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Opportunismus und Populismus

Der politisch befeuerte Hype mit der Elektromobilität

Von Klaus Rißler

Entgegen uns sowohl von Politikern als auch gut daran verdienenden Lobbyisten bereits seit Jahren ein angeblich voll im Verlauf befindlicher Klimawandel suggeriert wird, fehlen bislang wirklich schlüssige Beweise eines solchen, zumal das hierzu erforderliche ausreichend große zeitliche Beobachtungszeitfenster eigentlich noch immer als zu gering erachtet werden muss. Denn auch in den zurückliegenden Jahrhunderten gab es gut dokumentierte extreme Wetterlagen mit großer Hitze und wenig Regen, aber auch schreckliche Überflutungen wie z. B. das kaum bekannte „Magdalenenhochwasser“ im Juli des Jahres 1342.

Nichtsdestotrotz wird als Allheilmittel von den beiden Gruppen neben anderen völlig untauglichen Ansätzen zum Schutz der Umwelt auch die Elektromobilität aus dem Hut gezaubert. Geradezu als Speerspitze ganz vorn mit dabei die Kanzlerin, der allerdings der naturwissenschaftliche Sachverstand nicht erst seit heute mehr und mehr zu entgleiten droht. Es scheint ja eine typische Eigenschaft ihres Wesens zu sein, eine einmal gefasste Ansicht innerhalb kürzester Zeit um 180°C zu drehen, wie uns das Beispiel der von ihr anfänglich vehement befeuerten und nach der Havarie im japanischen Fukushima im März 2011 quasi über Nacht wieder ausgesetzten Laufzeitverlängerung für deutsche AKW’s in aller Deutlichkeit aufgezeigt hat. Noch nie lagen Opportunismus und Populismus bei einem deutschen Regierungschef so nahe beisammen wie gerade bei Angela Merkel.

Nicht weit her mit der Umweltfreundlichkeit
Dabei wird jedoch völlig unterschlagen, dass zum gegenwärtigen Zeitpunkt weder die technologischen noch die logistischen Voraussetzungen für diese Art „umweltgerechter“ Fortbewegung in ausreichendem Maße vorhanden sind und deshalb noch viel Arbeit nötig sein wird, um sich diesem Ziel zumindest anzunähern. Außerdem zeigt eine schwedische Studie aus dem Jahre 2017 in aller Deutlichkeit auf, dass es mit der stets propagierten „Umweltfreundlichkeit“ der Elektromobilität ganz und gar nicht so gut bestellt ist wie uns von anderer Seite stets suggeriert wird. Doch dazu später mehr.

Auf die sich aus der Elektromobilität ergebenden Probleme bzw. deren Vor- und Nachteilen wird nachfolgend näher eingegangen.
Da wäre zum einen einmal das Problem betreffend die Logistik der Elektromobilität. Man kann, um neuen „Sprit“ zu tanken nicht ohne weiteres eine Stromtankstelle ansteuern und diese dann mit der vollgeladenen Batterie innerhalb weniger Minuten wieder verlassen damit die Ladeeinrichtung dann kurzfristig dem Nachfolgenden wieder zur Verfügung steht.

Nein, man muss statt dessen eine entsprechend dafür ausgestattete Einrichtung aufsuchen, wobei für den Ladevorgang sogar oft genug mehrere Stunden veranschlagt werden müssen. Angenommen, eine solche „Tankstelle“ mit 4 Zapfsäulen wird täglich von ca. 100 Fahrzeugen frequentiert, dann wären in diesem Falle je nach Dauer des „Betankens mit Strom“ zumindest rein theoretisch 100 Ladestationen erforderlich, aber wo sollen diese rein platzbedarfsmäßig auch installiert werden. Da zwischenzeitlich jedoch auch eine Reihe von Ladestationen wieder freiwird, reduziert sich natürlich auch deren Zahl mehr oder weniger stark, was jedoch nichts daran ändert, dass an eine flächendeckende Versorgung mit Elektrotankstellen schon ganz erheblich höhere logistische Anforderungen gestellt werden müssen als an eine Zapfanlage für konventionellen Sprit. Alternativ dazu könnten auch private Ladestationen eingerichtet werden, wobei diese jedoch weitgehend auf Eigenheimbesitzer beschränkt und den überwiegend in den Ballungsgebieten der Städte und Großstädte lebenden Automobilisten nicht so ohne weiteres zur Verfügung stehen dürften.

