 Minuten.[241] Bei Markteinführung des Model S war die Nutzung bei Modellen mit kleinem Akku eine für 2400 € zukaufbare Option. Der Tesla Roadster ist nicht superchargefähig.[261] Tesla errichtet sein Netz vor allem entlang der Autobahnen zwischen Ballungszentren für Langstreckenreisende.[262][263] Stationen, in denen der leere Akku in 90 Sekunden durch einen vollen ausgetauscht wird, haben sich mangels Nachfrage nicht durchgesetzt.[264]

Reichweite

Nach einer Studie der Analyse der Unternehmensberatung Horváth & Partners hatte der Durchschnitt aller 2016 verkauften Elektroautos eine Reichweite von 270 km nach dem NEFZ. Im Jahr 2011 lag dieser Wert noch bei 150 km und 2014 bei 200 km.[265]

EPA-Reichweite in km der im Jahr 2017 meistverkauften EVs in Deutschland im Vergleich zur EPA-Reichweite des Chevrolet Bolt. (Anmerkung: hier fehlen reichweitenstarke Modelle wie Tesla Model 3, NIO ES8, Jaguar I-Pace usw., da sich die Liste nur auf die Topseller 2017 in Deutschland bezieht.)

Eine Übersicht zu den Reichweiten aktueller Modelle findet man unter Elektroauto in Großserienproduktion.

Bei den Reichweitenangaben ist allerdings zu bedenken, dass die Herstellerangaben (NEFZ) gegenüber der tatsächlichen Reichweite in der Praxis oftmals um etwas weniger als das doppelte übertrieben werden[266], für die EPA-Werte ergibt sich immer noch ein um etwa 15–20 % zu hoher Wert. Dabei ist zu beachten, dass die Herstellerangaben nach genormten Testzyklen wie NEFZ, WLTP erfolgen, die auch für Autos mit Benzin- und Dieselmotor gelten.

Einige Elektroautos bieten mittlerweile Reichweiten von 400 km und mehr pro Akkuladung z. B. Tesla Model S, Tesla Model X, Tesla Model 3, Chevrolet Bolt, Hyundai Kona (Elektro) NIO ES8, Jaguar I-Pace, Audi e-tron

Reichweitenvergrößerung

Grundsätzlich gilt, dass die Batteriekapazität von Elektroautos für den Großteil aller Fahrten groß genug ist und nur wenige Fahrten wie zum Beispiel die Fahrt in den Urlaub etwa die Nutzung von Schnellladestationen, Akkutausch oder die Nutzung von Carsharing-Angeboten erforderlich machen. So kam eine 2016 erschienene Studie zu dem Ergebnis, dass die Reichweite aktuell üblicher Elektroautos wie dem Ford Focus Electric oder dem Nissan Leaf für 87 % aller Fahrten ausreichend ist.[267] Allerdings sind die Reichweiten stark schwankend, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des E-Fahrzeuges, Außentemperatur, besonders die Nutzung von Heizung und Klimaanlage führen zu einer bedeutenden Senkung der Aktionsradien.[268][269]

Um die Reichweiten trotzdem weiter zu steigern, werden mitunter Zusatzgeräte zur Erzeugung von elektrischem Strom im bzw. am Fahrzeug sogenannte „Reichweitenverlängerer“ bzw. Range Extender eingesetzt.

