Potenziale von Elektro-Mobilität - Mobilservice
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Potenziale von Elektro-Mobilität
Mobilität mit Zukunft Potenziale von Elektro-Mobilität
Die Stadt gehört Dir.
www.wienerlinien.at
Potenziale von Elektro-Mobilität
Impressum
VCÖ VCÖ (Hrsg.):
1050 Wien „Potenziale von Elektro-Mobilität“
Bräuhausgasse 7–9 VCÖ-Schriftenreihe
T +43-(0)1-893 26 97 „Mobilität mit Zukunft“ 2/2009
F +43-(0)1-893 24 31 Wien 2009
E vcoe@vcoe.at ISBN 3-901204-61-X
www.vcoe.at
Erstellt unter Mitarbeit von:
Horst Ralf
Karl Schaffer Risser Heiko
Regner Günther Miksch
^ Lichtblau
Nusa ^^ Verena Christian
Urbancic Ahne Gratzer Robin
Ralf Krutak
Winter
Willi Karl Christoph
Christian
Nowak Berger Leitinger
Höller
Hartmut
Topp
Martin
Reis Rudolf Valerio
Skarics Conte Kurt
Bettina
Urbanek Egli
Britta Stefan Paul
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Gerhard Andreas Kissner
Engel Christoph
Pernecker Neuhauser
Daniela Breuer
Steininger Martin Michael
Blum Pierer
Dominik
Ulla Schranz Christian Walter
Rasmussen Taylor Slupetzky
Christian
Nagl
Eva
Neumeier Susanne Gerald
Gerardo Hitter-Fertl Gruber
Kerstin
Valido Gonzalez Elisabeth
Meyer
Dörr Barbara
Peter Schodl
Haibach
Als Hauptautor zu zitieren: Übersetzungen
VCÖ-Forschungsinstitut, Wien, Österreich phoenix Übersetzungen
Medieninhaber, Herausgeber Layout
und Verleger A BISS Z PRODUCTIONS
VCÖ, 2340 Mödling
ZVR-Zahl 674059554 Druck
Denkmayr Druck & Verlag GmbH
Titelbild 4020 Linz, Hafenstraße 1–3
cardamom_grafik und kommunikationsdesign
Die Herausforderungen an Mobilität wachsen ständig. Unsere Lösungen wachsen mit. Schnell wachsende Städte und eine zunehmend älter werdende Gesellschaft brauchen neue Mobilitätslösungen. Lösungen, die alle Verkehrsmittel sinnvoll vernetzen. Lösungen, die von Siemens kommen. Als einer der international führenden Partner der Bahnindustrie bieten wir alles, um die Mobilität nachhaltig zu sichern: Bahnautomatisierung und -elektrifizierung, Fahrzeuge für den Nah-, Regional- und Fernverkehr, umfassende Serviceleistungen sowie schlüsselfertige Gesamtanlagen. Complete mobility. www.siemens.com/mobility
Potenziale von Elektro-Mobilität
Dank
Gedankt sei allen, die die Herausgabe dieser
Publikation finanziell unterstützt haben.
Publikationen des VCÖ beziehungsweise des
VCÖ-Forschungsinstitutes dienen der fachlich
fundierten Aufbereitung beziehungsweise Dis-
kussion von Themen aus dem Bereich Mobilität,
Transport und Verkehr. Die Art der Behandlung
der Inhalte und die erarbeiteten Ergebnisse müs-
sen nicht mit der Meinung der unterstützenden
Institutionen übereinstimmen.
Land Niederösterreich
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58. UITP
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7. - 11. Jun n d : Halle A 1A10
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VOR-Mes
www.vor.at
Besser unterwegs
Potenziale von Elektro-Mobilität
Potenziale von Elektro-Mobilität Vorwort Das elektrisch angetriebene Auto ist älter als die Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Mehr als ein Jahrhundert lang haben Ben- zin- und Dieselfahrzeuge das Elektro-Auto in Schach gehalten. Doch Klimawandel, mittelfristig steigende Treibstoffpreise und der Motorisierungswunsch großer Anteile der Weltbevölkerung wecken das Elektro-Fahrzeug aus dem Dornröschenschlaf. Aber welche Ver- kehrsprobleme löst das Elektro-Fahrzeug und wenn es welche löst, mit welchen möglichen negativen Seiteneffekten ist zu rechnen? Versetzen wir uns doch einfach gedanklich in eine mögliche Zu- kunft und stellen uns vor, dass der Verkehr, soweit das möglich ist, elektrisch erfolgen würde: Elektro-Autos – leise und schadstoffarm, Radfahrende ohne Schweißperlen – weil sich in den Rädern ein kleiner Elektromotor verbirgt, Kleintransporter – umweltfreund- lich elektrisch unterwegs so wie die Paketdienste der Post in den 1960er-Jahren. Und damit wäre auch schon auf dem Tisch, welche Fragen auch bei der Elektro-Mobilität nicht beantwortet sind. Der begrenzte Raum in den Städten und Ballungsräumen wird nicht durch Elek- tro-Fahrzeuge sondern nur durch Öffentlichen Verkehr, Gehen und Radfahren effizient genützt. Auch im Hintergrund sind noch Fragen offen: Wie sieht die gesamte Ökobilanz aus? Woher kommt der Strom? Stammt er wie in Österreich zu großen Teilen aus der Wasserkraft oder wie in an- deren Staaten aus Kohle- oder Atomkraftwerken? Blei ist out, doch auch das jetzt hoch im Kurs stehende Lithium ist in in seiner leicht zugänglichen Form nur wenige Jahrzehnte verfügbar, konzentriert sich zu über 80 Prozent in Südamerika und da in den großen Salz- seen. Der Lithium-Abbau macht politisch abhängig und bedroht die Natur. Auch Elektro-Fahrzeuge brauchen Infrastruktur. Wo und wie wird Strom getankt? Ist die Bauordnung auf individuell abrechen- baren Starkstom in der Tiefgarage ausgerichtet? Sind die Batterien als praktische Strom-Speicher für den ganzen Haushalt nutzbar? Wie sieht es aus mit der Recycling-Fähigkeit? Das Ergebnis der Analyse des VCÖ ist einfach und klar: Elektro- Mobilität verschafft im wahrsten Sinne des Wortes in ein paar Jah- ren für ein paar Jahre ein wenig Luft. Elektro-Mobilität entbindet nicht von der Entscheidung, die verkehrspolitischen Weichen weg vom Auto und hin zum Öffentlichen Verkehr, Gehen und Radfah- ren zu stellen. Dr. Willi Nowak VCÖ-Geschäftsführung
Potenziale von Elektro-Mobilität
Inhaltsverzeichnis
Elektro-Mobilität – Chance für die Zukunft? 9
Elektro-Fahrzeuge unterstützen geändertes
Mobilitätsverhalten 11
Infrastruktur zum Laden von Elektro-Fahrzeugen 15
Technik von Elektro-Fahrzeugen 17
Lithium wichtig für Batterietechnik 19
Potenzial für Energieeinsparung durch
Elektro-Fahrzeuge 21
Photovoltaik und Energie für Elektro-Fahrzeuge 23
Auch Elektro-Fahrzeuge verursachen
CO2-Emissionen 25
Potenzial für Luftverbesserung in Ballungsräumen 28
Maßnahmen zur Verbreitung von Elektro-Fahrzeugen 30
Große Projekte zur Verbreitung von Elektro-Autos 32
Große Vielfalt bei elektrischen Zweirädern 34
Elektro-Fahrzeuge für Flotteneinsätze 36
O-Busse ergänzen Öffentlichen Verkehr in Städten 37
Verkehrssicherheitseffekte von Elektro-Fahrzeugen 38
Literatur, Quellen, Anmerkungen 40
VCÖ-Schriftenreihe Mobilität mit Zukunft 44
Potenziale von Elektro-Mobilität
Elektro-Mobilität –
Chance für die Zukunft?
Richtung zu sein, der jedoch von vielen Faktoren
Elektro-Mobilität hat ökologische und wirtschaft- abhängig ist.
liche Vorteile gegenüber einer hauptsächlich auf Ob es auf breiter Basis zu einem Wechsel vom
fossilen Rohstoffen basierenden Mobilität. Doch Erdöl zur Elektroenergie kommt, wird von vielen
auch sie benötigt begrenzt vorhandene Ressourcen politischen Rahmenbedingungen wie der Ernst-
und ist keine Patentlösung für Verkehrsprobleme. haftigkeit der Klimapolitik abhängen, von tech-
nischen Entwicklungen, etwa was die Batterien
betrifft und auch von vorhandenen Rohstoffen.
