Elektroautos: Innovative Technik für umweltfreundliche Mobilität

Verbrauchs- und geräuscharm, umweltfreundlich und innovativ: Die Anzahl an Elektrofahrzeugen in Deutschland, aber auch die der Elektrofahrzeuge weltweit steigt stetig! Wir informieren über die Vor- und Nachteile von elektrischen Autos, ihre Betriebsweise und ihren Verbrauch. Zudem geben wir Antworten auf Fragen, die sich Interessierte vor der Anschaffung eines E-Autos stellen, etwa zu Herstellern und Preisen.

Elektroautos: Definition und Funktionsweise

Elektroautos oder eAutos sind Kraftfahrzeuge, die mithilfe von Elektromotoren angetrieben werden. Die dafür benötigte Energie erzeugt in der Regel eine wiederaufladbare Batterie. Die internationale Bezeichnung für Elektroautos ist (Battery) Electric Vehicle, kurz (B)EV. Per Definition werden elektrische Autos ausschließlich von einem Elektromotor, einem sogenannten Akkumulator, angetrieben. Auf dem Markt sind aktuell auch sogenannte Hybride stark verbreitet, die zusätzlich zum elektrischen Akkumulator über einen klassischen Verbrennungsmotor verfügen.

Die Vor- und Nachteile von Elektroautos auf einen Blick

Emissions-, geräusch- und verschleißarm, günstig im Verbrauch und in der Wartung: Viele Vorteile sprechen für Autos mit Elektroantrieb. Ihnen gegenüber stehen unter anderem die noch relativ hohen Anschaffungskosten sowie eine verhältnismäßig geringe Reichweite. Wir haben die Vor- und Nachteile von E-Autos zusammengetragen:

Vorteile

Nachteile

Umweltfreundlich
Durch den elektrischen Antrieb fahren E-Autos lokal emissionsfrei, d. h. sie produzieren kein umweltschädliches Kohlenstoffdioxid (CO2). Stammt der zum Laden des Akkus genutzte Strom aus erneuerbaren Energien, fährt das Elektroauto – abzüglich der Ressourcen, die bei der Fahrzeugherstellung aufgewendet werden – sogar vollständig emissionsfrei.

Relativ hoher Kaufpreis
Noch sind Elektroautos im Vergleich zu Fahrzeugen mit Benzin- oder Dieselmotor vergleichsweise teuer. Verantwortlich dafür sind vor allem die momentan noch recht hohen Batteriekosten. Dank laufender Forschungsfortschritte werden die in E-Autos verbauten Akkus jedoch nicht nur immer leistungsfähiger, sondern auch günstiger in der Herstellung. Eine gesteigerte Reichweite sowie ein wettbewerbsfähigerer Anschaffungspreis sind nur eine Frage der Zeit.

Geringere Betriebs- und Unterhaltskosten
Elektroautos sind sowohl verbrauchs- als auch wartungsarm. Im Vergleich zu Benzinern damit auf lange Sicht sparsamer , auch wenn ihre Anschaffung aktuell noch mit höheren Kosten verbunden ist als die eines herkömmlichen Wagens. Eine Stromladung für ca. 100 km kostet nur rund die Hälfte dessen, was ein motorbetriebenes Auto auf derselben Strecke kostet. Durch den geringeren Verschleiß fallen bei E-Autos zudem geringere Wartungs- und Servicekosten an. Elektroautos, die bis zum Jahr 2020 gekauft werden, sind die ersten fünf Jahre zudem von der KFZ-Steuer befreit.

Geringere Reichweite
Im Vergleich zum herkömmlichen Motor sind die Batterien eines Elektroautos weniger leistungsstark bzw. decken eine geringere Reichweite ab. Trotz Rekuperationstechnologie, dank derer sich der Akku im Fahrbetrieb selbst wieder auflädt, müssen die Batterien von E-Autos nach relativ kurzer Zeit ans Stromnetz angeschlossen werden. Aktuell werden in E-Autos vor allem Lithium-Ionen-Batterien verbaut. Die durchschnittliche Reichweite bei Elektroautos beträgt je nach Fahrzeugmodell 120 bis 200 km. Studien zeigen jedoch, dass in Deutschland pro Tag durchschnittlich nur zwischen 40 und 60 km zurückgelegt werden.