Wo sind die "Stromtankstellen"?
Diesbezüglich wird von den Verfechtern der Elektromobilität immer wieder ins Feld geführt, dass man an den Ladestationen die leere Batterie umgehend durch eine dort bereits vorhandene geladene eintauscht und die leere dann zum Wiederaufladen zur Verfügung steht. Aber auch bei dieser Alternative stellt sich die Frage des Raumbedarfs einer derartigen Einrichtung, wobei bereits jetzt schon festgestellt werden muss, dass die Flächendichte dieser Stationen diejenige von Tankstellen mit fossilen Brennstoffen niemals auch nur annähernd erreichen dürfte. Mit anderen Worten ausgedrückt, man kann nicht so einfach ohne weiteres eine „Stromtankstelle“ ansteuern, wenn der „Kraftstoff“ zur Neige geht. Außerdem muss auch das Gewicht einer solchen Batterie berücksichtigt werden, welches mindestens 70 kg, in den meisten Fällen jedoch deutlich mehr beträgt und je nach gewünschter Reichweite sogar weit über 100 kg liegen kann.

Es ist wohl einleuchtend, dass diese Last nicht so ohne weiteres von irgendeiner Person aus- und dann wieder eingebaut werden kann, zumal dafür spezielle Vorrichtungen benötigt werden. Was die Reichweite eines Elektromobils angeht, so schwanken die entsprechenden Angaben in Analogie zu einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor natürlich in Abhängigkeit von der Belastung wie z. B. unterschiedlich hohen Geschwindigkeiten oder das Befahren steiler Bergstrecken und hängt zusätzlich davon ab, auf welche Batteriekapazität man zurückgreift, welche sich natürlich auch gewichtsmäßig niederschlägt. Allgemein geht man heute von maximalen Reichweiten von bis zu 600 km aus, aber es wurde auch schon von 800 oder gar 1000 km berichtet, obwohl die beiden letzteren Angaben in Anbetracht der gegenwärtig angetroffenen Batterietechnik m. E. doch viel zu hoch gegriffen sind und aus werbetechnischen Gründen wohl eher dem avisierten „Idealzustand“ entsprechen dürften.

Obwohl Vergleiche sehr oft mit Vorsicht betrachtet werden müssen, sei dennoch auf einen kürzlich in der Sendung „Markt Check“ in SWR 3 ausgestrahlten Beitrag zur Reichweite von E-Bikes hingewiesen. Da es sich bei den entsprechenden Akkus vermutlich um eine ähnliche Technologie handeln dürfte wie auch im Falle der PKW-Elektromobilität, sei dieser Vergleich einfach einmal erlaubt. Anhand dieses Beispiels wurde aufgezeigt, dass die im Praxistest erzielten Reichweiten sehr weit unter denen der Herstellerangaben lagen. Es darf deshalb berechtigterweise angenommen werden, dass auch die für Elektro-PKW‘s angegebenen Reichweiten mehr oder weniger deutlich den Angaben des Herstellers hinterherhinken.

Für die Lebensdauer einer Lithiumbatterie garantieren z. B. VW und Opel 8 Jahre oder 160.000 km. Nissan wiederum garantiert auch nach 5 Jahren und 100.000 km noch eine Batteriekapazität von 70 %. Im Schnitt sollte eine solche Batterie 1.000 bis 3.000 Ladezyklen aushalten und bequem mindestens 100.000 Kilometer schaffen, wobei im Idealfall sogar bis zu 200.000 Kilometer erwartet werden. Diese Werte dürften sich allerdings zumindest beim augenblicklichen Stand der Technik wohl doch nicht so leicht erreichen lassen, wobei noch hinzuzufügen wäre, dass diesbezüglich wohl auch der Wunsch der Vater des Gedankens gewesen sein dürfte.

Batterietechik hinkt hinterher
Die Ladezeiten richten sich natürlich nach der Größe der Batterie und deren Kapazität und schwanken von „idealisiert“ wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden. Meines Erachtens ist bei Angaben von nur wenigen Minuten allein schon aus Gründen der physikalisch-chemischen Realisierbarkeit (z. B. Hitzeentwicklung bei zu hohen Stromstärken) jedoch äußerste Skepsis angebracht.Basierend auf diesen Fakten lässt sich argumentieren, dass die Batterietechnologie der aktuell zur Verfügung stehenden Technik des Elektroantriebs doch noch ziemlich stark hinterherhinkt, obwohl gerade sie den neuralgischen Punkt dieses alternativen Antriebs bildet.