Im Jahr 2007 waren in Österreich 131 Elektro- Für Europa werden je nach Ölpreisentwicklung
Autos zugelassen (ohne Hybrid-Autos), im Jahr und politischen Anreizen unterschiedliche Ent-
2008 waren es 146. Im 1. Quartal 2009 wurden wicklungen für den Anteil von Elektro-Autos
in Österreich lediglich sechs Elektro-Autos neu an der gesamten Fahrzeugflotte prognostiziert.
zugelassen.140,143 Die Statistik spiegelt in Öster- Aktuelle Abschätzungen gehen für das Jahr 2020
reich die Renaissance, die das Elektro-Auto der- von einem Anteil zwischen 3 und 14 Prozent
zeit mit Pilotprojekten in vielen anderen Staaten aus. 41,113 Für das Jahr 2030 wird ein Anteil
erlebt, nicht wider. von 12 bis 16 Prozent erwartet, bei verschärften
Die Elektro-Mobilität begleitet als Option Emissionsgrenzwerten ist auch ein Anteil von bis
die Motorisierung der Fortbewegung seit deren zu 31 Prozent möglich.41
Beginn. Im Bereich des schienengebundenen
Öffentlichen Verkehrs hat sie bereits einen ein- Ökologische Vorteile sind zahlreich
drucksvollen Sieg gefeiert. Beim Individualver- Der ökologische Vorteil von Elektro-Fahrzeugen
kehr hat sich vor allem aufgrund der kostengüns- gegenüber Benzin- oder Dieselfahrzeugen liegt in
tigen Gewinnung und einfachen Speicherung ihrem Potenzial zur Reduktion von Treibhausgas-
von Erdöl sowie der raschen Betankung der Ver- Emissionen, allen voran von CO2. In Österreich Der Anteil der Elektro-
Autos wird in Europa bis
brennungsmotor durchgesetzt. Die Energiespei- kommt etwa die Hälfte des erzeugten Stroms aus zum Jahr 2030 deutlich
cherung im Fahrzeug, die Batterietechnologie, ist emissionsarmer Wasserkraft.44 Das Potenzial zur steigen. Die Prognosen
auch bei der heutigen Renaissance des Elektro- Senkung der verkehrsbedingten CO2-Emissionen über das Ausmaß des
Anstiegs gehen jedoch
Autos ein zentraler Punkt. durch Elektro-Fahrzeuge ist daher in Österreich weit auseinander.
Elektro-Fahrzeuge ermöglichen Wege aus der Deutliche Zunahme der Elektro- und
Abhängigkeit von Erdöl
Erdöl wird heute als begrenzte Ressource wahr- Hybrid-Autos in Europa prognostiziert
genommen. Die Massenmotorisierung, die auf- Enerdata „Baseline”187 Enerdata „Moderat”188
Quelle: Enerdata 200941/McKinsey 2006113 Grafik: VCÖ 2009
grund wirtschaftlich aufstrebender, bevölkerungs- Enerdata „Ambitioniert”186 McKinsey „Green World”189
35
reicher Länder wie China und Indien in den
Anteil der Elektro- und Hybrid-Autos an
nächsten Jahren global noch deutlich zunehmen 30
der Fahrzeugflotte in Prozent
wird, wird beim Erdöl an Grenzen stoßen. Der 25
weltweite Verkehr bezieht etwa 95 Prozent seiner 20
Primärenergie aus Rohöl. 53 15
Allein die massive Abhängigkeit von Erdöl 10
importen legt es nahe, insbesondere beim 5
Verkehr nach Veränderungen zu suchen. Das 0
Jahr 2010 Jahr 2020 Jahr 2030
Elektro-Auto scheint ein erster Schritt in diese
Mobilität mit Zukunft 2/200910 Potenziale von Elektro-Mobilität
öffentlicher Raum verbraucht – samt Staus und
Der überwiegende Teil aller Autofahrten Parkplatznot.
ist kürzer als 20 Kilometer Damit Elektro-Autos Teil einer Weiterentwick-
lung hin zu einem gesellschaftlich verträglicheren
Anteil Fahrten Anteil Personenkilometer Verkehrssystem werden und nicht nur die be-
30 stehende Automobilität stabilisieren, braucht
25 1071
es Rahmenbedingungen, die in die gewünschte
Quelle: Hausberger 200767 Grafik: VCÖ 2009
20
Richtung lenken.
Prozent
15
Wesentlich sind erneuerbare Energie und
10
Multimodalität
5 Von zentraler Bedeutung ist bei einem Wechsel
0 zu Elektro-Mobilität, dass der Strom aus regene-
bis bis bis bis bis bis bis bis bis bis
1 km 2 km 5 km 10 km 20 km 50 km 100 km 200 km 500 km 1.000 km rativer Energie, wie Windenergie, Photovoltaik
oder Biomasse gewonnen wird. Und dass nicht
Die meisten mit dem besonders hoch. Die Schadstoffbelastung in Städ- Kohle oder Atomenergie zur Stromproduktion
Auto gefahrenen Stre- 1071
cken sind nur wenige ten könnte merklich gesenkt werden. Portugal
herangezogen
855 werden.
Kilometer lang. Die Weitere Vorteile können geringere Betriebskos- Irland
Norwegen
Wichtig605
ist es, dass Elektro-Fahrzeuge als Teil
30Reichweite moderner
ten sein, vergleichsweise leise Betriebsgeräusche, Finnland 16
einer multimodalen Zukunft verstanden und
Elektro-Autos
25
reicht für Spanien
4
nahezu alle Fahrten aus. die Tatsache, dass die nötige Infrastruktur mit Belgien eingesetzt werden, als Beitrag zur stärkeren Ver-
Dänemark 121
20 dem bestehenden Stromnetz bereits weitgehend Frankreich*
Österreich
netzung und36 Integration der verschiedenen Ver-
Österreich-Durchschnitt: 21 Prozenthöhere Energieeffizi-
existiert und eine deutlich Schweden* kehrsmittel und Verbesserung der Schnittstellen.
15 Italien
enz. Sogar die beim Bremsvorgang freigesetzte Großbritannien*
Niederlande*
Mehr als 95 Prozent aller Autofahrten sind in
10
Energie kann rückgewonnen werden. Deutschland
Schweiz
Österreich kürzer als 50 Kilometer, fünf Sechstel
5
sogar kürzer als 20 Kilometer. Diese Entfer-
0 Elektro-Fahrzeuge: Wichtiger Bestandteil für nungen sind mit Elektro-Fahrzeugen trotz be-
multimodale Mobilität grenzter Reichweiten im Vergleich zu konventio-
Ressourcen,die nicht
Elektro-Fahrzeuge lösen bestehende Verkehrs- nellen Autos problemlos zu bewältigen. Die hohe
nachwachsen, sind end- und Umweltprobleme nicht. Die Rolle des moto- Reichweite von Fahrzeugen mit Verbrennungs-
lich. Auch Lithium, als risierten Individualverkehrs wird durch Elektro- motor ist hingegen nur für einen sehr geringen
Grundlage für die Batte-
rietechnologie künftiger Fahrzeuge aufgewertet, der Bedarf an elektrischer Teil der Fahrten von Bedeutung.67
Elektro-Fahrzeuge, ist Energie steigt und es wird unverändert viel Elektro-Autos weisen daher schon heute ein
nicht unerschöpflich.
hohes Potenzial auf. Etwa beim Einsatz in Fahr-
zeugflotten in Ballungsräumen, die nur in gewis-
Auch Lithium ist nur beschränkt verfügbar sen geografischen Grenzen unterwegs sind, und
wo die beschränkte Reichweite kein Hindernis
Quelle: BGR 200825, IEA 200780, Meridian International Research 2006147, VCÖ 2009213
1,5 Prozent jährlicher Förderzuwachs 0,8 Prozent jährlicher Förderzuwachs ist. Aber auch im individuellen Mittelstreckenver-
Abbau von Lithium ohne Recycling
kehr werden Elektro-Autos sicher an Bedeutung
gewinnen. Elektro-Fahrräder oder andere elek-
Lithium 2050
trische Kleinfahrzeuge können die Mobilität der
Uran und Iridium bis 2120 wachsenden Zahl älterer Menschen unterstützen.