Gutes Fahrgefühl, hohe Dynamik
Bedingt durch die Funktionsweise des Antriebs liegt bei Elektroautos direkt das volle Drehmoment an. Daher fahren sich auch kleinere Wagen sehr spritzig und dynamisch. Fahrgeräusche als auch -vibrationen fallen geringer aus als bei Autos mit Verbrennungsmotor. Dank der sogenannten Rekuperation (Bremskraftrückgewinnung), durch die sich der Akku im Fahrbetrieb selbst wieder auflädt, fahren E-Autos bremsarm. Besonders im Stop-and-Go-Verkehr ist das sogenannte „One-Pedal-Feeling” ein angenehmer Nebeneffekt: Sobald der Fahrer den Fuß vom Gaspedal nimmt, verzögert das Fahrzeug dank der Rekuperation so stark, dass Bremsen mitunter gar nicht mehr nötig ist.

Hohe Batterie-Ladedauer
Die durchschnittliche Ladedauer einer Elektroauto-Batterie kann an der haushaltsüblichen Steckdose bis zu acht Stunden dauern. Ein flächendeckendes Netz an öffentlichen (Schnell-)Ladestationen soll hier Abhilfe schaffen. Mehr als 14.000 Kraftstoff-Tankstellen stehen aktuell rund 13.500 öffentliche Ladepunkte, verteilt auf 6.700 Ladesäulen deutschlandweit – vor allem in Metropolregionen – gegenüber (Stand: September 2018). Bis 2020 soll das Netz auf rund 35.000 weltweite Ladestationen ausgebaut werden. Ein europaweites Ladenetzwerk soll auch längere Strecken mit dem Elektroauto sorgenfrei befahrbar machen.

Umweltfreundlicher & unabhängig von Kraftstoffpreisen
Fahrzeuge, die mit Strom statt Benzin oder Diesel betrieben werden, fahren nicht nur umweltschonender, sondern auch unabhängig von steigenden Kraftstoffpreisen. Durch die Rekuperation wird zudem kostenlos Energie beim Bremsen zurückgewonnen. In Zukunft sollen ausgediente Elektroauto-Batterien auch vermehrt als mobile Speicher für Sonnen- und Windenergie weiterverwendet werden. Damit könnten Elektroautofahrer ihren eigenen Strom produzieren oder ihn bei Bedarf zurück ins Netz speisen.

Geringe Batterie-Lebensdauer
Die Lebensdauer der in Elektroautos verbauten Lithium-Ionen-Batterien ist begrenzt – im Schnitt hält ein E-Auto-Akku 1.000 bis 3.000 Ladezyklen. Wie der Akku im Handy verliert auch die E-Auto-Batterie mit der Zeit an Ladekapazität. Früher oder später macht sich dies an einer abnehmenden Reichweite bemerkbar. Geht man von einer Reichweite von 100 km pro Aufladung aus, hat ein E-Auto-Akku eine Lebensdauer von rund 100.000 Tachokilometern. Je nach Nutzungsintensität des Fahrzeugs bedeutet dies eine Akku-Lebensdauer von ca. fünf bis zehn Jahren. Die Forschung entwickelt jedoch immer leistungsstärkere Akkus und Batterien, die beispielsweise als externe Stromspeicher für Privathaushalte weiterverwendet werden können.

Geräuscharm
Statt auf einem Verbrennungsprozess, wie bei Elektromotoren, basiert die Kraftentwicklung bei E-Autos auf Elektromagnetismus. Elektroautos fahren daher geräuscharm – vor allem bei niedrigem Tempo. Damit tragen sie zu einer Reduktion des Verkehrslärms bei, sind jedoch durch das Fehlen des Motorengeräuschs für andere Verkehrsteilnehmer weniger gut hörbar.

Wetterfühligkeit
Elektroautos fahren unabhängig von der Wetterlage zuverlässig. Sehr winterliche, d. h. kalte Temperaturen reduzieren jedoch die Kapazität und damit die Reichweite von Elektroauto-Akkus. Auch der Betrieb der Autoheizung im Winter oder der Klimaanlage im Sommer schmälert die Akkuladung.

