TECHNOLOGY

Elektromobilität- Quantensprung oder Hype?

Ein fiktives Streitgespräch unserer Redaktion, worin zwei konträre Standpunkte abstrakt und faktenbasiert aufbereitet werden - quasi pro und contra

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Photo by Martin Katler on Unsplash

Das Thema Elektromobilität ist längst zum Bestandteil unzähliger Grundsatzdebatten in Gesellschaft, Politik und Medien geworden, sei es im Zusammenhang mit klimapolitischen Zielsetzungen oder aber innovativer Mobilitätskonzepte für die bevorstehende Dekade. Dieses emotionale Thema, zu dem es wie so häufig zwei Seiten einer Medaille gibt, bietet zugleich den Startschuss unserer neuen Rubrik "DEBATTE":

Grundlage hierfür bietet ein fiktives Streitgespräch unserer Redaktion, worin zwei konträre Standpunkte abstrakt und faktenbasiert aufbereitet werden, quasi pro und contra. Argumentationsketten scheinbar gegensätzlicher Pole sollen transparent und nachvollziehbar aufbereitet werden um unterschiedliche Blickwinkel aufzuzeigen und einem verkrusteten „schwarz/weiß“ Schubladendenken entgegen zu wirken.

Viel Spaß beim Lesen.

Pros Elektromobilität

  • Wegweisende Technologie mit hohem Entwicklungspotenzial
  • Notwendiger Impuls für Klimaeffizienz
  • Positive „Primär- und Sekundäreffekte“
  • Progress! Not Perfection

Wegweisende Technologie mit hohem Entwicklungspotenzial

Elektrofahrzeuge (EVs) besitzen eine nahezu unschlagbare Energieeffizienz: betrachtet man den Wirkungsgrad, so erreichen Elektromotoren heutzutage bereits rund 90% (sprich, 90% der zugeführten Energie wird auch tatsächlich vom Fahrzeug i.S.v. von „Bewegungsenergie“ genutzt) und somit doppelt so hoch wie bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren. Diese Betrachtung bezieht sich zwar lediglich auf die isolierte Betrachtung des Fahrzeugs und berücksichtigt nicht die gesamte Wertschöpfungskette inkl. Energiegewinnung, soll aber sinnbildlich die Effizienz von EVs verdeutlichen; und dabei stehen wir erst am Anfang der Evolution dieser Technologie bzw. Massenproduktion, so dass weitere Effizienzsteigerungen durchaus denkbar sind.

Ganz gleich ob sich langfristig reine Batterie-Elektrofahrzeuge oder aber die sogenannte Brennstoffzelle auf Wasserstoff-Basis durchsetzen sollte, beide Varianten bedienen sich dem Elektromotor: das heißt, entgegen dem zum Teil weit verbreiteten Irrtum im Zusammenhang mit "redundanten“ Elektromobilität-Investitionen insofern sich die Brennstoffzelle durchsetzen sollte, werden bereits heute wichtige Weichenstellungen vorgenommen für die Mobilität des 21. Jahrhunderts jenseits des Verbrennungsmotors.

Ideen und erste Konzepte rund um Elektromotoren gab es zwar schon vor mehr als 100 Jahren, massenmarkttauglich ist diese Technologie allerdings erst heute aufgrund der stark verbesserten Möglichkeiten rund um die Energiespeicherung und der damit einhergehenden Reichweite. Insofern sich die Reichweiten-Problematik auch zukünftig konsequent angehen lässt, besteht aus unserer Sicht kein Zweifel mehr bezüglich der Überlegenheit von Elektro- gegenüber Verbrennungsmotoren: neben der bereits angesprochenen Energieeffizienz, besticht der Elektromotor mit nahezu unschlagbaren Leistungsdaten (siehe Beschleunigung etc.) und verhältnismäßig kompakten Bauweise. Letzteres betrifft sowohl den reinen Elektromotor an sich, als auch den gesamten Antriebsstrang bzw. „Powertrain“ der im Gegensatz zu herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren ganz ohne Getriebe auskommt und somit – so zumindest Expertenschätzungen – weniger reparaturanfällig sein wird. Für den Verbraucher ergeben sich hieraus also eine Menge von Vorteilen gegenüber dem Status quo.