130 US-Dollar pro Kilogramm 2150
Uran bis 2070 Elektro-Autos setzen auf begrenzte Ressourcen
40 US-Dollar pro Kilogramm 2090 Auch heutige Elektro-Autos setzen auf begrenzte
Erdöl aus konventioneller und 2080
Ressourcen. So ist das für die Herstellung der
nicht-konventioneller Förderung 2100 Akkumulatoren notwendige Alkalimetall Lithium
nur in begrenztem Umfang verfügbar und auch
Erdöl aus 2050
Grafik: VCÖ 2009
konventioneller Förderung 2060 die Nachfrage nach anderen Metallen wie Kupfer,
2010 2050 2100 2150 Eisen oder Nickel wird durch die Batterieproduk-
Rohstoffverfügbarkeit bis zum Jahr
tion ansteigen.60
(Fahrzeuge pro Jahr)
2200 Mobilität mit Zukunft 2/2009
2150
2100Potenziale von Elektro-Mobilität 11
Elektro-Fahrzeuge unterstützen
geändertes Mobilitätsverhalten
Elektro-Fahrzeuge helfen, schädliche Auswir- Österreicherinnen und Österreicher sind
kungen des derzeitigen Autoverkehrs zu redu-
zieren und sie können bestehende Lücken des
vielfältig mobil
Mobilitätsverbundes von Gehen, Radfahren und 80
Verkehrsmittel unterwegs sind, in Prozent
80
einmal pro Woche mit dem jeweiligen
Anteil der Personen, die mindestens
Öffentlichem Verkehr gut schließen. 70
Quelle: Statistik Austria 2009175 Grafik: VCÖ 2009
60
50 59
40
Elektro-Fahrzeuge haben das Potenzial, andere
30
Verkehrsmittel in idealer Weise zu ergänzen, 28
20 24 22
denn vor allem heutige Elektro-Fahrzeuge eignen 10 3
sich besonders für kurze und mittlere Entfer- 0
zu Fuß Pkw Öffentliche Fahrrad Pkw Motorrad/
nungen. Lange Fahrten können mit der Bahn lenkend Verkehrsmittel mitfahrend Moped
zurückgelegt werden, Wege im städtischen Um-
feld mit dem städtischen Öffentlichen Verkehr, Multimodale Mobilität hat Zukunft Im Alltag legen 80 Pro-
zent der Menschen in
dem Fahrrad oder zu Fuß, und für Fahrten in der Multimodale Mobilität erfordert die Vernetzung Österreich mindestens
Region und Zubringerfahrten etwa zum Bahnhof und Integration verschiedenster Verkehrsmit- einen Weg pro Woche zu
Fuß zurück, 59 Prozent
wird das Elektro-Auto gewählt – als eigenes Auto, tel. 226 In der Verkehrsplanung wird die Verbes-
lenken mindestens ein-
als Taxi oder als Carsharing-Fahrzeug. Elektro- serung der Schnittstellen zwischen den Verkehrs- mal ein Auto. Bereits 28
Auto und multimodale Mobilität, also die Benüt- mitteln wichtiger. Haltestellen werden vermehrt Prozent nützen häufig
den Öffentlichen Ver-
zung verschiedenster Verkehrsmittel, passen gut auch mit Fahrrad-Abstellanlagen, Carsharing- kehr, jede vierte Person
zusammen: Sie bilden die Grundlage für Mobili- Stellplätzen, Ladestationen für Elektro-Fahrzeuge nützt für Alltagswege
das Fahrrad.
tät, die unabhängig vom Erdöl ist. und vernetzten Informationen über alle Mobi-
litätsangebote ausgerüstet sein. Der Öffentliche
Energieeffizienz für Übergang zur postfossilen Verkehr wird verstärkt zum Dienstleister für
Mobilität notwendig integrierte Mobilität. Die individuellen Formen
Es sind mehrere Schritte und Maßnahmen nötig, der Bewegung zu Fuß, mit dem Fahrrad, mit
den Übergang vom Erdöl zu postfossiler Mobi- Carsharing, dem privaten Auto und multimodale
lität zu gestalten. Es braucht mehr Effizienz des Mobilität mit dem passenden Verkehrsmittel zum
Verkehrssystems insgesamt und ein geändertes passenden Zeitpunkt gewinnen an Bedeutung.
Mobilitätsverhalten. Wesentlich sind dabei
energieeffiziente und verkehrsparende Raum- Carsharing und Radfahren haben Konjunktur
strukturen. Multimodale Verkehrskonzepte sind Der Besetzungsgrad eines durchschnittlichen
eine Chance für den Verkehr der Zukunft. Zur Pkw im morgendlichen Berufsverkehr liegt im
Steigerung der Effizienz der einzelnen Fahrzeuge Mittel bei 1,2 Personen, im gesamten Werktags-
können Elektro-Autos einen Beitrag leisten. verkehr sind es rund 1,3 und im Wochenend-
Wenn die Ölpreise steigen, wird Mobilität verkehr rund 1,7 Personen.76,158 In Österreich
teurer. Das trifft den Autoverkehr mehr als wurden im Jahr 2007 rund 58 Prozent aller Wege
den Mobilitätsverbund aus Gehen, Radfahren, mit dem Pkw zurückgelegt, 17 Prozent mit öf-
öffentlichen Verkehrsmitteln und Carsharing. fentlichen Verkehrsmitteln, 18 Prozent zu Fuß
Kostenwahrheit und mehr Effizienz im Verkehr und sieben Prozent mit dem Fahrrad.71,160 Der
verändern das Verkehrsverhalten der Nutzenden Verkehrssektor ist durch hohen Energieverbrauch
und schaffen neue Mobilitätserfordernisse. und sehr hohe CO2-Emissionen gekennzeichnet.
Mobilität mit Zukunft 2/200912 Potenziale von Elektro-Mobilität
Prestigegewinn für Fahrrad, Bus und Bahn
Die Schweiz ist vorne beim Carsharing Das Radfahren hat für die Alltagsmobilität großes
Potenzial. Rund sieben Prozent aller Wege in Ös-
500
mit Carsharing-Angebot per 31.12.2008
410
terreich wurden im Jahr 2007 mit dem Fahrrad
Anzahl der Städte und Gemeinden
400 zurückgelegt. 160 In Österreich legte im Jahr 2008
jede Person rund 220 Kilometer im Alltag mit
270
Quelle: Loose 2009109 Grafik: VCÖ 2009
300
dem Fahrrad zurück, in Vorarlberg waren es sogar
200 fast 500 Kilometer pro Person.166 Ein deutlicher
Trend zum Fahrrad als Fortbewegungsmittel zeigt
100
40 40 32 22 20 20 19 12 sich in ganz Europa. So nahm der Radverkehr
4 4 3 2 1
0
CH D NL* GB* I S* A F* DK B E FIN N IRL P etwa in Berlin im Jahr 2008 im Vergleich zum
* unterschiedliche Angaben – niedrigster Wert
Jahr 2007 um 20 Prozent zu.146 Und in den
Niederlanden beträgt der Radverkehrsanteil jetzt
Carsharing wird in Die Treibhausgas-Emissionen stiegen im Verkehr schon rund 26 Prozent.114 Der Radverkehrsanteil
immer mehr Staaten
Europas häufiger vom Jahr 1990 bis zum Jahr 2007 um rund 73 in Irland soll innerhalb der nächsten zwölf Jahre
genützt. Prozent, im Bereich der Energieaufbringung und von derzeit zwei Prozent auf rund zehn Prozent
Industrie hingegen nur um 21 Prozent. 156 erhöht werden, um an das Niveau anderer Regio
Aber eine leichte Trendumkehr ist erkennbar: nen in Europa anzuschließen.35
Carsharing, Netzwerke von zur Arbeit pendeln- Auch der Öffentliche Verkehr verzeichnet
den Personen oder Mitfahrzentralen und allen Zuwächse.111 So nutzten im Jahr 2008 in Ös-
voran das Fahrrad haben Konjunktur. terreich 5,18 Millionen Menschen öffentliche
Carsharing erlebt mehr Zulauf, in Deutschland Verkehrsmittel, wobei rund 1,73 Millionen täg-
zum Beispiel mit einer Steigerung von über 20 lich oder fast täglich unterwegs waren.164 Aus
Prozent im Jahr 2008 auf 137.000 Kundinnen Auto-Fahrenden werden zunehmend multimodal
und Kunden Anfang des Jahres 2009. In der mobile Menschen, die kompetent das gesamte
Schweiz ist Carsharing – bezogen auf die Bevöl- Mobilitätsangebot nutzen.