  • Hybridbetrieb: Im einfachsten Fall wird dabei ein kraftstoffbetriebenes Stromerzeugungsaggregat im Fahrzeug mitgeführt. Mit diesem Prinzip arbeitet auch der serielle Hybridantrieb, jedoch mit fest installiertem und in die Steuertechnik integriertem Stromerzeuger. Wenn der Akkumulator auch direkt am Stromnetz aufgeladen werden kann, wird diese Fahrzeuggattung als Plug-in-Hybrid bezeichnet. Sie wird als Übergangsform zwischen verbrennungsmotorgetriebenem und Elektrofahrzeug gesehen. Die Kombination von Elektroantrieb mit Akkumulator und Verbrennungsmotor mit Generator erlaubt eine große, von Aufladepunkten unabhängige Reichweite. Bei der Betriebsweise mit Kraftstoff kommen jedoch die der Elektromobilität zugrunde liegende Konzepte nicht zum Tragen. Lösungsansätze, um den Verbrennungsmotor nur bei Bedarf mitzuführen, gab es zum Beispiel von Mindset oder AC Propulsion. Sie setzten beide auf Generatoren, die bei Bedarf in oder an das Elektroauto angebaut wurden, konnten sich jedoch nicht durchsetzen. Ein anderes Beispiel ist der BMW i3 mit werksseitig angebotener Zusatzaustattung „Rex“, wobei dort der Akku nicht gezielt aufgeladen, sondern nur erhalten wird und somit die Charakteristik des Elektroautos gewahrt werden soll.
  • Brennstoffzelle: Als Alternative zu Benzin- oder Dieselgeneratoren werden auch Brennstoffzellen gesehen. Bei ihrem Einsatz wird zusätzliche Energie in Form von Wasserstoff oder niedermolekularen Alkoholen (Methanol, Ethanol) mitgeführt und im Fahrzeug in Elektrizität umgewandelt. Dem Einsatz dieser Technik stehen gegenwärtig aber die Nachteile der Brennstoffzelle wie geringe Lebensdauer, hohe Kosten, fehlendes Tankstellennetzwerk und geringer Wirkungsgrad bei der Kraftstoffherstellung und Wandlung im Fahrzeug entgegen (siehe auch Brennstoffzellenfahrzeug).
  • Batterieanhänger: Die deutsche Firma Nomadic Power will 2016 einen Anhänger auf den Markt bringen, der einen Akku mit 85 kWh enthält und ihn unter anderem an Autobahnen zur Miete anbieten. Der Zusatzakku wird an das Elektrofahrzeug angeschlossen und verleiht dem Fahrzeug so zusätzliche Reichweite. Um während der Fahrt zu laden sind zusätzliche Stromanschlüsse und Steuerungstechnik am Zugfahrzeug notwendig. Das System soll für Elektroautos auf Langstrecken zum Einsatz kommen. Der Anhänger kann aber auch eingesetzt werden, um ein liegengebliebenes Elektrofahrzeug mit leerem Akku zu laden.[270][271][272] In Deutschland darf so ein Gespann 100 km/h fahren. Für die meisten derzeit angebotenen Elektroautos gibt es keine Option auf eine Anhängerkupplung oder deren Nachrüstung.
  • Solarzellen und Tretantrieb: Bei Niedrigenergiefahrzeugen kann auch über Solarzellen die Reichweite vergrößert werden. Ein zusätzlicher Pedalantrieb bei Leichtfahrzeugen kann einen reinen Elektroantrieb ebenfalls unterstützen, dies wurde beispielsweise beim Twike umgesetzt. Bei schwereren Fahrzeugen können Solarzellen auf dem Fahrzeug nur einen minimalen Anteil der benötigten Energie liefern. Sie konnten sich deswegen und wegen geringem Ertrag gegenüber einer stationären Anlage, sowie dem hohen Aufwand zur Integration bisher nicht etablieren.

Wechselakkusysteme

Wechselakkusysteme wurden nur in seltenen Fällen eingerichtet, meistens für lokal gebundene Flottenfahrzeuge, beispielsweise Gabelstapler oder Elektrokarren. Dieses Verfahren setzt standardisierte Bauformen, Anschlüsse und eine entsprechend genormte Aufnahme an den Fahrzeugen voraus. Es gibt und gab in Ländern wie Israel und Dänemark Projekte für ein allgemein zugängliches Netz von Ladestationen und Akkuwechselstationen, beispielsweise das der Firma Better Place mit Fahrzeugen von Renault. Die Akkus gehören hier nicht dem Fahrzeugbesitzer, sondern werden auf Basis eines Pfandsystems ausgetauscht.[273]

Klimatisierung

Elektroantriebe geben wegen ihres hohen Wirkungsgrades im Betrieb nur wenig und im Stand gar keine Verlustwärme an die Umgebung ab. Um das Auto bei kalten Außentemperaturen beheizen oder die Scheiben entfrosten zu können, sind daher Zusatzheizungen notwendig. Durch den geringen Energieverbrauch des Antriebs fallen zusätzliche Energieverbraucher jedoch sehr viel stärker ins Gewicht und beanspruchen einen Teil der im Akku gespeicherten Energie, was sich speziell im Winter gemeinsam mit weiteren jahreszeitlich bedingten Effekten stark auf die Reichweite auswirkt. Eine einfache, aber sehr energieintensive Form sind elektrische Heizregister, die in die Lüftung eingebaut werden können. Mittlerweile werden daher teilweise die energieeffizienteren Wärmepumpen[274] eingesetzt. Sie lassen sich im Sommer auch als Klimaanlage zur Kühlung nutzen. Sitzheizungen und beheizte Scheiben bringen die Wärme direkt an die zu wärmenden Stellen und reduzieren so ebenfalls den Heizwärmebedarf für den Innenraum. Elektroautos verbringen die Standzeiten oft an Ladestationen. Dort kann das Fahrzeug vor Fahrtbeginn vortemperiert werden ohne den Akku zu belasten, wie bei einer elektrischen Standheizung. Unterwegs wird dann deutlich weniger Energie für das Heizen oder Kühlen benötigt. Mittlerweile werden auch Smartphone-Apps angeboten, mit denen sich die Heizung fernsteuern lässt.

