#169 – Herausforderungen der Zukunft – Elektroauto

VW baut über 23.000 Stellen ab. Man müsse die Herausforderung der Zukunft meistern. Es muss in

Elektromobilität investiert werden und das kostet Milliarden. Milliarden die man beim Dieselgate leichtsinnig „verbrannt“ hat.

Wer jahrelang Millionen Autos verkauft, müsste eigentlich wissen, wie die Zukunft der Autos aussieht.  Er müsste eigentlich wissen, wo Geld in Forschung investiert werden muss.

Als ich vor über dreißig Jahren mit meiner Ausbildung fertig war, gab es schon einen Golf der elektrisch fuhr. Auch dieser kam schon 100 km weit. Viel hat sich seit damals nicht geändert. Auch heutige Elektrofahrzeuge fahren kaum mehr als 150km. Wenn ich noch für 150km Diesel im Tank habe, suche ich normalerweise die nächste Tankstelle auf.

Woran liegt das, an der Lobbyarbeit der Ölkonzerne, der Lustlosigkeit der Autobauer oder weil es technisch nicht geht mehr Energie in einer Batterie zu speichern?

Schauen wir uns einmal die Energiedichten der unterschiedlichen Speichermedien an.

  •   Superbenzin                     1kg              12 000 Wh
  •   Diesel                                  1kg              11 800 Wh
  •   Lithium-Ionen-Akku     1kg                    180 Wh
  •   Nickel-Cadmium-Akku 1kg                     38 Wh
  •   Bleiakku                             1kg                     30 Wh

An dieser Tabelle kann man schon erkennen, dass der Akku denkbar ungünstige Vorraussetzungen hat.

Jetzt ist die Energiedichte ein begrenzender Faktor aber nicht die ganze Wahrheit.

Wirkungsgrad des Antriebes:

Der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors wird für den Ottomotor mit 25% und für den Dieselmotor mit 33% angegeben. Dieser Wirkungsgrad wird aber im Teillastbereich nicht erreicht.

Ein Elektromotor hat einen Wirkungsgrad über 90% auch im Teillastbereich.

Ein Rechenbeispiel:

Mein aktuelles Fahrzeug hat einen Dieselmotor mit 170 PS oder 125 kW. Das Fahrzeug hat ein Leergewicht von  ca. 1600 kg. Mein aktueller Verbrauch liegt bei ca. 5,9 l Diesel pro 100km.

5,9 l Diesel entsprechen einem Gewicht von 4,9kg oder einem Energiegehalt von ca. 57,8 kWh.

Diese Energie benötige ich um mit meinem Auto 100 km weit zu fahren.

Bei einem mittleren Wirkungsgrad von 30% (geschätzt) wird an den Rädern eine Energie von 17,4 kWh tatsächlich gebraucht. Das ist die Nutzenergie die benötigt wird, um 100km weit zu kommen.

(E nutz = E diesel x 30%  -> 17,4kWh = 57,8kWh x 0,3)

Nehmen wir jetzt diese notwendige Energie an den Rädern und berechnen die notwendige elektrische Energie bei einem Wirkungsgrad von 90% (geschätzt) für den Elektromotor aus. Wir rechnen also von der Nutzenergie rückwärts.

(E brutto = E nutz / 90% -> 19,3kWh = 17,4 kWh / 0,9)

Würde mein Auto von einem Elektromotor angetrieben, dann bräuchte ich auf 100 km nicht 57,8kWh sondern nur 17,4kWh.

Nehmen wir weiter an, als Energiespeicher wird ein Lithium-Ionen-Akku verwendet, dann braucht man dazu einen Akku mit einem Gewicht von 19,3 kWh / 0,18 kWh/kg = 96,7 kg

Im nachfolgenden Bild habe ich diese Daten einmal maßstabsgerecht dargestellt. Der Würfel stellt dabei das notwendige Gewicht für den Energiespeicher dar und die Länge der Pfeile enstspricht der notwendigen Energie.

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Mein Dieselfahrzeug hat einen Tankinhalt von 66 l oder 55 kg Diesel. Mit diesem Tankinhalt kann ich 1118 km fahren. Um die gleiche Reichweite mit einem Elektrofahrzeug zu erreichen müsste der Akku schon 1081 kg schwer sein.

Die Akku-Experten arbeiten an der Lithium-Luft Batterie, welche für das Auto eine interessante Lösung wäre. Man geht heute davon aus, dass man damit Energiedichten von 440 Wh/kg erreichen könnte. Damit wiegt der notwendige Akku für die 1118 km in meinem Auto aber immer noch 442 kg. 

Wir werden uns damit abfinden müssen, dass wir mit Elektroautos nicht so weit fahren können!

Infrastruktur:

Ein weiterer Punkt den man bei der Elektromobilität beachten muss, ist die vorhandene Ladeinfrastruktur.  Wieviele Ladestationen gibt es und wie weit sind diese voneinander entfernt?

Damit hatte Bertha Benz auf ihrer Fahrt nach Pforzheim auch zu kämpfen. Benzin gab es nur in der Apotheke. Ein Tankstellennetz, oder eine funktionierende Ladeinfrastruktur, gab es noch nicht. Die erste Tankstelle wurde erst nach dem 1. Weltkrieg eröffnet. Auch beim Verbrennungsmotor hat es über 30 Jahre gedauert bis die Infrastruktur optimal entwickelt war.

Eine Innovation gewinnt, wenn sich die Rahmenbedingungen so ändern, dass der Erfolg selbstverständlich ist. Die Rahmenbedingungen sind für Innovation enorm wichtig.

Wie Innovation funktioniert habe ich bereits in Artikel 45 http://ikeanet.de/homepage2013/45-wie-funktioniert-innovation/ beschrieben. Wer etwas bewegen will, muss bestimmte Zielgruppen begeistern. Das findet mit den angebotenen Elektroautos aktuell nicht so richtig statt.

Wenn man die Kunden für ein Elektroauto, welches 400 km weit fährt (Batterie ca. 80kWh ca. 380kg Gewicht) begeistern würde (Das ist Aufgabe der Autobauer), man dieses Auto in 10 Minuten auf 50% aufladen könnte und die großen Tankstellen eine Ladeinfrastruktur aufbauen würden, könnte es etwas werden mit dem Elektroauto.

Aber wir müssen uns auch im klaren sein, das tausende Jobs im Umfeld der Verbrennungstechnologie wegfallen. Die 23.000 Arbeitsplätze bei VW sind nur der Anfang. Mit jeder neuen Technologie gibt es auch neue Player im Markt und alte Marktführer verschwinden. Nokia hat das Smartphone nicht überlebt und Kodak nicht die Digitalkamera. Tesla ist erst mit dem Elektroauto bekannt geworden. Und die Fahrzeuge von Tesla sehen gut aus und haben die beste Performance.

Und bei Tesla hat man noch einen riesigen Vorteil gegenüber den Konkurrenten. Tesla hat, soweit mir bekannt, noch niemals Geld an die Aktionäre ausgeschüttet. Alles Geld fließt in die Entwicklung und die Vision vom Elektroauto. Wer 10% an die Aktionäre abdrücken muss, hat Probleme die Zukunft zu meistern. Wer dieses Geld investiert muss einfach schneller voran kommen und wer zuerst am Ziel ist, gewinnt.

Dranbleiben – es gibt noch Hoffnung!