kerungszahl – etwa sechsmal weiter verbreitet als
in Deutschland. Es ist absehbar, dass Carsharing Zürich ist multimodal mobil
mittelfristig sein mehrfach prognostiziertes Po- Multimodale Mobilität hat in den vergangenen
Ein Drittel aller Haus-
halte verfügt in Wien tenzial von zwei Millionen Kundinnen und Kun- Jahren zugenommen. Beispielsweise in Zürich138
über eine Jahreskarte den in Deutschland erreicht.108,152 In Österreich sind die Mobilitätsmuster differenzierter und
für den Öffentlichen nutzten im Jahr 2008 rund 11.000 Kundinnen komplexer geworden, Wege mit zwei und mehr
Verkehr. Dabei sind
Semestertickets für und Kunden Carsharing.12 Das künftige Poten Etappen haben von rund 40 Prozent im Jahr
Studierende und zial wird österreichweit auf rund 100.000 Per-
Fahrausweise für Schü-
lerinnen und Schüler sonen geschätzt.14 Mit dem Fahrrad durch
nicht eingerechnet. die Stadt, für längere
Fahrten die Bahn und
in der Region mit dem
Zwei Drittel der Haushalte in Österreich Elektro-Fahrzeug – so
sieht umweltfreund-
haben ein Fahrrad lichere Mobilität aus.
mit Jahreskarte des Öffentlichen Verkehrs mit mindestens einem Fahrrad
100
Quelle: Statistik Austria 2006141 Grafik: VCÖ 2009
Österreich-Durchschnitt: 21 Prozent Österreich-Durchschnitt: 68 Prozent
Prozent der Haushalte
80 82
75 76 75 75
69 70
60
59
51
40
33
Foto: geronimo/Fotolia
20 26
8 16 15 18 16 18 19
0
B K NÖ OÖ S ST T V W
Mobilität mit Zukunft 2/2009Potenziale von Elektro-Mobilität 13
1994 auf knapp 50 Prozent im Jahr 2005 zuge-
nommen, intermodale Wege von elf Prozent auf Geschichte und Entwicklung von
15 Prozent. Die einfachen Wegemuster (Hin-
und Rückweg) haben von 40 Prozent auf 33
Elektro-Fahrzeugen
Prozent abgenommen, während komplexe Wege- Schon vor der Präsentation der durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen
ketten mit drei und mehr Wegen von 37 auf 45 Kutsche von Wilhelm Daimler im Jahr 1886154 stellte der Franzose Gustave Trouvé
Prozent zugenommen haben. im Jahr 1881 ein Fahrzeug mit Elektromotor und Blei-Akku vor. Dieses gilt heute
Doch selbst in Zürich, wo das Auto mit 35 als das erste Elektro-Auto der Welt.173 Die dreirädrige Konstruktion erreichte eine
Prozent einen relativ niedrigen Anteil an allen Geschwindigkeit von 12 km/h. Am 29. April 1882 führte Werner Siemens einen
Fahrten hat, ist noch immer etwa die Hälfte der elektrisch angetriebenen Kutschenwagen, Elektromote genannt, auf einer 540 Meter
Autofahrten nach objektiven Kriterien verlager- langen Versuchsstrecke vor – der erste Oberleitungsbus der Welt.17 Im Jahr 1899
bar: 20 Prozent könnten mit dem Fahrrad, 15 verfügte der in Österreich entwickelte Lohner-Porsche bereits über Radnabenmo-
Prozent zu Fuß zurückgelegt werden. 39 toren an den Vorderrädern.168
Erstmals kommerziell eingesetzte Elektro-Autos gab es in Form von Elektro-Taxis
Elektro-Fahrzeuge ändern Mobilitätsverhalten im Jahr 1897 in New York.150 Um das Jahr 1900 waren in den Vereinigten Staaten
Die Elektro-Autos der für das Jahr 2010 ange- 40 Prozent der Automobile Dampf-Wagen, 38 Prozent Elektro-Wagen und 22 Pro-
kündigten ersten Großserie sind kleine Kom- zent Benzin-Wagen. Der Höhepunkt wurde im Jahr 1912 erreicht: 20 Unternehmen
paktfahrzeuge. Sie werden in der Anschaffung bauten 33.842 Elektro-Autos.116
deutlich teurer sein als vergleichbare herkömm- Die Verdrängung des Elektro-Autos
liche Pkw. Gleichzeitig werden sie eine kürzere Erst nach 1912 wurden die Fahrzeuge mit Elektromotor von solchen mit Verbren-
Reichweite von zunächst etwa 150 bis 200 Kilo- nungsmotor schrittweise verdrängt. Elektro-Autos, die auf schwere Akkus mit langer
meter haben. Im Jahr 2006 waren in Österreich Ladezeit angewiesen waren, konnten mit der Reichweite von Pkw mit Verbren-
98,6 Prozent aller Fahrten kürzer als 100 Kilome- nungsmotoren nicht mithalten, ein gravierendes Problem, da ab etwa dem Jahr
ter. 67 Bei Tagesdistanzen innerhalb dieser Reich- 1920 das Straßennetz besser ausgebaut war und die wichtigen Städte verband.
weite wird nachts problemlos und kostengünstig Die Auffindung von Erdöl in Texas führte dazu, dass die Preise für Benzin auf ein
geladen. Für lange Fahrten eignen sich Elektro- erschwingliches Niveau sanken. Der Beginn der Massenproduktion von Autos mit
Fahrzeuge unter heutigen Rahmenbedingungen Verbrennungsmotor von Henry Ford machte diese für viele leistbar.131
nicht. Erst der Einsatz der Schnellladetechnologie
Elektro-Autos bis heute
sowie ein dichtes Netz an Ladestationen wird
Auch wenn die Ära der Elektro-Autos vor mehr als 80 Jahren endete, gibt es Be-
auch längere Fahrstrecken zulassen.
reiche, in denen weiterhin Elektro-Autos im Einsatz sind. Als so genannte „milk
Der Ersatz von konventionellen Fahrzeugen
floats“ sind bis heute kleine Lieferwagen für die tägliche Anlieferung von Milch-
durch Elektro-Fahrzeuge ist weder ökologisch
flaschen in Großbritannien und Teilen der Vereinigten Staaten unterwegs. In den
noch wirtschaftlich eine Lösung der bestehenden
Vereinigten Staaten haben Elektro-Fahrzeuge auch als so genannte Nachbarschafts-
Verkehrs- und Umweltprobleme. Der moto-
Fahrzeuge (NEV, neighbourhood electric vehicles) überlebt.
risierte Individualverkehr würde dadurch eine
Zwischen den Jahren 1992 und 1996 hat Volkswagen eine Elektro-Version des
neuerliche Aufwertung erfahren, bei gleichzeitig
Golfs angeboten. Der CitySTROMer war für große Energieversorger gedacht.27 Nach
steigendem Bedarf an elektrischer Energie und
nur 120 produzierten Stück wurde der CitySTROMer aber wieder eingestellt. Der
unverändertem Raum- und Ressourcenverbrauch.
Energieverbrauch lag bei rund 25 Kilowattstunden pro 100 Kilometer.61 Das franzö-
Elektro-Fahrzeuge können aber als Teil einer
sische Unternehmen PSA Peugeot-Citroën produzierte zwischen den Jahren 1995
multimodalen Zukunft gesehen werden.
und 2005 etwa 10.000 elektrisch angetriebene Fahrzeuge. Die Produktion musste
eingestellt werden, als die Verwendung von Nickel-Cadmium-Akkus untersagt wur-
Viele Faktoren beeinflussen Entwicklung von
de.145 Ab dem Jahr 1996 bis zum Jahr 1999 baute General Motors mit dem General
Elektro-Mobilität
Motors Electric Vehicle 1 (GM EV1) ein Serien-Elektro-Fahrzeug in einer Auflage von
Abhängig von den künftigen politischen und
etwa 1.100 Stück. Nach Ablauf der dreijährigen Leasingverträge hat General Motors
wirtschaftlichen Rahmenbedingungen gibt es
alle vermieteten EV1 unter großem Protest wieder eingezogen und nach einiger Zeit
unterschiedliche Szenarien für die Entwicklung
verschrottet, trotz langer Wartelisten und Vorbestellungen.121
des Anteils von Elektro- und Hybrid-Fahrzeugen.
In den vergangenen Jahren wurden von verschiedenen Kleinherstellern Fahrzeuge
Obwohl Wirtschaftskrise und gesunkene Sprit-
wie zum Beispiel der Tesla Roadster vorgestellt. Mittlerweile sind auch bei den
preise die Nachfrage momentan bremsen, ent-
großen Autokonzernen Elektro-Fahrzeuge in Entwicklung.
wickeln mehrere große Autohersteller eine neue
Mobilität mit Zukunft 2/200914 Potenziale von Elektro-Mobilität
Generation von Elektro-Fahrzeugen. Diese wird struktur und die entsprechende Anpassung der
ab dem Jahr 2010 auf den Markt kommen. Versorgungsnetze. Prognosen rechnen europaweit
mit einer deutlichen Zunahme der Anzahl von
Zahl der Elektro-Fahrzeuge wird zunehmen Elektro-Fahrzeugen.