Umrüstung von Verbrennungsmotor-Serienfahrzeugen

Einige Umrüster bieten den Umbau von Verbrennungsmotorantrieben zu Elektroantrieben an. Häufig wird nur der Verbrennungsmotor gegen einen Elektromotor getauscht und das Schaltgetriebe im Fahrzeug belassen. Dies ist weniger technisch unbedingt notwendig, sondern hat zumeist zulassungsrechtliche Gründe. Wird das Getriebe ebenfalls getauscht, so muss das gesamte Fahrzeug neu zugelassen werden, was erheblichen Aufwand nach sich zieht und für geringe Stückzahlen nicht wirtschaftlich ist. In Deutschland beschäftigen sich beispielsweise Citysax und die German E-Cars mit Umrüstungen oder der Nutzung von Serienfahrzeugen als Basismodell.

Angesichts der vorangehend angedeuteten konstruktiven Randbedingungen ist die Umrüstung eines herkömmlichen Automobils zum Elektroauto jedoch im Hinblick Wirtschaftlichkeit (Umbaukosten) nur bedingt abhängig von weiteren Umständen (Ladeinfrastruktur, Fahrzeugverfügbarkeit etc.) sinnvoll. Die Nutzung von Gebrauchtfahrzeugen kann die Kosten deutlich senken.

Internationale Normierung und Fahrzeugstandards

Durch einheitliche Vorschriften soll die internationale Wettbewerbsfähigkeit und damit auch die Wirtschaftlichkeit und Verbreitung von Elektrofahrzeugen erhöht werden. Die EU, die USA und Japan haben daher ihre Pläne für eine internationale Übereinkunft am 17. November 2011 in Brüssel vorgestellt und wollen nun auch andere Länder für das Projekt gewinnen. Konkret sollen zwei informelle Arbeitsgruppen für Elektrofahrzeuge im Rahmen des Übereinkommens über globale technische Regelungen von 1998 eingerichtet werden, die sich jeweils mit Sicherheits- und Umweltaspekten der Fahrzeuge befassen und internationale Regelungsansätze austauschen und ausarbeiten sollen.[275][276]

Die deutsche Nationale Plattform Elektromobilität hat eine umfangreiche Roadmap für die anstehenden Normierungen im Elektrofahrzeugbereich ausgearbeitet.[277]

Wirtschaftlichkeit

Energiekosten

Elektrofahrzeuge weisen durch den um mehr als Faktor drei energieeffizienteren Antriebsstrang einen deutlich niedrigeren Energieverbrauch auf als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Bei einem Treibstoffverbrauch von 6 Litern und einem Benzinpreis von 1,40 €/Liter[278] betragen die Energiekosten eines Mittelklassewagens mit Verbrennungsmotor etwa 8,40 € / 100 km. Ein vergleichbares Elektrofahrzeug benötigt für die gleiche Fahrleistung etwa 16 kWh, womit bei diesem Benzinpreis die Energiekosten eines Elektrofahrzeuges bis zu einem Strompreis von etwa 50 ct/kWh günstiger sind als bei einem Benzinfahrzeug.[279]

Ergebnisse von Verbrauchsmessungen an Elektrofahrzeugen berücksichtigen manchmal nur den Verbrauch während der Fahrt, nicht aber die Verluste, die beim Laden der Antriebsakkumulatoren entstehen und zwischen 10 und 20 % betragen (s. Energieverbrauch).[72] Ausgehend von den günstigeren 10 %, benötigt der elektrische Tankvorgang rund 17,8 kWh, um den Akku mit 16 kWh zu füllen. Bei einem durchschnittlichen Strompreis für Haushalte von 0,29 €/kWh[280] und dem Strombedarf von 17,8 kWh ergeben sich Energiekosten von etwa 5,16 € pro 100 km für das Elektrofahrzeug. Der EPA-Zyklus (USA) berücksichtigt auch den Ladeverlust.[281]

An einigen Ladesäulen kann das Aufladen auch mehr kosten. Die Tarifstruktur in Deutschland ist nicht einheitlich. Die Zeit kommt in einer Beispielrechnung auf Kosten von 7,25 € pro 100 km an einer Schnellladesäule – errechnet für Fahrzeuge mit einem Strombedarf von nur knapp 13 kWh pro 100 km.[282]

Bemerkenswert ist, dass immer mehr Firmen wie Aldi, Lidl, Ikea, Kaufland, Euronics und andere auf ihren Parkplätzen kostenlose Ladestationen anbieten. Das kostenlose Aufladen während des Einkaufs dient als Kunden-Werbung (s. Betreiberverbünde von Ladestationen)

Anschaffungskosten

Dem stehen deutlich höhere Anschaffungskosten von Elektrofahrzeugen gegenüber, an denen sowohl die geringen gefertigten Stückzahlen als auch die Akkumulatoren ihren Anteil haben. Renault, Nissan und Smart bieten für die Akkus Mietmodelle an. Damit soll den Kunden das Risiko und vor allem die Angst vor frühzeitig verschleißenden Energiespeichern genommen werden. Außerdem wird der Kaufpreis des Fahrzeugs reduziert, jedoch bewegen sich bei höheren Grundinvestitionen die kilometerabhängigen Mietpreise oft in den gleichen Größenordnungen wie die Kraftstoffkosten vergleichbarer Modelle. Seit 2013 z. B. kann man die Traktionsbatterie des Nissan Leaf ab 79 €/Monat mieten. Das entspricht 9,48 € / 100 km bei einer Fahrleistung von 10.000 km pro Jahr.