Den Elektromotor gibt es schon seit dem Jahr 1834, als Hermann Jacobi (1801 – 1874) in Potsdam das erste praxistaugliche Aggregat herstellte. Hingegen dauerte es noch ein ganzes Vierteljahrhundert, bis es 1859 dem Belgier Etienne Lenoir (1822 – 1900) gelang, den ersten Verbrennungsmotor zu bauen, welcher dann im Jahr 1862 von Nikolaus Otto (1832 – 1891) zu dem verfeinert wurde, was wir heute in unseren benzingetriebenen PKW‘s als Otto-Motor unser Eigen nennen. Dass sich der Elektroantrieb in Kraftfahrzeugen, die ja nicht wie die E-Lokomotiven auf eine Starkstromoberleitung zurückgreifen können, bislang nicht bei Kraftfahrzeugen durchsetzen konnte, liegt insbesondere daran, dass sich die heute dafür zur Verfügung stehende Batterietechnik als längst noch nicht genügend reif für die an sie gestellten Anforderungen erwies. Obwohl gerade in den letzten Jahren zweifelsohne enorme Fortschritte in Richtung auf leichtere Batterien mit zum Teil außergewöhnlich hohen Kapazitäten zu verzeichnen sind, wird es noch gut 5 bis 10 Jahre oder mehr dauern, bis entsprechend leistungsfähige Materialien zur Verfügung stehen, die den an sie gestellten Ansprüchen wie Optimierung von Reichweite, Lebens- und Ladedauer, Ladeintervall etc. vollauf genügen.

Ob sich diese dann verbesserte Technik letztendlich auch als „umweltfreundlicher“ erweist, lässt sich zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht vorhersagen, aber eine gesunde Skepsis scheint dennoch angebracht. Deshalb sollen nachfolgend auch noch einige technische Details dieses neuen Typs von Batterie angefügt werden. Für die Produktion von für den Elektroantrieb geeigneten Lithium-Polymerbatterien wird das Alkalimetall Lithium benötigt, welches an der Erdkruste einen Anteil von etwa 0,006 % aufweist und nur in Form seiner Lithiumsalze, jedoch nicht in reiner metallischer Konsistenz angetroffen wird. Es kommt damit etwas seltener als Zink, Kupfer und Wolfram sowie etwas häufiger als Kobalt, Zinn und Blei in der Erdkruste vor. Obwohl Lithium häufiger als beispielsweise Blei auftritt, ist seine Gewinnung durch seine stärkere (ubiquitäre) Verteilung äußerst schwierig und damit auch umso energieintensiver. Die bedeutendsten Lagerstätten weltweit befinden sich in Bolivien, Chile, VR China, Australien und Argentinien.

Die überwiegend am Markt befindlichen Lithium-Polymer-Akkus stellen von der Zellchemie her Lithium-Kobaltdioxid-Akkumulatoren dar. Bei diesen ist allerdings zu berücksichtigen, dass sie mechanisch, elektrisch und thermisch sehr empfindlich sind. Beschädigungen, Überladen, Tiefentladen, zu hohe Ströme, Betrieb bei zu hohen (über 60 °C) oder zu niedrigen Temperaturen (unter 0 °C) und langes Lagern in entladenem Zustand können die Zelle in vielen Fällen schädigen oder gar zerstören. Außerdem können sich Lithium-Polymer-Akkus bei Überladung aufblähen (Gasentstehung durch Zersetzung) und verpuffen, sich möglicherweise auch entzünden, wobei sich allerdings sowohl die Entzündungsgefahr als auch die mechanische Belastbarkeit durch hitzebeständige keramische Separatoren reduzieren bzw. verbessern lassen.

Desaster CO2-Bilanz
Was die „Umweltfreundlichkeit“ des Herstellungsprozesses solcher Materialien angeht, zeigt eine schwedische Studie aus dem Jahr 2017 auf, dass die Produktion der Akkus für Elektro-Autos deutlich umweltschädlicher sein könnte als bisher angenommen und spricht von einem Desaster betreffend der CO2-Bilanz eines Elektroautos. Dies sei anhand eines kurzen Beispiels gezeigt. Damit sich ein Elektro-Auto von der Größe eines Tesla Model S ökologisch rechnet, muss man acht Jahre damit fahren. Das geht zumindest aus einer Studie des schwedischen Umweltministeriums hervor, welche die Produktion der Lithium-Ionen-Akkus von Elektro-Autos genauer unter die Lupe genommen hat und über die auch die Schleswig Holsteinische Zeitungsgruppe (SHZ) berichtet hat.