Einfluss auf das Wachstum der Elektro-Mobilität Wird der kombinierte weltweite Anteil von
haben Kriterien wie etwa der Ölpreis, Treibstoff- Elektro- und Hybrid-Autos betrachtet, reichen
steuern oder Vorschriften zu CO2-Emissionen die Prognosen für das Jahr 2020 von fünf bis 18
aufgrund von Klimaschutzzielen. Ebenfalls ent- Prozent.113 Für Europa werden je nach Ölpreis-
scheidend sind die Förderung alternativer Tech- entwicklung und politischen Anreizen zwischen
nologien und die Verfügbarkeit von Ressourcen drei und 14 Prozent für das Jahr 2020 ange-
Prognosen zum Poten-
zial von Elektro-Autos zur Batterieherstellung. In Städten sind darüber setzt,41,113 in einer Schätzung wird sogar von 35
haben, abhängig von hinaus City-Mauten und Umweltzonen zur Prozent ausgegangen.60 In Österreich reichen
den Rahmenbedin-
gungen, extrem hohe
Hebung der Luftqualität wichtige Impulsgeber, die Schätzungen des Potenzials von neun165 bis
Schwankungsbreiten. da reine Elektro-Fahrzeuge wegen ihrer Um- 25 Prozent,16 das entspricht einer Anzahl von
Für das Jahr 2020 kann weltvorteile im Normalfall von den Regelungen 400.000 bis 1.125.000 Fahrzeugen.
für Europa mit einem
Anteil von fünf bis zehn ausgenommen sind. Für den breiten Einsatz
Prozent Elektro-Autos unverzichtbar ist der Aufbau einer Ladeinfra-
gerechnet werden.
Für Europa ist ein Elektro-Auto-Anteil von zehn Prozent im Jahr 2020 erwartbar
Quelle Jahr Jahr Jahr Ölpreis pro Annahmen
Quelle: Berger 200916, Deutsche Bank 200860, Enerdata 200941, Energinet 20089, Fraunhofer-ISI 200874, McKinsey 2006113, Quintessenz 2009136, VCÖ 2008165 Tabelle: VCÖ 2009
2020 2030 2050 Barrel in US-$
VCÖ 2008165 9% Ladeinfrastruktur wird aufgebaut, steigender Ölpreis nach IEA-Prognose78
Roland Berger 10% China wird zum Technologie-Vorreiter bei Elektro-Mobilität
Österreich
Strategy Consul-
tants 200916
Quintessenz 25%** Optimistisches Szenario: sehr positive politische Rahmenbedingungen,
2009136 Infrastruktur und Stromversorgung ab dem Jahr 2011 gewährleistet
Fraunhofer-ISI 17%*** Pluralismus-Szenario für Deutschland: Im innerstädtischen Verkehr
EU-Länder
200874 werden hauptsächlich Elektro-Autos, Elektro-Roller und elektrische Leicht-
andere
transporter eingesetzt
Energinet.dk 8% 23% Beispielentwicklung für Dänemark: Szenario zur Abschätzung der
20089 Energiebedarfssteigerung
Enerdata 200941 3% 12% Baseline: 130 Gramm CO2 pro Kilometer für Neuwagen im Jahr 2012,
eitere Verbesserungen in den Folgejahren187
w
4% 16% Moderat: 130 Gramm CO2 pro Kilometer für Neuwagen im Jahr 2012 und
95 Gramm im Jahr 2020188
6% 31% Ambitioniert: 120 Gramm CO2 pro Kilometer für Neuwagen im Jahr 2012,
im Jahr 2020: 80 Gramm, im Jahr 2025: 60 Gramm186
Europa
Deutsche Bank 35% Abschätzungen basieren auf Gesprächen mit Global Insight, Roland Berger
200860 sowie Auto- und Batterie-Unternehmen
McKinsey 2006113 3%* 30 „ICE Age“: Fokus auf Verbesserung konventioneller Technologien,
Treibstoffsteuern bleiben unverändert191
5%* 50 „Intermediate“: Manche alternativen Technologien werden wirtschaftlicher,
Treibstoffsteuern bleiben unverändert192
14%* 100 „Green world“: Derzeit teure nachhaltige Technologien werden wirtschaft-
licher, Treibstoffsteuern werden verdoppelt190
McKinsey 2006113 5%* 30 „ICE Age“: Fokus auf Verbesserung konventioneller Technologien,
Treibstoffsteuern bleiben unverändert191
Global
9%* 50 „Intermediate“: Manche alternativen Technologien werden wirtschaftlicher,
Treibstoffsteuern bleiben unverändert192
18%* 100 „Green world“: Derzeit teure nachhaltige Technologien werden wirtschaft-
licher, Treibstoffsteuern werden verdoppelt190
* Schätzung bezieht sich nur auf Hybrid-Fahrzeuge. Anteil der Elektro-Autos unbedeutend.
** Schätzung bezieht sich nur auf Elektro-Fahrzeuge. Anteil der Hybrid-Autos relativ unbedeutend.
*** Schätzung bezieht sich nur auf Elektro- und Plug-In-Hybrid-Fahrzeuge.
Mobilität mit Zukunft 2/2009Potenziale von Elektro-Mobilität 15
Infrastruktur zum Laden von
Elektro-Fahrzeugen
Elektro-Autos benötigen ebenso wie herkömmliche Das Laden von Elektro-Fahrzeugen benötigt
Autos eine Infrastruktur für die Energieversorgung.
sehr hohe Strom-Leistung oder viel Zeit
Erste Rahmenbedingungen wurden im Jahr 2009
von der EU präsentiert. Laden von 7,2 kWh (entspricht einem Verbrauch auf 40 km)
Laden von 12,6 kWh (entspricht einem Verbrauch auf 70 km)
70
Leistungsbedarf in Kilowatt
60
Das Tanken eines konventionellen Fahrzeugs geht 50
Quelle: Brauner 200823 Grafik: VCÖ 2009
rasch, weil die Energiedichte fossiler Treibstoffe 40
sehr hoch ist. Ein Liter Treibstoff entspricht um- 30
Starkstrom, 32 A: 22 kW
gerechnet einem Energieinhalt von rund zehn 20
Kilowattstunden. Beim Tanken werden in kürzes- Starkstrom, 16 A: 11 kW
10
Standardstrom, 16 A: 3,6 kW
ter Zeit große Energiemengen transferiert. 0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Derzeitige Batterien benötigen für das Laden, Ladezeit in Stunden
das Trennen der elektrischen Ladungsteilchen in
den Batterien, Zeit. Sie können in kurzer Zeit Elektro-Fahrzeuge ändern Tankverhalten Die Ladezeit orientiert
sich an der verfügbaren
nur geringe Energiemengen aufnehmen. Eine Die zurückgelegten Entfernungen eines Fahr- Leistung des Netzes.
Lösung ist eine Batterie, welche 50 Nanometer zeugs liegen im Mittel bei etwa 30 Kilometern Dabei gibt es einen
große, mit Lithiumphosphat beschichtete Kügel- pro Tag,71,143 der überwiegende Teil liegt unter Zielkonflikt zwischen
schnellem Laden und
chen einsetzt und deren Prototyp sich im Labor 40 Kilometern pro Tag.73 Die dafür benötigte der Lebensdauer der
mehr als 30-mal so schnell wie herkömmliche Energie aus dem einphasigen Standardnetz er- Batterie. Je öfter schnell
geladen wird, umso ge-
¡“¶¢¢[]|{}≠¿'±•πø⁄¨Ω†® ∑«å‚∂ƒ©ªº∆@œæ‘–…µ~∫~∫√ç≈≈¥
Akkus aufladen lässt. 203 Langfristig sind daher fordert eine Ladedauer von etwa zwei Stunden, ringer die Lebensdauer
kürzere Ladezeiten zu erwarten.36 beispielsweise tagsüber am Arbeitsplatz oder zu der Batterie.