Insbesondere für Gewerbe und Transport gibt es (Stand März 2014) bereits kleine Kastenwagen ab einem Preis von 20.000 Euro zzgl. Batteriemiete.[283][284][285]

Reparatur- und Wartungskosten

Die Reparatur- und Wartungskosten von Elektroautos liegen deutlich unter den entsprechenden Kosten bei Autos mit Verbrennungsmotor, weil Elektroautos wesentlich einfacher aufgebaut sind und beispielsweise keinen Auspuff- oder Motorölwechsel benötigen.[286][287][288] Auch die Abgasuntersuchung entfällt. Es gibt Bestrebungen für Elektro- und Hybridfahrzeuge angepasste Hauptuntersuchungen anzubieten, die auch die elektrischen Antriebssysteme abdecken.[289]

Gesamtkosten

Im Januar 2017 legte ein ADAC-Kostenvergleich dar, dass fünf in Deutschland erhältliche reine Elektroautos in der Gesamtkostenbetrachtung günstiger sind als vergleichbare Autos mit konventionellem Antrieb. In die Berechnung gingen ein: Anschaffungspreis, Wertverlust, Kraftstoff- beziehungsweise Stromkosten, Werkstatt- und Reifenkosten sowie Steuern und Versicherung bei einer Haltedauer von fünf Jahren. Auch die in Deutschland erhältliche Kaufprämie wurde mit eingerechnet. Es wurden unterschiedliche Kilometerleistungen durchgerechnet.[290][291]

In einem Vergleichstest des ADAC im Oktober 2018 waren etwa die Hälfte der Elektroautos in der Gesamtkostenbetrachtung günstiger als vergleichbare Autos mit Benzin- oder Dieselmotor.[292]

Sonstiges

In einer Studie von 2011 stellte das Beratungsunternehmen McKinsey grafisch dar, welcher Fahrzeugtyp bei welchem Benzinpreis bzw. Akkupreis jeweils am wirtschaftlichsten ist. Demnach wäre bei einem Kraftstoffpreis von über 1 USD pro Liter und einem Akkupreis unter 300 USD pro kWh das batterieelektrische Auto am wirtschaftlichsten.[104][105] Tatsächlich lag zum Stand November 2013 der Kraftstoffpreis in vielen Ländern über 1 USD pro Liter, und der Akkupreis lag unterhalb von 200 USD pro kWh.[106]

Die Wirtschaftlichkeit des Elektroautos hängt auch von der Haltbarkeit der Traktionsbatterie ab. Sie wird in der Regel von den Akkuherstellern so definiert, dass sie als verschlissen gilt, wenn sie nur noch 80 % ihrer Nennkapazität bietet. Oft geben die Hersteller auch individuelle Grenzen an, teils deutlich geringere (z. B. 60 %).

Energiewirtschaftliche Aspekte und 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 genutzt wird. Das Wort Elektromobilität ist auch ein Sammelbegriff für die Besonderheiten sowie alternative Fahrzeug- und Verkehrskonzepte, aber auch Einschränkungen, die bei Elektrofahrzeugen im Alltag auftreten.

Weltweit gibt es einige Orte, in denen Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren nicht zugelassen sind und die oft als autofrei bezeichnet werden. Dazu zählen beispielsweise verschiedene schweizerische 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, Juist und Wangerooge besteht gemäß StVO ein grundsätzliches Fahrzeugverbot. Die wenigen Fahrzeuge, die auf den Inseln verkehren dürfen, sind überwiegend Elektrofahrzeuge.

Energiebedarf: Anteil am Gesamtstromverbrauch

2006 verbrauchte der gesamte deutsche Personenverkehr auf der Straße 488 TWh Primärenergie.[293] Wegen der Wirkungsgradverluste beim Verbrennungsmotor entspricht dies etwa einer Elektroenergiemenge von rund 163 TWh für eine vollständige Elektrifizierung des Pkw-Parks. Im Vergleich dazu betrug die gesamte Bruttostromerzeugung 2009 in Deutschland 597 TWh.[294] Ohne Leitungs- und weitere Verteilverluste zu berücksichtigen, müsste die Stromerzeugung um etwa 27 % gesteigert werden. Dabei wird aber noch nicht berücksichtigt, dass der Stromverbrauch in den deutschen Raffinerien zur Diesel- und Benzinproduktion deutlich sinken wird.