Vorreiter & Imageträger
Wer sich ein Elektrofahrzeug anschafft, leistet dank einer modernen und nachhaltigen Lebensführung nicht nur einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz. Als „Early Adopter“ sind E-Auto-Fahrer auch gesellschaftliches Vorbild und tragen dazu bei, das Thema Elektromobilität positiv zu besetzen und einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen.

Verfügbarkeit
Noch ist sowohl die Auswahl an Elektroauto-Modellen als auch die Zahl der anbietenden Händler begrenzt. In Deutschland waren im Januar 2017 knapp 55.000 Elektrofahrzeuge gemeldet, doch die Tendenz ist steigend. Als E-Auto-Vorreiter in Europa gelten die Niederlande, Norwegen und Frankreich. Finanzielle Anreize machen die Anschaffung eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs jedoch für immer mehr Käufer interessant.

Wissenswertes zur Geschichte des Elektroautos

Auch, wenn Elektroautos für Innovation im Bereich der Mobilität stehen: Ihre Geschichte reicht viel weiter zurück als man annehmen könnte! Das erste Elektrofahrzeug wurde bereits Mitte des 19. Jahrhunderts im schottischen Aberdeen entwickelt. Damit war sein Erfinder, Robert Anderson, seiner Zeit weit voraus, denn Autos mit klassischem Verbrennungsmotor bevölkerten die Straßen ab dem ausgehenden 19. Jahrhundert. Der erste praxistaugliche, von Carl Benz entwickelte Motorwagen wurde erst 1886 zum Patent angemeldet.

Die Grundlage für den Elektroantrieb legte Michael Faraday im Jahre 1821, indem er bewies, dass durch Elektromagnetismus eine kontinuierliche Rotation erzeugt werden kann. In der Anfangszeit der Kraftfahrzeuge waren Autos mit elektrischem Antrieb ihren dampfbetriebenen Konkurrenten weit voraus und spielten bis ins erste Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts eine wichtige Rolle für die Mobilität, insbesondere im Stadtverkehr.

Das erste bekannte Elektroauto aus Deutschland war der Flocken Elektrowagen, der 1888 von der Maschinenfabrik A. Flocken in Coburg entwickelt wurde. Ab ca. 1910 wurden Elektroautos schließlich zunehmend von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor verdrängt. Gründe dafür waren die im Verhältnis geringere Reichweite von E-Autos sowie das steigende Angebot an billigem Öl für die Herstellung von Vergaserkraftstoffen.

Fast ein Jahrhundert lang fristeten elektrisch betriebene Autos daher ein Nischendasein. Erst ab Ende der 1990er-Jahre wurde wieder verstärkt an neuen Akku-Technologien und Antriebsmöglichkeiten geforscht. Gründe dafür liegen zum einen in der zunehmenden Luftverschmutzung bzw. dem wachsenden Bewusstsein für die Notwendigkeit des Klimaschutzes, zum anderen in der Endlichkeit der Ressourcen, die für die Herstellung von Kraftstoffen für Verbrennungsmotoren benötigt werden.

In den letzten Jahren wurden immer wieder Fragen der Sicherheit von Elektroautos aufgeworfen. Inzwischen haben sich aber bei den Herstellern von Elektroautos signifikante Verbesserungen beim Bau der Elektrofahrzeuge ergeben. Elektroautos sind nicht unsicherer als herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.

Verbrauch & Wirkungsgrad von Elektroautos

Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis der zugeführten Energie zur Nutzenergie. Im Falle von Elektroautos also das Verhältnis zwischen der durch den Akku zur Verfügung gestellten Energie und der entsprechenden Leistung des Fahrzeugs.