Hause über Nacht. Es braucht an all jenen Orten
Lange Ladezeiten über Standardsteckdose eine Ladeinfrastruktur, an denen Elektro-Fahr-
Unabhängig von der Speichertechnologie ist in zeuge in Zukunft längere Standzeiten haben.207
den bestehenden elektrischen Netzen eine be-
schränkte elektrische Leistung verfügbar. Die ver-
breitete Standardsteckdose ermöglicht maximale
Laden von Elektro-Fahrzeugen
Leistungen von 3,6 Kilowatt. Ein Starkstrom Home Charging:
anschluss ermöglicht zwar Ladeleistungen bis zu Das Fahrzeug wird zu Hause mit geringen Lade
22 Kilowatt, jedoch nur unter der Voraussetzung, leistungen geladen. Die Fahrdistanzen sind gering und
dass in einem Versorgungsgebiet gleichzeitig nur die Reichweite der Fahrzeuge ausreichend, um über
wenige andere große Stromverbraucher oder 80 Prozent der Tage bedienen zu können.
Elektro-Fahrzeuge Energie beziehen. In Städten Destination Charging:
umfassen diese Gebiete typischerweise einige Laden findet zu Hause und am Zielort statt. Ein Normal
mehrstöckige Gebäude, im ländlichen Bereich laden findet mit zwei bis drei Kilowatt Leistung oder
größere Teile einer Siedlung. eine Schnellladung mit bis zu 50 Kilowatt statt.105
Für das Laden von Elektro-Fahrzeugen ist also
Pathway Charging:
entweder eine hohe Leistung unter Anpassung
Entlang größerer Strecken erfolgt die Ladung in Form
der Versorgungsnetze erforderlich oder genügend
einer Schnellladung mit hohen Leistungen, sodass die
Zeit für das Laden.23
Fahrt rasch fortgesetzt werden kann.107
Mobilität mit Zukunft 2/200916 Potenziale von Elektro-Mobilität
Überall dort, wo Elektro- Ladeinfrastruktur wird schrittweise ausgebaut
Fahrzeuge länger
abgestellt werden, kann
Im Laufe der ersten Ausbauphase werden auf-
mit Ladestationen eine grund geringer Fahrzeugzahlen vor allem beste-
dichte Ladeinfrastruktur hende elektrische Netzstrukturen genutzt wer-
gewährleistet werden.
den.104 Schwerpunktmäßig wird das Laden im
geringen Leistungsbereich (zwei bis 3,5 Kilowatt)
am Wohnort, Arbeitsplatz, an der Schnittstelle
zu öffentlichen Verkehrsmitteln und Tiefgaragen
erfolgen. Die notwendigen Anschlüsse werden
auf Parkplätzen die Form von hydrantenartigen
Ladestationen haben. Die notwendige Verka-
belung sollte bei aktuellen Bauprojekten bereits
eingeplant werden, um teure Nachrüstungen zu
vermeiden.
Als nächste Ausbaustufe sind Schnellladestatio
nen entlang häufig frequentierter Verkehrswege
sinnvoll, um auch Überlandfahrten rein elek-
trisch bewältigen zu können.219 Um solche An-
Foto: bilderbox
lagen wirtschaftlich betreiben zu können, wird es
nötig sein, statt eines allgemeinen Energiepreises
Das Tankverhalten von Elektro-Autos wird einen Leistungspreis einzuheben – gegen Aufpreis
sich im Vergleich zum heute üblichen Tanken wird der Akkumulator schneller geladen. Die
verändern. Während ein Benzin- oder Diesel- Verringerung der Betriebskosten von Elektro- im
auto durchschnittlich alle zwei bis drei Wochen Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen wird
gefüllt wird – das Tankkriterium ist der ver- deshalb auch geringer ausfallen als bei der Nor-
bliebene Tankinhalt – wird sich das Laden von malladung an üblichen Ladepunkten.
Elektro-Fahrzeugen zumindest in absehbarer Zeit Ab Erreichen einer bestimmten Dichte von
hauptsächlich an den verfügbaren Ladestellen am Elektro-Fahrzeugen kann ein ungesteuertes Laden
Stammort und Zielort des Fahrzeugs orientie- die elektrische Belastung im Niederspannungs-
ren und zu ein bis zwei Ladevorgängen pro Tag netz zur Abendspitze hin wesentlich erhöhen.
führen. 194 Das Laden startet dann je nach Aus- Um dieses Problem zu entschärfen, werden
führung unmittelbar nach dem Anstecken oder intelligente Steuermechanismen nötig sein, die
mittels intelligenter Systemlösungen mit verscho- den Ladezeitpunkt bei angesteckten Fahrzeugen
benem Ladezeitpunkt zu günstigeren Tageszeiten. verschieben und das Laden zu weniger belasteten
Zeiten starten.222
Schnellladungen ermöglichen große Distanzen
Wegstrecken von einigen hundert Kilometern Allgemeine Standards sind nötig
erfordern aufgrund der aktuell und in absehbarer Viele Fahrzeughersteller setzen derzeit im hö-
Zukunft erreichbaren Batteriekapazitäten ergän- heren Leistungsbereich auf unterschiedliche
zende Lademöglichkeiten entlang der Strecke. Ladegerätkonfigurationen. Um den möglichst
Diese sollten punktiert als Schnellladestellen umfassenden Ausbau von Anschlüssen mit ausrei-
ausgeführt werden, sodass nach 20 Minuten chender Ladeleistung zu fördern, haben sich Un-
Ladezeit die Energiemenge für weitere 100 bis ternehmen, Elektro-Fahrzeug-Hersteller und viele
150 Kilometer Reichweite zur Verfügung steht, Energiekonzerne Europas im April 2009 auf eine
wodurch das Ladestellennetz deutlich dichter sein länderübergreifende Standard-Steckdose geeinigt.
müsste als das derzeitige Tankstellennetz. Hierfür Der geplante Anschluss für Elektro-Autos ist
sind spezielle, hoch belastbare Netzanbindungen dreipolig und stellt eine Spannung von 400 Volt
auf Mittelspannungsebene notwendig. Ladesta- zur Verfügung. Der Zeitpunkt der Einführung
tionen an einer Tankstelle sollten von den Zapf- steht noch nicht fest.123
säulen aus Sicherheitsgründen getrennt sein.
Mobilität mit Zukunft 2/2009Potenziale von Elektro-Mobilität 17
Technik von Elektro-Fahrzeugen
Elektro-Autos sind
Für einen Erfolg der Elektro-Fahrzeuge sind eine äußerlich kaum von
herkömmlichen Pkw zu
Erhöhung der Reichweiten und eine Verkürzung unterscheiden.
der Akku-Ladezeiten ausschlaggebend. Nicht
zuletzt ist auch der Preis für den Kauf von Elektro-
Fahrzeugen entscheidend. Foto: Italdesign Giugiaro/Renault
Ein großer Vorteil von Elektro-Fahrzeugen ist,
dass die Emissionen nicht beim Betrieb des
Autos, sondern bei der Stromproduktion in das in Großbritannien vertriebene Elektro-Auto
den Kraftwerken anfallen, wodurch die Schad- „G-Wiz“ mit Lithium-Ionen-Akkumulator bei
stoffbelastung vor allem in Städten reduziert voller Aufladung rund 120 Kilometer weit.234
werden kann. Weitere Vorteile sind hohe Energie Der seit dem Jahr 2007 in Norwegen in Serie
effizienz, geringe Betriebskosten, leise Motoren produzierte Elektro-Pkw „Th!nk City“ hat eine
und die Möglichkeit, das existierende Stromnetz Reichweite von etwa 180 Kilometern.232 Ähn-
zu nutzen. liche Reichweiten werden die für die Jahre 2009
Dem Stand der Technik entsprechend ist das und 2010 geplanten Fahrzeuge von Miles und
Angebot an Elektro-Fahrzeugen noch begrenzt. Mitsubishi198 haben, der ebenfalls im Jahr 2010
Wichtig für Elektromotoren sind eine kompakte erscheinende Nissan Mixim soll sogar 250 Kilo
Bauweise, ein hoher Wirkungsgrad, niedrige meter pro Akkuladung erreichen.199 Um die Die CO2-Äquivalent-
Kosten, ein geringes Gewicht und ein geringer genannten Reichweiten zu ermöglichen, wird in Emissionen moderner
Elektro-Fahrzeuge sind
Wartungsaufwand. Batterien in Elektro-Fahrzeu- den meisten Fahrzeugen die beim Bremsvorgang
aufgrund des hohen
gen müssen eine hohe Energiedichte und Lebens- rückgewonnene Bewegungsenergie in die Batterie Wasserkraft-Anteils am
dauer aufweisen und auch bei Zerstörung sicher oder einen Kondensator zurückgespeist. Diese Strom-Mix in Öster-
reich geringer als jene
sein. All diese Anforderungen sind zurzeit nur Technik wird als Rekuperation bezeichnet. konventioneller Fahr-
eingeschränkt erfüllt. Beim Elektro-Fahrzeug fallen die größten Ener- zeuge.185
Schwerpunkte in der Entwicklung sind die
Erhöhung der Reichweite und die Verringerung Weniger Emissionen bei Elektro-Fahrzeugen
von Gewicht und Kosten. Für eine erfolgreiche
Well-to-Tank Tank-to-Wheel
Markteinführung wichtig sind außerdem Ver-
Quelle: Umweltbundesamt 2008157, concawe, Eucar, JRC 200751, VCÖ 2009162
CO2-Äquivalent-Ausstoß in Gramm pro Kilometer
besserungen bei der Ladeinfrastruktur, kürzere 200
195 188
Batterie-Ladezeiten und eine bessere Nutzung 154
erneuerbarer Energien zur Stromerzeugung. 150
129
Weniger Energieverlust bei Elektromotoren 100
164 161 130 108
Ein Batterie-Elektro-Fahrzeug hat aufgrund der
50 40
Batteriegrenzen im Vergleich zu einem Fahr-
zeug mit Verbrennungsmotor bisher nur eine 31 27 24 21
0
beschränkte Reichweite. Während Benzin- und Beispiel Beispiel Angestrebter Diesel- Elektro-Auto
Dieselauto* Benzinauto* EU-Neuwagendurch- Hybridauto Strom-Mix
Grafik: VCÖ 2009
Diesel-Fahrzeuge je nach Typ und Nutzung zwi- schnitt im Jahr 2015 in Österreich
* Die Werte der Beispielfahrzeuge basieren auf den durchschnittlichen direkten CO2-Emissionen (Tank-to-Wheel)
schen 450 und 850 Kilometer mit einer Tankfül- der Diesel- und Benzin-Neuwagen in Österreich im Jahr 2007.157 Bei diesen Fahrzeugen sind CO2-Ausstoß und
CO2-Äquivalent-Ausstoß nahezu ident.