Notwendiger Impuls für Klimaeffizienz

Dass Elektrofahrzeuge isoliert betrachtet eine unschlagbare Ökobilanz aufweisen, ist unbestritten. Heutige Kritiker führen bisweilen allerdings an, dass dies bei einer ganzheitlichen Betrachtung längst nicht so eindeutig ist gegenüber Verbrennungsmotoren – das typische Beispiel ist in diesen Fällen zumeist der aus Kohlekraftwerken gewonnene Strom für Elektrofahrzeuge. Zweifelsohne ist dies ein relevanter Aspekt stand heute, allerdings muss man das Thema Elektromobilität aus unserer Sicht im Zusammenhang mit der sich abzuzeichnenden holistischen Energiewende betrachten wo der Anteil an Erneuerbaren Energien stetig zunehmen wird: sei es aufgrund des nun vorhandenen politischen Willens, oder aber aufgrund des generellen technologischen Quantensprungs wie bspw. verbesserte Energiespeicherung in Wind- und Solarenergie.

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Als wahrscheinlich gilt zudem, dass wir uns zukünftig auf eine eher dezentrale Energieversorgung hinzubewegen und hier kann das Elektrofahrzeug eine zentrale Rolle einnehmen. Bereits heute besitzen unzählige private Haushalte Solaranlagen auf dem heimischen Dach. Die über den täglichen Eigenbedarf hinausgehende Energie (bspw. an Tagen mit überproportional vielen Sonnenstunden) kann zukünftig in das Elektrofahrzeug eingespeist werden und vice versa beispielsweise an weniger sonnigen Tagen. Das Elektrofahrzeug wird somit integraler Bestandteil einer dezentraler werdenden Energieversorgung.

Nun wird sich der Anteil Erneuerbarer Energien nicht sprunghaft über Nacht steigern können und somit bleibt auf absehbare Zeit eine gewisse Abhängigkeit zu konventionellen Energieträgern wie beispielsweise Kohle. Und somit wird ein Elektrofahrzeug in dieser Übergangsphase (abgesehen von Eigenerzeuger mit Solaranlagen) in den meisten Fällen auch nicht klimaneutral sein (es sei allerdings angemerkt, dass in urbanen Ballungsräumen mit hohem Verkehrsaufkommen und Smog sich die Lage doch deutlich entspannen sollte). Neben der bereits ohnehin stattfindenden Klimadebatte wird dieses Thema allerdings noch weiter durch die Elektromobilität befeuert werden und somit handelt es sich hierbei um zwei komplementäre und sich gegenseitig verstärkende Dynamiken: im Idealfall wird dies einen erheblichen Beitrag zu Energiewende und Klimawandel leisten und die Stückzahlen verkaufter Elektrofahrzeugen stetig nach anwachsen lassen.

Positive „Primär- und Sekundäreffekte“:

Elektromobilität wird einen zentralen Beitrag leisten zu einem veränderten Mobilitätsbewusstsein. Sie darf aus diesem Grund nicht nur isoliert betrachtet werden, sondern als Teil eines ganzheitlichen Paradigmenwechsels, ähnlich zu unserem o.g. Argument hinsichtlich der sich abzeichnenden Energiewende. Nun, was verstehen wir darunter? Elektrofahrzeuge werden auf absehbare Zeit eine (mehr oder weniger) eingeschränkte Reichweite aufweisen im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennern.

Es scheint zumindest vorstellbar (und begrüßenswert!) dass sich diese „natürliche Verknappung“ in einem veränderten Fahrverhalten niederschlägt, in dem die Verbraucher das Fahrzeug somit also bewusster einsetzen im Gegensatz zum heutigen tagtäglichen Gebrauch wo das Auto quasi „always-on“ und jederzeit uneingeschränkt verfügbar ist, solange die nächste Tankstelle 5-10min entfernt ist.