  • Generell zeichnen sich E-Autos durch einen geringen Energieverbrauch im Verhältnis zu einem hohen Wirkungsgrad aus. Dieser liegt bei E-Autos bei bis zu 90 %, bei Verbrennungsmotoren nur bei ca. 40 %.
  • Die Strombetankung eines Elektromotors kostet nur einen Bruchteil dessen, was eine Tankfüllung für eine vergleichbar lange beim Benzin- oder Diesel-Fahrzeug kostet.
  • Dem hohen Kaufpreis stehen bei E-Autos daher die deutlich günstigeren Kosten für Unterhalt und Betrieb gegenüber. Durch Rekuperation wird zudem kostenlos Energie beim Bremsen zurückgewonnen.
  • Darüber hinaus sind Elektroautos maßgeblich verschleißärmer und sparen damit Wartungs- und Servicekosten ein.
  • Stromer sind zudem in den ersten fünf Jahren nach Anschaffung KFZ-Steuer-befreit, sofern sie bis zum Jahr 2020 gekauft wurden. Auch die Wartungs- und Reparaturkosten fallen im Durchschnitt geringer aus als bei einem motorbetriebenen KFZ.

Wie groß ist die Reichweite von Elektroautos?

Die Reichweite eines Elektroautos, d. h. die Strecke, die das Auto mit einer Akkuladung zurücklegen kann, hängt von unterschiedlichen Faktoren ab, u. a.

  • Geschwindigkeit
  • Außentemperatur
  • Fahrstil
  • Streckenbeschaffenheit
  • eventuelle zusätzliche Strom-Verbraucher wie Heizung oder Klimaanlage

Die Herstellerangabe stellt die optimale Reichweite der Elektroautos dar, die in der Regel jedoch nur unter Laborbedingungen erreicht wird. In der Praxis schafft ein E-Autos meist nur zwei Drittel dieser Richtwerte.

Die durchschnittliche Reichweite eines Elektroautos beträgt rund 120 bis 160 km. Studien belegen, dass in Deutschland täglich nur ca. 40 bis 60 km mit dem Pkw zurückgelegt werden. Nur 4 % der Bevölkerung fahren mehr als 160 km pro Tag. Eine mit der hierzulande noch relativ geringen Ladestationen-Dichte einhergehende „Reichweitenangst“ ist daher unbegründet.

Weniger Emissionen, mehr Klimaschutz: Warum Elektroautos umweltfreundlicher als Benziner oder Dieselfahrzeuge sind

Da Elektroautos für den Antrieb keine Emissionen bilden, sind sie deutlich umwelt- und ressourcenschonender als Autos mit herkömmlichem Verbrennungsmotor. Für ihren Betrieb wird kein Erdöl in Form von Benzin oder Diesel benötigt, folglich wird während der Fahrt auch kein umweltschädigendes CO2 ausgestoßen.

Durch die flächendeckende Verbreitung von elektrischen Fahrzeugen ließe sich die gesamte CO2-Bilanz maßgeblich verbessern. Doch auch bei der Erzeugung des Stroms, den E-Autos als Antrieb benötigen, sollte ein Umdenken stattfinden, um das Autofahren in Zukunft noch klimafreundlicher zu gestalten. Aktuell wird ein Großteil des zur Verfügung gestellten Stroms in Deutschland noch aus Kohle- und Gaskraftwerken gewonnen. Der Anteil erneuerbarer Energien liegt derzeit bei rund 30 % – Tendenz steigend.

Herstellung und Recycling von E-Auto-Batterien

Zwar ist die Umweltbelastung durch Elektroautos selbst geringer als durch Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, allerdings bedarf es für die Herstellung der antreibenden Lithium-Ionen-Akkus eines. In einer Batterie kommen im Durchschnitt rund drei Kilogramm Lithium als Ladungsträger zum Einsatz. Zudem werden Schwermetalle wie Nickel, Mangan und Kobalt als Elektrodenmaterialien verarbeitet.

 „Die Gewinnung und Verarbeitung der in den Batterien verwendeten Metalle ist mit Treibhausgas- und Schadstoffemissionen verbunden. Aus ökologischen als auch ökonomischen Gründen ist es daher wichtig, schnellstmöglich effiziente Recyclingverfahren für ausgediente E-Auto-Batterien zu entwickeln und zu etablieren.“, so Diplom-Physiker Julius Jöhrens vom Institut für Energie- und Umweltforschung (IFEU).

Gibt es eine Garantie für die Batterie von Elektroautos?