lung zurücklegen können, kommt beispielsweise
Mobilität mit Zukunft 2/2009
120
9018 Potenziale von Elektro-Mobilität
cken in Batteriebetrieb. Sie sind jedoch schwerer
Hybrid-Auto vereint zwei Energiequellen und komplexer als reine Elektro-Fahrzeuge.
Normalerweise wird die Batterie der Hybrid-
Rad Fahrzeuge über den Verbrennungsmotor oder per
Quelle: Naunin 2007117 Grafik: VCÖ 2009
Tank Verbrennungs- Rekuperation aufgeladen. Bei Plug-In-Hybrid-
motor
Fahrzeugen kann die Batterie auch mit Strom
Getriebe aus dem Stromnetz aufgeladen werden. Mit dem
Elektro- „Full Hybrid“ ist bei voller Leistung über längere
Batterie
motor Strecken eine rein elektrische Fahrweise möglich.
Rad
Verbrennungs- und Elektromotor sind vielfältig
Beim Hybrid-Auto gieverluste bei der Stromerzeugung an. Der Ver- kombinierbar
kommt der Antrieb des brauch während der Fahrt ist abhängig von der Beim parallelen Hybrid-Antrieb übertragen Ver-
Getriebes aus zwei
parallelen Energie Batterie, dem Ladeverfahren, dem Motor und der brennungsmotor und Elektromotor ihre Kraft
quellen, einem Verbren- Konstruktion des Elektro-Fahrzeugs. Ein Elektro auf eine gemeinsame Antriebswelle. Die beiden
nungsmotor und einem
Elektromotor.117 motor hat einen Wirkungsgrad von rund 90 Antriebe können gemeinsam oder unabhängig
Prozent, die Motoren konventioneller Fahrzeuge voneinander betrieben werden.208 Beim seriellen
einen von etwa 30 Prozent. Hybrid-Antrieb treibt der Verbrennungsmotor ei-
Ein Elektro-Fahrzeug verbraucht zwischen zehn nen Generator an. Mit der erzeugten elektrischen
und 25 Kilowattstunden pro 100 Kilometer. Im Energie wird der Elektromotor versorgt bezie-
Gegensatz dazu verbraucht ein durchschnittliches hungsweise die Batterie nachgeladen.
Dieselfahrzeug etwa 60 Kilowattstunden.57 Bei Bei Fahrzeugen mit kombiniertem Hybrid-An-
Nutzung emissionsarm produzierter Elektrizität trieb kann mit einer Kupplung zwischen paralle-
(Strom-Mix in Österreich), ergeben sich dadurch lem und seriellem Antrieb umgeschaltet werden.
für Elektro-Autos geringere CO2-Äquivalent- Somit besteht die Möglichkeit, die Leistung des
Emissionen pro Kilometer. In Ländern mit Verbrennungsmotors direkt auf die Räder zu
anderem Strom-Mix können Elektro-Autos zu übertragen. Der Elektromotor kann auch über
höheren Emissionen führen. die Batterie oder den Verbrennungsmotor und
den Generator elektrisch angetrieben werden.
Technik wird stark weiterentwickelt Beim leistungsverzweigten Hybrid-Antrieb wird
Ein Hybrid-Fahrzeug verfügt über mindestens ein Teil der Leistung des Verbrennungsmotors
zwei verschiedene Energiewandler- und Energie- direkt zum Antrieb genutzt, mit der restlichen
speichersysteme. Bei Pkw sind dies ein Elektro- Leistung wird durch einen Generator elektrische
und ein Verbrennungsmotor. Der Vorteil von Energie erzeugt, die vom Elektromotor zum An-
Hybrid-Fahrzeugen ist die hohe Reichweite der trieb des Fahrzeuges genutzt wird. 11,200
konventionellen Fahrzeuge in Verbindung mit Ein Fahrzeug mit seriellem Hybrid-Antrieb
den geringen Emissionen beim Fahren von Stre- kann als reines Elektro-Fahrzeug ausgelegt wer-
den, das nur noch einen kleinen Verbrennungs-
motor zum Nachladen der Batterie mitführt. Es
Einfache Technik bei kann weite Strecken elektrisch zurücklegen und
batteriebetriebenen Elektro-Autos setzt den Verbrennungsmotor ausschließlich ein,
um die Reichweite zu erhöhen. Diese Technik
Rad
wird auch Range Extender genannt.68
Quelle: Naunin 2007117 Grafik: VCÖ 2009
Ein reines Elektro-Fahrzeug hat einen Elektro
Differenzial-
motor mit Umrichter, Batteriesystem, Ladeein-
Batterie Elektro-
motor getriebe richtung, Differenzialgetriebe sowie Leistungs
elektronik. Bei erfolgreicher Weiterentwicklung
Batteriebetriebene der Batterietechnik haben Elektro-Fahrzeuge we-
Elektro-Autos weisen
einen einfachen An- Rad gen ihres vergleichsweise einfachen Aufbaus die
triebsmechanismus auf. besten Chancen für einen breiten Einsatz.117
Mobilität mit Zukunft 2/2009Potenziale von Elektro-Mobilität 19
Lithium wichtig für Batterietechnik
Tonnen, finden sich in den meist noch uner-
Die weitere Entwicklung bei Elektro-Fahrzeugen schlossenen Salzseen Boliviens. Die Vorkommen
ist eng an die Entwicklung der Batterie gekoppelt. in Chile liegen bei rund drei Millionen Tonnen,
Reichweite, Gewicht, Kosten, Lebensdauer und in Argentinien bei zwei Millionen Tonnen und in
Recycling-Möglichkeiten sind dabei die wichtigs- Brasilien bei knapp einer Million Tonne.
ten Faktoren.