Langfristig könnte dies einen erheblichen Beitrag leisten um das Verkehrsaufkommen in ohnehin bereits chronisch überlasteten Metropolregionen nachhaltig zu entlasten. Im Idealfall wird dieses veränderte Fahrverhalten auch dann bestehen bleiben, wenn Reichweite von Elektrofahrzeugen und Verbrennern nahezu identisch sein werden (was sich aus unserer Sicht bereits heute abzeichnet, wenn man Leistungskurve der vergangenen ca. 10 Jahre extrapoliert). Auch der Erfolg innovativer Mobilitätsdienstleistungen wie Ride/Car-Sharing hängt entscheidend von der Elektromobilität ab, und vice versa: es zeichnet sich bereits heute ab, dass Ride/Car-Sharing primärer „Use-Case“ für Elektrofahrzeuge sein wird, aufgrund der dort für die OEMs (Original Equipment Manufacturer, sprich Automobilhersteller) erzielbaren Skaleneffekte, welche vonnöten sein werden um Kostenstruktur etc. auf ein ähnliches Niveau zu senken wie bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren.

Das heißt: es entsteht ein weiterer Impuls für umweltbewusste Verbraucher (auch für jene, die möglicherweise die anfängliche Investition in ein erstes, eigenes Elektrofahrzeug scheuen) zukünftig verstärkt auf Angebote der gängigen Ride/Car-Sharing Plattformen zurückzugreifen. Nicht zu vernachlässigen sind auch jene Verbraucher, die hiermit einen gewissen „Erlebnisfaktor“ verbinden und nicht primär aus Umwelt- bzw. Emissionsgründen agieren: wenn das neueste Elektroauto fußläufig nur ein „App-Klick“ bzw. fünf Minuten fußläufig entfernt ist, kann dies Skepsis und Hemmschwellen gegenüber dieser neuen Technologie nachhaltig mindern bei einer theoretisch breiten Verbraucher- und Käuferschicht.

Eine gestiegene Akzeptanz von sowohl Elektromobilität als auch innovativer Mobilitätsdienstleistungen der „Sharing Economy“ (sprich, Ride/Car-Sharing) könnte die Folge sein und auch letzteres könnten einen signifikanten Einfluss haben auf eine nachhaltige Mobilitätsstrategie des 21. Jahrhunderts: im Schnitt bleibt unser Fahrzeug mehr als 90% der Zeit ungenutzt, betrachtet man den Nutzungsgrad von weniger als 10% in Westeuropa entlang des kompletten Fuhrparks. Es fällt nicht schwer, die Verwendung der darin gebundenen Ressourcen (sei es auf das Kapital oder aber den öffentlichen Raum bezogen) als kritisch zu hinterfragen. Ein breit angelegtes Umdenken hin zu den Angeboten von Ride/Car-Sharing kann hier wertvolle Abhilfe schaffen und auch zu einer wesentlich größeren Ressourceneffizienz führen, neben den positiven Effekten für die Elektromobilität.

Progress-Not Perfection

Kritische Stimmen verweisen häufig auf begrenzte Lithium-Reserven, eine fragwürdige Öko-Bilanz bei holistischer Betrachtung (sprich, unter Einbeziehung des heutigen Energie-Mix mit Atom- und Kohlekraft) sowie die hohe Gewichtszunahme von Fahrzeugen aufgrund sperriger EV-Batterien.

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Bildquelle & Copyright by Volkswagen

Zum Teil liegen diesen Bedenken valide Argumente zugrunde, zweifelsohne, aber wir sollten eines nicht außer Acht lassen: wir befinden uns erst am Anfang einer vermutlich mehrere Dekade umfassenden (R)Evolution dieser Technologie und somit ist stark davon auszugehen, dass wir in den kommenden Jahrzehnten eine Reihe von technologischen Quantensprüngen sehen werden um sinnvolle und wirksame Antworten auf die gegenwärtigen Herausforderungen zu finden. Ganz analog zu der Entwicklungsgeschichte von Verbrennungsmotoren und anderen Technologien. Es stimmt, dass es sich bei Lithium um einen begrenzten Rohstoff handelt: aber wissen wir tatsächlich, wie hoch die tatsächlichen Reserven/Ressourcen sind (Anm. der Red.: Lithium kann beispielsweise auch aus Meerwasser gewonnen werden) bzw. ob die Batterietechnologie von morgen tatsächlich auf Lithium angewiesen ist?