So entstünden bei der Herstellung pro Kilowattstunde Speicherkapazität rund 150 bis 200 Kilo Kohlendioxid-Äquivalente. Umgerechnet auf die Batterien eines Tesla Model S bezogen, wären das rund 17,5 Tonnen CO2 und damit enorm viel, betrachtet man den jährlichen pro-Kopf-Ausstoß an CO2 in Deutschland von rund zehn Tonnen. Zumindest was die CO2-Bilanz anbetrifft, lohnt sich die Anschaffung eines Elektrofahrzeugs erst nach acht Jahren, denn die Studie rechnet vor, dass ein Automobil mit einem herkömmlichen Verbrennungsmotor acht Jahre gefahren werden könne, bevor es die Umwelt so stark belastet habe wie die Akku-Produktion für ein Tesla Model S, zumal der Stromverbrauch beim Fahren dabei nicht einmal berücksichtigt ist. Aus diesem Grunde fordern Forscher, dass Hersteller und Verbraucher mit kleineren Batterien auskommen müssten, was sich letztendlich auch auf die Reichweite auswirken wird.

Es sei jedoch erwähnt, dass mittlerweile die Produktion von E-Auto-Akkus durchaus Fortschritte macht. So weisen heutige Batterien für Elektrofahrzeuge eine deutlich höhere Energiedichte auf als ihre Vorgängermodelle. Ebenfalls muss der Tatsache Rechnung getragen werden, dass Elektroautos im Gegensatz zu Benzin- und Dieselfahrzeugen zumindest lokal keine Schadstoffe ausstoßen (z. B. Stickoxide oder Kohlenmonoxid). Hierbei sei jedoch eingeflochten, dass die Umweltbelastung dagegen am Ort der Herstellung der Batterien umso höher ausfällt, wie anhand des sogenannten „Ökologischen Fußabdrucks“ ermittelt werden kann (siehe dazu „Grüne Lügen“, Friedrich Schmidt-Bleek, Ludwig-Verlag München, 2014). Man kann deshalb unumwunden behaupten, dass sich die lokal verbesserte Situation betreffend Ausstoß von Kohlendioxid, Kohlenmonoxid (höchstens in Spuren vorhanden) und Stickoxiden (betrifft insbesondere Dieselaggregate) dagegen an anderer Stelle in einer umso schlechteren Umweltbilanz niederschlägt.

Noch zehn Jahre warten?
Zusammenfassend lässt sich deshalb feststellen, dass die wohl bestens ausgereifte Technik des Elektroantriebs – immerhin gibt es diese bereits seit mehr als 180 Jahren – der Technologie der dafür erforderlichen Energiequelle beträchtlich hinterherhinkt. Es dürften deshalb noch gut 5 – 10 Jahre oder sogar noch mehr ins Land fließen bis diese Hysterese beseitigt werden kann. Ob und mit welchem Energieaufwand diese Entwicklung verknüpft sein wird, lässt sich zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht sagen. Es ist allerdings nicht auszuschließen, dass es aufgrund des höheren Herstellungsaufwands zu erheblichen Eingriffen in die Natur kommen könnte (siehe dazu auch den Einschub des „Ökologischen Fußabdrucks“). Dieselben Bedenken betreffen jedoch auch die energieintensive Produktion von Wind- und Solaranlagen, wodurch der Gewinn an „Umweltfreundlichkeit“ bereits wieder zu einem nicht unerheblichen Teil geschluckt wird.

Andererseits könnten nach Optimierung der Herstellungsprozesse für geeignete Elektrobatterien aber auch langlebige, umweltfreundliche und wieder gut rezyklierbare Materialien entstehen. Dies ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch Zukunftsmusik und kein ehrlicherweise auf seine eigenen Fähigkeiten vertrauender Wissenschaftler wird glaubhaft versichern können, wie lange es noch dauern könnte, bis diese verbesserten Materialien letztendlich zur Verfügung stehen. Als aktuell vernünftigste Applikation der Elektromobilität betrachte ich ein Elektrofahrzeug für den Nah- und/oder Stadtverkehr, dessen Batterie dann bequem über Nacht an einer öffentlichen Ladestation, falls verfügbar, wieder aufgeladen werden kann. Probleme mit der Reichweite dürfte es damit kaum geben.

Als Ergebnis der von politischer Seite wie auch seitens der Elektromobil- und Umweltlobby geradezu missionarisch befeuerten Elektromobilität sei daher festgehalten, dass die Anforderungen sowohl bezüglich der Logistik als auch der dazu erforderlichen und geeigneten Batteriematerialien bislang bei weitem noch nicht erfüllt werden können, um von einem wirklichen Durchbruch zu sprechen.
Von einer Euphorie bezüglich einer flächendeckenden Elektromobilität dürften wir deshalb noch mindestens ein ganzes Jahrzehnt, wahrscheinlich jedoch noch viel länger, entfernt sein.

 

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