Lithium – eine Frage von Nachfrage und
Angebot
Die Entwicklung im Bereich Batterie für Elektro- Es ist unwahrscheinlich, dass die Lithium-Vor-
Fahrzeuge hat in den vergangenen Jahren große kommen außerhalb Boliviens den Weltbedarf
Fortschritte gemacht. Als derzeit leistungsfähigs- langfristig decken können. China ist bereits aktiv
tes und damit zukunftsweisendes Basismaterial in den Lithium-Markt eingetreten.128 Wenn
wird Lithium gesehen. Bolivien nicht rechtzeitig seine Ressourcen zur
Verfügung stellt, wird damit gerechnet, dass im
Kontinuierliche Verbesserung der Energiedichte Jahr 2017 die Nachfrage nach Lithium an die
Lithium ist relativ leicht, Lithiummodule sind im maximale Förderkapazität von 200.000 Tonnen
Durchschnitt um 20 bis 30 Prozent kleiner und pro Jahr stoßen wird, was den Weltmarktpreis
30 bis 40 Prozent leichter als etwa Nickel-Me- stark in die Höhe treiben würde.60,224 Stellt Boli-
tallhydrid-Batterien. Und auch die Lebensdauer vien sein Lithium dem Weltmarkt zur Verfügung,
und die Zahl der möglichen Aufladungsvorgänge
ist bei Lithium höher. Bei Lithium-Akkus liegt
die Lebensdauer zwischen drei und zehn Jahren Lithium – eine Chance für Bolivien?
und es sind bei einer Energiedichte zwischen 105 Mit der immer wichtiger werdenden Rolle von Elektro-Antrieben im Automobilsektor
und 170 Wattstunden pro Kilogramm 3.000 wird die Nachfrage nach Lithium, dem Grundstoff der aussichtsreichsten Akku-
bis 5.000 Ladevorgänge möglich, bei Nickel- Technologie, sprunghaft ansteigen. Mit rund 10.500 Quadratkilometern Fläche
Metallhydrid-Akkus jedoch nur 1.000 bis 2.000 misst Salar de Uyuni in Bolivien, der größte Salzsee der Erde, etwa ein Viertel der
– bei einer gleichzeitig niedrigeren Energiedichte Fläche der Schweiz. Etwa 40 Prozent der weltweiten Lithiumreserven werden in
von rund 50 bis 70 Wattstunden pro Kilo- dieser Salzwüste im Südwesten Boliviens vermutet. Es besteht die Hoffnung, dass
gramm. 33,60,83 in diesem Gebiet noch weitaus größere Vorkommen liegen. Insbesondere Lithium-
verbindungen in der begehrten Qualität, die als Grundlage für die Akku-Produktion
In Südamerika liegen 84 Prozent der bekannten verwendet werden kann.
Lithiumreserven Auf zehn Milliarden Tonnen Salz wird die 30 Meter starke Salzkruste mit der dicken
Mit dem derzeitigen Fokus auf der Lithium- Schicht Lake darunter geschätzt. Die vermuteten Lithiumvorkommen sind vorwie-
Technologie für Elektro-Mobilität stellt sich die gend aus der Salzlake zu gewinnen, wozu diese hochgepumpt, getrocknet und das
Frage nach der Verfügbarkeit dieser Ressource. darin enthaltene Lithium in Form verwertbarer Lithiumsalze isoliert werden muss.
Lithium kommt auf der Erde primär als minera- Die dazu notwendige Infrastruktur – Wasser, Strom, Straßen und Produktionsanla-
lisches Lithiumsalz, primär Lithiumcarbonat und gen – müsste in dieser Wüste noch geschaffen werden.
Lithiumchlorid, vor und ist nur in einer begrenz- Bergbau- und Kraftfahrzeug-Konzerne sowie Batteriehersteller weltweit haben die
ten Menge verfügbar. Die geschätzten weltweiten enorme Bedeutung dieser Vorräte erkannt und entsenden ihre Fachleute zum Salar
Vorkommen liegen bei 13,46 Millionen Tonnen de Uyuni, doch in Bolivien gibt es starke Bestrebungen, dass der Abbau in staatli-
Lithium.147 84 Prozent der geschätzten Vorkom- cher Hand bleibt. Von Seiten des Naturschutzes wird befürchtet, dass diese einzig-
men lagern in Südamerika. Etwa zwei Fünftel artigen Salzseen durch den Abbau von Lithium zerstört werden.8
der Lithium-Vorkommen, rund 5,4 Millionen
Mobilität mit Zukunft 2/200920 Potenziale von Elektro-Mobilität
84 Prozent des weltweit Bei Elektro-Fahrzeugen mit reinem Elektro-
bekannten Lithiums lie- Rund 84 Prozent der Antrieb ist eine hohe Energiedichte wichtig –
gen in Südamerika, bei-
nahe die Hälfte davon in Lithium-Reserven in Südamerika denn je höher die Energiedichte der Batterie, des-
Bolivien. Für Südamerika to größer die Reichweite. Bei Elektro-Fahrzeugen
ist die fortschreitende 0,2
Entwicklung im Bereich 1,8 sind Batterien mit mehr als 15 Kilowattstunden
Quelle: Meridian International Research 2006147 Grafik: VCÖ 2009
Elektro-Fahrzeuge ein 2,7 nötig. Eine hohe Leistungsdichte wiederum
3,0 Bolivien
wesentlicher Wirt-
schaftsfaktor. Chile spielt eine entscheidende Rolle bei Hybrid-Fahr-
6,8 Argentinien zeugen, wo Elektromotor und Batterie zur Un-
8,2 China terstützung des Verbrennungsmotors dienen. Der
40,2
Brasilien Energiespeicher dient hier als „Puffer“ während
14,8 der Brems- und Beschleunigungsphasen und ist
USA
22,3 Kanada daher mit etwa zwei Kilowattstunden eher klein.
Australien Der Plug-In-Hybrid, bei dem die Batterie über
Anteil an der weltweiten Lithium-Mindest- Zimbabwe das externe Stromnetz aufgeladen wird, ist eine
reservebasis im Jahr 2005 in Prozent Zwischenvariante mit einer größeren Batterie mit
einem Energiebedarf zwischen drei und 15 Kilo-
gehen Schätzungen davon aus, dass das Angebot wattstunden.
bis zum Jahr 2050 reichen wird.213 Es ist zu er- Die Wahl des Antriebs entscheidet auch darü-
warten, dass andere Rohstoffe für Batterien und ber, wie viel Kraftstoff durch die Batterie einge-
neue Wege zur Bedarfsdeckung gefunden werden. spart wird. Je mehr Kraftstoff durch die Batterie
Unter anderem ist die Entwicklung groß ange- eingespart werden soll, desto höher sind derzeit
legter Recycling-Technologien entscheidend.60,201 auch die Kosten für die Batterie. Auch die Art
des Antriebs beeinflusst die Kosten. Beim reinen
Lithium ermöglicht hohe Leistungs- und Elektro-Antrieb sind diese etwa fast zehnmal so
Energiedichte hoch wie beim Hybrid-Antrieb. Derzeit belaufen
Seit dem Jahr 1990 konnte die Energiedichte bei sich die Kosten für eine Batterie für ein Elektro-
Lithium-Akkus von etwa 200 Wattstunden pro Fahrzeug auf umgerechnet rund 8.000 Euro.231
Liter236 auf mehr als 600 Wattstunden pro Liter
Lithium-Ionen-Batterien
weiterentwickelt werden. Im Vergleich dazu lagen Auch beim Elektro-Auto kommt es auf den
sind anderen Batterien, Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren Mitte der Fahrstil an
wie etwa Blei- oder 1990er-Jahre bei 200 bis 250 Wattstunden und Um die größtmöglichen Einsparungen in Bezug
Nickel-Metallhydrid-
Akkumulatoren sowohl heute bei 450 Wattstunden pro Liter. Mit Lithi- auf Emissionen und Verbrauch bei gleichzeitig
hinsichtlich Energie- als um als Basis können Zellen mit hoher Energie- hoher Fahrleistung zu erzielen, sind ein ausge-
auch Leistungsdichte
überlegen.
und Leistungsdichte hergestellt werden. reiftes Energiespeichersystem und ein angemes-
senes Batteriemanagementsystem notwendig. Das
Batteriemanagement muss in der Lage sein, den
Lithium-Ionen sorgen derzeit für das beste Zustand der Batterie zu ermitteln und der len-
Verhältnis zwischen Energie und Leistung kenden Person Lade-, Alterungs- und Leistungs-
zustand ähnlich einer Tankanzeige mitzuteilen.
Kondensator Blei Nickel-Metallhydrid
Lithium-Ionen Brennstoffzelle Verbrennungsmotor
Was die Reichweite eines Elektro-Fahrzeugs
Energiedichte (Wattstunden pro Kilogramm)
103 beziehungsweise des Elektro-Modus bei Hybrid-
Antrieb betrifft, gilt Ähnliches wie beim Verbren-
100 h
102
nungsmotor. Entscheidend ist der Fahrstil. Wer
lenkt, braucht ein Gefühl für das „Elektro-Fah-
Quelle: Conte 200933 Grafik: VCÖ 2009
10 h ren“. Ein Elektromotor reagiert empfindlicher
101
auf durchgehend hochtouriges Fahren als ein
1h 0,1 h 36 sek. 3,6 sek. Diesel- oder Benzinmotor. Wer elektrisch weit
100
100 101 102 103 104 kommen will, muss die Fahrweise anpassen.
Leistungsdichte (Watt pro Kilogramm)
Mobilität mit Zukunft 2/2009Sie können auch lesen
