E-AUTO: TECHNIK ERKLÄRT

Der Antrieb für die Zukunft

Zwar gibt es Elektroautos schon mehr als 100 Jahre, doch bisher fristeten sie ein Nischendasein. Das lag vor allem an der teuren und schweren Batterietechnologie und der damit verbundenen geringen Reichweite. Doch das ändert sich gerade: Immer mehr Neuwagen bieten Reichweiten von über 500 Kilometern. Und die Ladesäulen werden immer schneller, so dass in vielen Fällen schon nach einer halben Stunde 80 Prozent der Reichweite nachgeladen ist. So verliert die Langstrecke ihren Schrecken.

Doch der eigentliche Vorteil des Elektroautos ist seine Effizienz: Mindestens ein Elektromotor wandelt Strom in Bewegungsenergie um. Und das so effizient, dass umgerechnet in Benzin- oder Dieselverbrauch fast alle Elektroautos 2-Liter-Autos wären. Denn während Elektromotoren bis zu 90 Prozent der Energie in Bewegungsenergie umwandeln, sind es beim Otto- oder Dieselmotor nur 25-40 Prozent. Der Rest ist vor allem Abwärme. 
Außerdem entfallen viele Nebenaggregate wie Anlasser, Lichtmaschine, Kraftstoffpumpe und Co. Auch die teure und anfällige Abgasnachbehandlung ist beim Elektroauto nicht nötig. Das ermöglicht längere Wartungsintervalle und günstige Betriebskosten. Gleichzeitig schreitet die Batterietechnologie spürbar voran.

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. Das gilt natürlich sowohl für Elektroautos und Wasserstofffahrzeuge als auch für Verbrenner.

Elektromotor oder Wasserstoffmotor?

Elektromotor oder Wasserstoffmotor?

Hier gilt es vorneweg, ein entscheidendes Missverständnis auszuräumen: Im Pkw-Bereich spielen Wasserstoffmotoren heute keine Rolle. Dagegen hat sich das Prinzip der Brennstoffzelle durchgesetzt. Dabei wird der in einem Tank mitgeführte Wasserstoff in einer Brennstoffzelle chemisch in Strom gewandelt und von einem Elektromotor für den Antrieb genutzt. Als lokale Emission entsteht vor allem Wasserdampf. Da die Brennstoffzelle nicht so schnell auf das Fahrpedal reagieren kann, speichert eine Pufferbatterie den Strom zwischen.

Auf den ersten Blick erscheint ein mit Wasserstoff betriebenes Brennstoffzellenfahrzeug gegenüber einem E-Auto mit Batterie im Vorteil: Wasserstoff lässt sich ähnlich wie Benzin oder Diesel innerhalb von wenigen Minuten tanken und ist durch Elektrolyse unendlich verfügbar. Aber auch zur Herstellung von Wasserstoff braucht es umweltfreundlichen Strom für eine ausgeglichene CO2-Bilanz.

Der Wirkungsgrad von Brennstoffzelle und Batterieantrieb im Vergleich

Der Wirkungsgrad von wasserstoffbetriebenen E-Autos ist deutlich geringer als der Wirkungsgrad von batteriebetriebenen E-Autos: Bei Fahrzeugen mit Brennstoffzelle werden nur 25 bis 35 Prozent der eingesetzten Energie in Bewegungsenergie umgewandelt. Der Großteil der Energie geht bei Produktion, Speicherung, Umwandlung und Transport verloren. Der Wirkungsgrad von E-Autos liegt dagegen bei etwa 70 bis 80 Prozent. Das hat natürlich auch Auswirkungen auf den CO2-Ausstoß.

Diese Ineffizienz macht Wasserstoff im Betrieb teurer: Die Kosten pro 100 km belaufen sich auf deutlich über 10 Euro. Wer sein Auto dagegen zu Hause laden kann, zahlt nur ca. 6 Euro pro 100 km. Auch an den meisten öffentlichen Ladesäulen liegen die Energiekosten deutlich unter denen von vergleichbaren Brennstoffzellenfahrzeugen. Da wasserstoffbetriebene E-Autos auch in der Anschaffung teurer sind, ist das batteriebetriebene E-Auto beim Pkw-Individualverkehr klar im Vorteil.

Toyota Mirai mit Wasserstoff vs. Hyundai Ioniq mit Batterie: Wer gewinnt?

Toyota Mirai (Wasserstoff/Brennstoffzelle)

  • Tankdauer für 100 km: 1 Minute
  • Kosten pro 100 km: 10 Euro
  • Verbrauch pro 100 km: 25,3 kWh (NEFZ)
  • Reichweite: 500 km
  • Anschaffungskosten: ca. 78.600 Euro

Hyundai Ioniq (E-Auto)

  • Ladedauer für 100 km: Mit dem Schnelllader (350 kW) ca. 4 Minuten und mit der Wallbox (2,3 kW) ca. 7 Stunden
  • Kosten pro 100 km: 4,50 Euro
  • Verbrauch pro 100 km: 13,8 kWh (WLTP)
  • Reichweite: ca. 311 km
  • Anschaffungskosten: ca. 34.900 Euro

Sind Elektroautos wirklich die Zukunft? Das Fazit.

Im PKW-Bereich haben schon jetzt batteriebetriebene Elektroautos die Nase vorne – und je höher der Anteil der erneuerbaren Energien am Strom-Mix wird, desto mehr ist dieser Antrieb im Vorteil.

Mit Wasserstoff betriebene Elektromotoren oder andere alternative Antriebe wird es aber trotzdem geben, beispielsweise Wasserstofmotoren im stationären Bereich. Auch der Einsatz in großen Fahrzeugen wie z. B. in Lkws oder Reisebussen könnte sich durchsetzen. Wohin genau die Reise geht, wird sich anhand der Forschung und Entwicklung in den nächsten Jahren zeigen.