Gut vorstellbar wäre allerdings auch, dass die Brennstoffzelle ab einem bestimmten Zeitpunkt primärer Energielieferant werden wird mit verbesserter Reichweite, weniger Gewichtszunahme und ganz ohne Lithium. Es stimmt zudem, dass der Anteil von Erneuerbaren Energien noch nicht das gewünschte Level erreicht hat und die Öko-Bilanz eines Elektrofahrzeugs unter ganzheitlichen Gesichtspunkten nicht viel besser ist als bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren. Wir befinden uns allerdings erst am Anfang der Energiewende und die Abkehr von konventionellen bzw. fossilen Brennstoffen (zumindest in vielen entwickelten Ländern) ist längst beschlossene Sache: die Öko-Bilanz von Elektrofahrzeugen in bspw. zwanzig Jahren bei stärkerer Verwendung von Erneuerbaren Energien wird also weit verbessert sein verglichen mit dem Status quo.

Keine skalierbare Technologie

Lithium (gemeinsam mit Seltenen Erden) wird mit der zunehmendem Absatz von Elektrofahrzeugen rasant an Bedeutung gewinnen. Stand heute, gehen nahezu alle führenden Batterie-Technologien sowie -Plattformen auf diesen Rohstoff zurück. Für die Enthusiasten und Befürworter einer flächendeckenden Skalierung von EVs scheint hier allerdings noch nicht die Erkenntnis angekommen zu sein, dass es sich auch beim Lithium um einen endlichen und somit begrenzten Rohstoff handelt.

Es stellt sich für uns aus diesem Grund die Frage, wie endlich Lithium tatsächlich ist und ob verfügbare Reserven bzw. Ressourcen tatsächlich ausreichen um einen hundertprozentigen Shift von Verbrennern hin zu EVs zu gewährleisten. In diesem Punkt sind wir äußerst skeptisch: pro EV werden aller Voraussicht nach zwischen 5-10kg Lithium benötigt, gespeist wird diese Schätzung aus den rund 160g Lithium pro benötigter kWh in einem EV. Es sei angemerkt, dass die zugrundeliegenden Schätzungen teilweise erheblich divergieren, aber eine Größenordnung von 5-10kg Lithium pro EV-Fahrzeug erscheint aus unserer Sicht realistisch und sinnvoll und deckt sich zugleich mit gängigen EV-Modellen welche bereits erhältlich sind.

Bei einem globalen Automobil-Absatz von zukünftig rund 100 Mio. pro Jahr (extrapoliert vom derzeitigen Absatz-Volumen von ca. 80 Mio. Einheiten in 2018 bzw. 2019 und unter Berücksichtigung der stetig anwachsenden Mittelschicht in Schwellenländern wie bspw. China und Indien sowie weite Teile von Südostasien). Dies hätte zur Folge, dass sich der jährliche Bedarf an Lithium für die Neuwagenproduktion auf bis zu 1 Mio. Tonnen belaufen würde. Nach aktuellen Schätzungen belaufen sich die aktuellen Lithium-Reserven (bekannte und theoretisch erschließbare Ressourcen) auf ca. 15 Mio. Tonnen (65 Mio. Tonnen). Aktuelle Reserven würden also den Bedarf der Automobilindustrie rund 15 Jahre bedienen können und dies ohne die Nachfrage aus anderen Industriezweigen mit zu berücksichtigen wie bspw. Akkus für Smartphones und sonstige Energiespeicher sowie Keramik etc..

Veraltete Technologie

Elektromobilität stellt keineswegs eine revolutionäre technologische Errungenschaft des 21. Jahrhunderts dar, ganz entgegen dem derzeit weit verbreiteten Trugschlusses in Gesellschaft und Medien auf beiden Seiten des Atlantiks (sowie in Fernost!).

Im Gegenteil: abstrahiert man einmal vom strahlenden future-esque  Image von Tesla & Co (die ihresgleichen das Thema Elektromobilität zweifelsohne en vogue gemacht haben) und betrachtet nüchtern technologische Aspekte, so stellt man fest dass es sich beim Elektromotor um eine relativ verstaubte Motorengattung aus dem 19/20. Jahrhundert handelt, noch bevor diese vom heutigen Verbrennungsmotor abgelöst wurde.