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 einem halben Prozent des derzeitigen deutschen Strombedarfs entspricht. Der gesamte, deutschlandweite elektrobetriebene öffentliche Nah- und Fernverkehr benötigt rund 15 TWh Strom pro Jahr, entsprechend knapp 3 % des Bruttostromverbrauchs.[295]

Positive Effekte im Stromnetz würden auch entstehen, wenn Elektroautos ihre Batterien in einem intelligenten Stromnetz gezielt nicht zu Zeiten laden, an denen der Strombedarf hoch ist und durch das Zuschalten von Spitzenlastkraftwerken (meist Kohle oder Gas) gedeckt werden muss, sondern zu Zeiten, in denen ein Überschuss an regenerativ erzeugtem Strom vorhanden ist. Dazu muss berücksichtigt werden, dass durch den bestehenden CO2-Handel in der Stromerzeugung die Nachfrage der Antriebsenergie als neuer Stromnachfrager im Stromnetz auftritt – ohne dass dafür mehr Zertifikate zugeteilt werden würden. Mit steigender Zahl der E-Fahrzeuge wird so zukünftig der Druck im Strommarkt erhöht. Jedoch ist das erst bei größeren Fahrzeugzahlen überhaupt relevant. Das Öko-Institut in Freiburg hat dazu im Auftrag des Bundesumweltministeriums im mehrjährigen Projekt OPTUM 2011 einen Abschlussbericht erarbeitet.[296][297][75]

Das Konzept „Vehicle to Grid“ (dt: „Fahrzeug ins Netz“) sieht vor, die Energiespeicher in Elektro- und Hybridautos für das öffentliche Stromnetz als Pufferspeicher nutzbar zu machen. Da auch Elektroautos mehr parken als fahren und die meiste Zeit mit einer Ladestation verbunden sein können, wäre es so möglich die Schwankungen bei der Erzeugung von Elektrizität aus erneuerbaren Energien zu puffern, oder Spitzenlasten auszugleichen. Nissan mit Nissan mit Leaf-to-Home in Japan und die Firma e8energy mit ihrem System DIVA in Deutschland[298][299] bieten bereits derartige Systeme für die Integration in einen Haus-Batteriespeicher an. Diese Betriebsweise erhöht allerdings den Akkumulatorenverschleiß, was bei einer weitergehenden externen Steuerung durch einen Energiedienstleister oder Netzbetreiber mit einem entsprechenden Abrechnungsmodell ausgeglichen werden müsste. Um damit die gesamte Pufferkapazität aller deutschen Pumpspeicherkraftwerke (etwa 37,7 GWh) zu erreichen, müssten sich etwa 3,77 Mio. Elektrofahrzeuge gleichzeitig mit je 10 kWh ihrer Batteriekapazität beteiligen.[Anmerkung 2] Bei oben angegebenen 15 kWh pro 100 km entspricht das ca. 65 km Reichweite. Eine Umstellung des kompletten deutschen Pkw-Bestands von ca. 42 Mio. Autos[300] auf Elektroautos würde diese Pufferkapazität schon ergeben, wenn im Schnitt jedes Fahrzeug nur 1 kWh (entsprechend 6,5 km Reichweite) als Puffer im Netz zur Verfügung stellt.[Anmerkung 3]

Ladestationen und Infrastruktur

Verkehrsschild: Hinweis auf Stromtankstelle (Reykjavík)

Nahezu alle Elektroautos können an jeder normalen Haushaltssteckdose aufgeladen werden. Dabei dauert der Ladevorgang jedoch durch die begrenzte Leistungsfähigkeit mehrere Stunden. Da viele Fahrzeuge bei Nichtnutzung in Garagen oder fest auf zugewiesenen Stellplätzen untergebracht sind und Firmenfahrzeuge auf Firmenparkplätzen abgestellt werden, bieten sich diese Orte grundlegend auch als Ladeplatz an. Zudem ist dort oft zumindest eine Steckdose für das Niederspannungsnetz vorhanden. Viele Hersteller bieten mittlerweile auch Wandladestationen an. Damit lassen sich durch eigens zu installierende stärkere Anschlüsse (11 kW oder 22 kW mit Typ2), ähnlich einem Herdanschluss, auch deutlich kürzere Ladezeiten erzielen.

Eine im Haushaltsbereich übliche einphasige Steckverbindung mit einer Absicherung von 10 A erlaubt maximal die Übertragung von etwa 2,3 kW. Beim Laden an der Haushaltssteckdose muss beachtet werden, dass an diesen Stromkreis eventuell bereits andere Verbraucher im Haushalt angeschlossen sind. Dauerhaft über 6 Stunden mit 16 A belastbar ist der einphasige blaue CEE-Cara „Campingstecker“. Die im gewerblichen Bereich weit verbreiteten 3phasigen CEE-Drehstromsteckverbinder können bei einer Absicherung von 16 A etwa 11 kW übertragen, bei 32 A etwa 22 kW. Vereinzelt sind auch 63-A-Anschlüsse für eine Maximalleistung von etwa 43,5 kW vorhanden. Für die Ausnutzung dreiphasiger Anschlüsse ist im Fahrzeug dreiphasige Ladetechnik mit entsprechender Leistungsfähigkeit notwendig oder es sind Mehrfachladeanschlüsse realisierbar.