Auch wenn sich in Sachen ReManufacturing und der Weiternutzung von E-Auto-Batterien bereits viel getan hat: Es wird weiter mit Hochdruck daran geforscht, Elektroauto-Batterien möglichst lange nutzbar zu machen bzw. sie umweltfreundlich recyclen und schlussendlich entsorgen zu können. Die Hersteller geben auf die Lebensdauer der verbauten Batterien unterschiedlich lange Garantiezeiten. Beim eGolf sind es ebenso wie beim Tesla Modell S acht Jahre. Anhaltspunkt für die Endlichkeit der optimalen Batterieleistung geben zudem die verbrauchten Kilowattstunden bzw. die gefahrenen Kilometer. Die Richtwerte liegen hier bei den meisten E-Auto-Modellen zwischen 100.000 und 200.000 km.

Ein zweites Leben für E-Auto-Akkus als externer Stromspeicher

Mit zunehmender Nutzung sinkt die Ladekapazität der Lithium-Ionen-Akkus, Reichweite bzw. Leistungsfähigkeit des Elektroautos nehmen ab. Autobatterien, deren Ladekapazität bei weniger als 70 bis 80 % liegt, sind für den Gebrauch als Elektroauto-Antrieb nicht mehr effizient genug. Doch sie lassen sich vor der endgültigen Entsorgung auf effiziente Weise anderweitig weiterverwenden, etwa als Speichermedium für Strom aus Wind- oder Solarparks oder als Stromspeicher in Privathaushalten. Bei Bedarf speisen die Akkus den gespeicherten Strom ins Netz zurück. Der Verband der Elektrotechnik geht von einer erweiterten Lebensdauer von mehr als 20 Jahren aus.

Welche Stecker-Typen gibt es bei Elektroautos?

Weltweit haben Elektroautos verschiedene Stecker-Typen. Das liegt an den unterschiedlichen Stromnetzen und Standardsystemen. In Deutschland und Europa sind Ladestecker vom Typ 2 die Norm. Sie sind an den meisten Ladestationen vorzufinden. Die dreiphasigen Stecker erreichen im privaten Raum Ladeleistungen bis 22 kW (400 V, 32 A), an öffentlichen Ladesäulen bis zu 43 kW (400 V, 63 A).

Elektroauto-Kauf: Überblick über Hersteller, Preise und Kosten

Mehr und mehr Autofahrer erwägen im Zuge des wachsenden Klima-Bewusstseins den Kauf eines Elektroautos. Mittlerweile ist jeder vierte Autobesitzer dazu bereit, auf ein Elektroauto umzusteigen. Anfang 2017 waren in Deutschland bereits 55.000 Elektrofahrzeuge gemeldet. Auch wenn vieles für ein Umdenken und ein Umsatteln auf die umweltfreundliche Alternative zum Benziner oder Diesel spricht: Noch liegen die Elektroauto-Preise über dem Niveau von Pkws mit Verbrennungsmotor. Grund dafür sind in erster Linie die hohen Kosten für die Herstellung der E-Auto-Batterie.

Mit wachsender Attraktivität umweltfreundlicher Fortbewegung steigt die Nachfrage nach batteriebetriebenen Fahrzeugen, was die Preise für Elektroautos auf Dauer senken wird. Je nach Hersteller liegen die Anschaffungskosten für ein E-Auto bei ca. 30.000 Euro aufwärts. Bezuschusst von der Bundesregierung sind jedoch auch einzelne Modelle für unter 20.000 Euro zu haben, etwa der Nissan Leaf ab etwa 18.300 Euro oder der Renault Zoe, der mit ca. 16.500 Euro das günstigste Elektroauto Deutschlands ist.

Unterschiedliche Fördermittel bieten sowohl für die Automobilindustrie als auch für den Konsumenten Vorteile bei der Produktion bzw. der Anschaffung von eFahrzeugen. Bei reinen Elektroautos liegt die staatliche Förderung beim E-Auto-Kauf bei rund 4.000 Euro. Viele Hersteller geben zusätzlich zur offiziellen staatlichen Prämie sogar noch weitere Preisnachlässe. Händler locken mit attraktiven Prämien für Verbrenner im Tausch gegen Hybrid- oder Elektrofahrzeuge.