Wie kam es zu dieser Entwicklung; warum konnte sich der Elektromotor vor ca. 100 Jahren nicht gegen den Verbrennungsmotor durchsetzen und warum sollte dies heute anders sein? Nun, der Elektromotor ist keineswegs in sämtlichen Aspekten unterlegen, schaut man sich bspw. Beschleunigungsvermögen und generelle Performanz an (wer bereits heute schon einmal das Vergnügen hatte in einem e-Auto gefahren zu sein, wird uns an dieser Stelle vermutlich recht geben). Das Problem der mangelnden Reichweite ist indes geblieben, auch wenn man in diesem Aspekt bereits enormen Fortschritt erzielen konnte aufgrund verbesserter Batterietechnologie.

Autos sind keine Smartphones

Die Renaissance von Elektrofahrzeugen korreliert ein Stück weit mit der rasch wachsenden Adaptierung von Smartphones der vergangenen gut 10 Jahren. Skaleneffekte sowie eine stete Weiterentwicklung von Smartphones haben zweifelsohne zu wesentlich performanten Leistungsdaten technischer Bauteile geführt wie beispielsweise Akkus, Halbleiter-Komponenten (Chips) sowie der darauf verankerten Software (damit einhergehend verbesserte Sicherheits-Features wie bspw. Firewalls welche ganze Systeme heutzutage wesentlich robuster und weniger anfällig machen für externe Einflüsse wie Spy- und Malware).

Es scheint als hätte dieser technologische Quantensprung einen erheblichen Einfluss auf die Vorstellungskraft einiger Entwickler gehabt, dahingehend dass man Fahrzeuge der Zukunft quasi als überdimensionierte Smartphones versteht. Um eines vorweg zu nehmen: auch wir sind felsenfest davon überzeugt, dass das Fahrzeug von morgen zunehmend vernetzt und digitalisiert sein wird (und muss!) mit einem wachsenden Anteil von Halbleiter-Komponenten und Software innerhalb der Wertschöpfungsketten um die User-Experience zukunftsgerecht zu gestalten.

Es gibt hier also die sogenannten Spill-Over Effekte mit Smartphones. Ob „fahrende Akkus“ tatsächlich dazugehören ist aus unserer fraglich und hier überwiegt unsere Skepsis: das Leergewicht eines typischen Mittelklassewagens liegt bei rund 1,5 Tonnen, samt Batterie (Akku) bei rund 2,0 Tonnen. Es kommt hier also zu einer erheblichen Gewichtszunahme: stets mit einem 500kg-schweren Akku herumzufahren würde bei Verbrennungsmotoren in etwa bedeuten, permanent die eigene Öl-Raffinerie mitzuschleppen

Nullsummenspiel-Verlagerung klimaschädlicher Faktoren

Elektrofahrzeuge isoliert betrachtet, besitzen zweifelsohne eine erheblich verbesserte CO2-Bilanz verglichen mit herkömmlichen Verbrennern; dies allerdings nur, solange man die CO2-Bilanz isoliert für das Fahrzeug betrachtet und nicht die Wertschöpfungsketten ganzheitlich mit in die Kalkulation mit ein bezieht.

Verbrennungsmotoren als klimaeffizient zu bezeichnen, wäre Unfug, und dies soll an dieser Stelle auch nicht unser Anliegen sein. Stand heute ist dies die Elektromobilität allerdings auch nicht: wo wird bspw. das für die Batterien benötigte Lithium gewonnen und unter welchen Umständen, wo kommt zwangsläufig der Strom aus der Steckdose her vonnöten für den Betrieb von (zukünftig) enormen Flotten an Elektrofahrzeugen; auf absehbare Zeit und solange Erneuerbare Energien noch nicht flächendeckend in Betrieb sein werden auf globaler Ebene, wird dieser Mehrbedarf an Energie zwangsläufig durch Atom- und Kohlekraft gedeckt werden müssen. Über die Öko-Bilanz von Kohlekraftwerken müssen wir an dieser Stelle nicht diskutieren.