Für all diese Anschlüsse werden Adapterkabel mit integrierter In-Kabel-Kontrollbox (ICCB) angeboten. Bei regelmäßiger Nutzung kann auch auf mobile bzw. fest installierte Wandladestationen zurückgegriffen werden.

Öffentlich zugängliche Ladestellen

Im November 2018 standen in Deutschland über 13000[301] öffentliche Stromtankstellen zur Verfügung. Sie befinden sich jedoch überwiegend in Ballungsgebieten und größeren Städten.[302] Private Ladepunkte in Garagen und auf Grundstücken sind in diesen Zahlen nicht enthalten. Das Netz von öffentlich zugänglichen Aufladepunkten wird ständig weiter ausgebaut. Viele Ladestellen erfordern eine vorherige Anmeldung beim Ladestellenbetreiber oder eine Universalkarte wie etwa Newmotion, mit der man an vielen Ladestationen laden kann. Nicht alle Ladestellen sind täglich rund um die Uhr zugänglich. Die drei gängigen Steckertypen sind heute Typ2, Chademo und CCS. Die Leistungsfähigkeit der Ladesäule und der im Fahrzeug verbauten Ladetechnik schlägt sich direkt in der Ladezeit nieder. In Städten und Gemeinden findet man meist langsamere Ladestationen vom Typ2 (11 kW oder 22 kW Ladeleistung). Entlang der Autobahnen und vielbefahrenen Straßen findet man meist Schnellladesäulen mit sog. Tripleladern (Chademo, CCS, Typ2) mit meist 50 kW Ladeleistung. In jüngerer Zeit werden auch Ultraschnellladesäulen installiert mit bis zu 350 kW Ladeleistung. Bei solchen Ladeleistungen kann man – vorausgesetzt das Fahrzeug verfügt über eine entsprechendes Ladegerät – 500 km Reichweite in etwa 10 bis 20 Minuten nachladen.

In Europa wird mit der Richtlinie 2014/94/EU der Ladestandard CCS (Combined Charging System), der verschiedene Wechselstrom- und Gleichstromladeverfahren mit seinen Steckertypen Typ 2 und Combo 2 ermöglicht, eingeführt. Er wird von den europäischen Automobilherstellern unterstützt. Während die Wechselstromladung mit dem Typ 2 bereits etabliert war, wurde im Juni 2013 eine erste öffentliche 50-kW-Gleichstrom-Ladestation vom Typ CCS in Wolfsburg eingeweiht.[303]

Seit dem 17. März 2016 gilt in Deutschland die Verordnung über technische Mindestanforderungen an den sicheren und interoperablen Aufbau und Betrieb von öffentlich zugänglichen Ladepunkten für Elektromobile (Ladesäulenverordnung – LSV). Sie setzt die EU-Vorgaben in deutsches Recht um und trifft zusätzliche Festlegungen. Die eingeführten Regelungen für die Errichtung und den Betrieb von Ladesäulen waren zuvor in der Entwurfsphase kontrovers diskutiert worden.[304][305]

Viele Arbeitgeber, Restaurants, Parkhausbetreiber, Einkaufszentren, Einzelhändler usw. bieten Lademöglichkeiten an, die entweder kostenloses Laden ermöglichen oder ein standardisiertes Abrechnungsverfahren über Ladeverbünde nutzen. Bemerkenswert ist, dass Firmen wie Aldi, Lidl, Ikea, Kaufland, Euronics und andere auf ihren Parkplätzen kostenlose Ladestationen anbieten. Das kostenlose Aufladen während des Einkaufs dient als Kunden-Werbung. Mit etwas Erfahrung kann man so den größten Teil seiner Aufladungen kostenlos erhalten.[306]

Verschiedene Webseiten wie z. B. das GoingElectric[307] oder LEMnet[308] oder Chargemap.com bieten bei der Ladepunktsuche und Routenplanung Hilfestellung. Auch in den Navigationssystemen der Elektroautos sind die Ladestationen verzeichnet.

Induktives Laden und Oberleitungen

Ein berührungsloses (ohne offene Kontakte) jedoch kabelgebundenes induktives Ladesteckersystem war bereits in den 1990er Jahren beim General Motors EV1 realisiert worden.