Elektroauto anschaffen: Akku kaufen oder mieten?

Wer mit dem Gedanken spielt, ein Elektroauto anzuschaffen, steht früher oder später vor der Frage: Sollen Auto und Akku zusammen gekauft werden oder wird die Batterie nur vom Hersteller gemietet? Wer Auto und Akku zusammen kauft, zahlt dementsprechend mehr als derjenige, der die Batterie nur mietet oder least. Dafür entfallen die monatlich zu leistenden Fixkosten für die Akku-Miete. Bezahlt wird mit eigener Batterie nur der Strom, der zum Laden benötigt wird.

Bei sachgemäßer Ladung kann ein E-Auto-Akku etwa acht bis zehn Jahre lang genutzt werden. Es lohnt sich, darauf zu achten, ob die zum Fahrzeug gekaufte Batterie für bidirektionales Laden ausgelegt ist und damit als Stromspeicher, z. B. für Solarenergie, genutzt werden kann.

Der monatliche Miet- oder Leasing-Preis für E-Auto-Batterie orientiert sich an der jährlichen Fahrleistung. Im Falle eines Defekts wird die Batterie jedoch kostenfrei ersetzt. Schäden an Miet- oder Leasing-Akkus übernimmt unter Umständen auch die Versicherung.

Strom, Steuer, Wartung: Diese Kosten fallen bei Elektroautos an

In der Anschaffung momentan noch teuer, im Verbrauch jedoch bereits günstiger als Benziner- oder Diesel-Fahrzeuge: E-Autos gehört die Zukunft. Durch die sinkenden Preise für die Herstellung der Akkus wird sich Elektromobilität zukünftig auch für die breite Masse lohnen.

  • Lagen die Kosten für die Ladung einer E-Auto-Batterie im Jahr 2017 noch bei 169 Euro pro Kilowattstunde, soll der Preis bis 2030 auf 57 Euro pro Kilowattstunde sinken (Bloomberg). Entsprechend wird auch der Anteil der aktuell hohen Batteriekosten an den Gesamtkosten eines Elektroautos deutlich sinken.
  • Anders als bei Autos mit Verbrennungsmotor gibt es bei Elektroautos kaum Verschleißteile – Kosten für Öl-, Filter- oder Zündkerzenwechsel entfallen. Die Bremsbeläge verschleißen deutlich langsamer. Empfohlen wird einmal im Jahr eine Inspektion beim Hersteller. Die Wartungskosten bei E-Autos fallen jedoch etwa um ein Drittel geringer aus als bei Benzinern oder Diesel-Fahrzeugen.
  • Ein Kostenfaktor, der früher oder später ins Gewicht fällt, ist der Akku. Im Laufe der Nutzungsdauer nimmt die Akkuladekapazität und mit ihr die Reichweite des Elektroautos ab. Im Durchschnitt ist ein Kapazitätsverlust von 10 bis 40 % im Laufe von etwa acht Jahren zu erwarten. Dennoch rechnen viele Hersteller wie BMW oder Toyota bei einer jährlichen Fahrleistung von rund 20.000 km mit einer Akku-Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren.
  • Elektroautos fahren 10 Jahre lang steuerfrei. Die Versicherungskosten staffeln sich nach Regionalklassen, Schadenfreiheit und anderen individuellen Merkmalen. Wer sich für eine Vollkasko-Versicherung entscheidet und einen Umweltbonus erhält, zahlt in etwa so viel wie für ein Auto mit Verbrennungsmotor.
  • Am günstigsten laden Stromer in der Regel an der heimischen Steckdose oder der Wallbox. Ist der Verbrauch bekannt, ist die Berechnung der Strom-Kosten auf 100 km einfach: So liegt der Verbrauch beim Nissan Leaf beispielsweise bei etwa 15 bis 17 kWh pro 100 km. Bei einem Strompreis von 29,6 Cent/kWh kosten 15 kWh damit 4,44 Euro – und damit deutlich weniger, als ein Fahrzeug mit Benzin- oder Dieselmotor auf derselben Strecke an Kraftstoff verbrauchen würde.