Eine Vision ist, das Ladesystem für Elektroautos in die Fahrbahn einzubauen. Während der Fahrt oder beim Parken kann dann mittels Induktion Energie berührungslos übertragen werden. Diese Systeme werden bisher nur im geschlossenen industriellen Bereich[309] und bei Buslinien realisiert. Das induktive Aufladen an Haltestellen wird beispielsweise seit 2002 in Genua und Turin praktiziert[310][311] und seit März 2014 bei Braunschweiger Verkehrsbetrieben an einer Batteriebuslinie mit Fahrzeugen von Solaris in der Praxis erprobt.[312] Auch die US-Firma Proterra testet Batteriebusse mit Aufladestationen an den Haltstellen.[313][314]

Bei Versuchen mit Kondensatorspeichern in Shanghai wurden kurze Oberleitungsstücke an den Haltstellen installiert, die vom Bus mit ausfahrbaren Bügeln erreicht werden. Ein ganz ähnliches Prinzip gab es in den 1950ern bereits mit den Gyrobussen, jedoch wurde dort die Energie in Schwungrädern gespeichert. Gerade beim ÖPNV mit festen Haltestellen bietet dieses Verfahren der kurzen Zwischenladungen gut planbar die Möglichkeit, die notwendige Akkukapazität und damit die Fahrzeugkosten deutlich zu verringern, ohne die Autonomie der Fahrzeuge zu stark zu beschränken.

Auch Oberleitungsnetze sind im städtischen Personennahverkehr nicht unbekannt. Einige Verkehrsunternehmen können auf eine lange Geschichte beim Einsatz von Oberleitungsbussen zurückblicken. In neuerer Zeit gibt es Vorschläge, derartige Systeme z. B. für Lastkraftwagen auf den Lastspuren auf Autobahnen einzusetzen.[315]

Verkehrsfinanzierung und Steuern

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. Aufgrund des geltenden Gesamtdeckungsprinzips können diese abgeführten Steuern nicht zweckgebunden mit den Aufwendungen für die Erhaltung und/oder Modernisierung von Straßen und Infrastruktur gegengerechnet werden. Die Energiesteuern betragen bei Benzin derzeit 7,3 Ct/kWh, bei Diesel 4,7 Ct/kWh, Autogas mit 1,29 Ct/kWh. Strom ist in Deutschland heute zu etwa 40 % mit Steuern und Abgaben belastet. Bei einem durchschnittlichen Strompreis von 29,14 Ct/kWh (Stand 2014) entfallen 3,84 Ct/kWh auf allgemeine Steuern (Stromsteuer und Konzessionsabgabe). Daneben enthält der Strompreis auch noch verschiedene Abgaben[Anmerkung 4] in Höhe von 6,77 Ct/kWh für die Energiewende, an der sich der fossil betriebene Fahrzeugpark nicht beteiligt. Bei allen Energieformen fällt außerdem noch die Umsatzsteuer an.

Aufgrund des geringeren Energiebedarfs des Elektrofahrzeugs ergeben sich deutlich geringere Steuereinnahmen pro gefahrenem Kilometer. Bei steigendem Bestand an Elektrofahrzeugen ergeben sich mit den derzeitigen Steuersätzen also geringere Einnahmen für den allgemeinen Staatshaushalt durch das Fahren mit dem Auto. Berücksichtigt man allerdings, dass Elektroautos bis in absehbare Zeit in der Anschaffung deutlich teurer sein werden als Benziner, so nimmt die Staatskasse beim Kauf eines Elektroautos mehr Umsatzsteuer ein als beim Kauf eines Benziners. Auch arbeitet die Bundesregierung mit der Pkw-Maut bereits an neuen Einnahmemodellen.

Energieautarkie

Autos mit Verbrennungsmotoren benötigen Benzin oder Dieselöl, ein Elektroauto benötigt elektrischen Strom. Elektrische Energie wird in den meisten Staaten in geringerem Maße importiert beziehungsweise durch einen geringeren Anteil an importierten Energieträgern erzeugt, als dies für die Herstellung von Benzin oder Dieseltreibstoff nötig ist. Einige Staaten mit hohem Wind- und Wasserkraftpotenzial, wie etwa Norwegen, können theoretisch ohne den Import von Energieträgern auskommen.[316]

Elektrizität kann aber auch lokal und dezentral durch erneuerbare Energien erzeugt werden. So kann beispielsweise ein Grundstücks- oder Hausbesitzer mit den entsprechenden Gegebenheiten seinen Strombedarf selbst zu einem großen Teil decken (s. a. Energieautarkie).

Motorsport

  • Die Formel E nahm 2014 den Rennbetrieb auf und nutzt vor allem Stadtkurse.
  • In der Formula SAE, auch bekannt als Hochschulrennserie Formula Student, nehmen Elektrofahrzeuge bereits seit 2010 teil. Ein Elektroauto dieser Rennserie hält den Rekord für die schnellste Beschleunigung eines Autos von 0 auf 100 km/h. Das Fahrzeug Grimsel der ETH Zürich und der Hochschule Luzern benötigte dafür im Juni 2016 auf dem Schweizer Militärflugplatz Dübendorf 1,513 Sekunden.[317]
  • Electric GT: 2017 startet eine neue Electric-GT-Rennserie mit 10 Teams und 20 Fahrern. Als Fahrzeug wird ein modifiziertes Tesla Model S in der Ausführung P100D zum Einsatz kommen.[318]
  • Beim Pikes-Peak-Bergrennen war 2013 erstmals ein Elektromotorrad (Lightning Electric Superbike) mit einer Zeit von 10:00,694 Minuten Sieger in der Gruppe aller Motorräder. Am 28. Juni 2015 konnte am Pikes Peak erstmals ein Elektroauto das Rennen über alle Klassen gewinnen. Auch der zweite Platz wurde von einem Elektroauto errungen. Bereits im Jahr 2014 hatten Elektroautos die Plätze 2 und 3 erreicht.[319][320] 2018 stellte Volkswagen mit Romain Dumas einen neuen Streckenrekord unter 8 min auf.
  • Peugeot und Toyota stellten die Tauglichkeit von rein elektrisch angetriebenen Rennwagen bei Rekordfahrten auf dem Nürburgring unter Beweis. Am 27. April 2011 umrundete der Peugeot EX1 die 20,8 km lange Nürburgring-Nordschleife in 9:01,338 min, der Toyota TMG EV P001 verbesserte diesen Wert am 29. August 2011 auf 7:47,794 min.[321] Im Mai 2017 stellte Peter Dumbreck im 1000 kW starken NIO EP9 mit 6:45,9 einen weiteren neuen Rundenrekord auf.[322]
  • Daneben gibt es viele Wettbewerbe für elektrische Fahrzeuge, bei denen Alltagstauglichkeit und Reichweite im Vordergrund stehen, weniger das Geschwindigkeitserlebnis an sich. So fand in der Schweiz von 1985 bis 1993 jährlich die Tour de Sol als Demonstration für die Leistungsfähigkeit der Solartechnik und Elektromobilität statt. In Deutschland ist die eRUDA („elektrisch Rund um den Ammersee“) die größte Elektro-Rallye, sie fand 2013 zum ersten Mal statt.[323]
  • Im Januar 2017 nahm ein reines Elektroauto an der Rallye Paris-Dakar teil und bewältigte die gesamte Strecke von 9000 km durch Argentinien, Paraguay und Bolivien. Das Fahrzeug war eigens für das Rennen konzipiert und gebaut worden. Das Auto verfügte über einen 250-kW-Motor (340 PS) und einen 150-kWh-Akku. Der Akku bestand aus mehreren Modulen. Jedes Modul konnte extra per Stromkabel aufgeladen werden, um so den Ladevorgang zu beschleunigen.[324]
  • Elektrisches Drag Racing ist eine Sportart, bei der Elektrofahrzeuge aus dem Stillstand heraus starten und die höchstmögliche Geschwindigkeit über eine kurze Distanz zu erreichen versuchen.[325] Manchmal werden Rennen gegen Benzin Sportwagen veranstaltet und in der Regel schlagen die Elektrofahrzeuge die Benzinfahrzeuge.[326]
  • Roborace wird die weltweit erste Rennserie für autonome Elektrofahrzeuge werden und soll 2017 starten. Sie wird die gleichen Strecken nutzen, die auch in der FIA-Formel-E-Meisterschaft befahren werden und sich am Rennkalender der Meisterschaft ausrichten.[327] Zehn Teams, jedes mit jeweils zwei Fahrzeugen, sollen im Rahmen der Events an einem einstündigen Rennen teilnehmen. Jeder Rennstall soll dazu mit gleichen Rennautos ausgerüstet werden. Die Echtzeitalgorithmen und die künstliche Intelligenz der Fahrzeuge müssen jedoch eigenständig programmiert werden.[328]

Spielzeug und Modellbau

Elektrisch betriebene Modellautos werden seit Langem als Spielzeug verkauft und erfreuen sich großer Beliebtheit, weil elektrisch betriebene Fahrzeuge gefahrlos in geschlossenen Räumen betrieben werden können, keine Schmierstoffe benötigen, längere Strecken als Spielzeuge oder Modelle mit Federaufzugantrieb fahren können und sich bei kleinen Abmessungen leichter realisieren lassen als Fahrzeuge mit Dampfantrieb oder mit Verbrennungsmotor. Bei diesen Autos kann es sich sowohl um maßstablich verkleinerte Modelle echter Autos mit mehr oder minder großer Detailtreue handeln als auch um Fantasieprodukte. Elektrisch betriebene Spielzeug- und Modellautos verwenden meistens Einwegbatterien, seltener Akkumulatoren. Bei einfacheren Spielzeug- und Modellautos existiert meist nur ein einfacher Schalter, um das Modell in Betrieb zu setzen, teurere Modelle und Spielzeuge können ferngesteuert sein, wobei dies drahtlos oder drahtgebunden sein kann. Im ersteren Fall kommen meistens Funkfernsteuerungen und seltener Infrarot- oder Ultraschallfernsteuerungen zum Einsatz. Es werden auch Rennen mit ferngesteuerten Elektroautos durchgeführt.

Siehe auch



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