Elektromobilität im Individualverkehr – Quo Vadis?

Im Titelbild: Tesla mit “Langstrecken-Rucksack” (Batterieanhänger)

“Umerziehung”, unter diesem Schlagwort wurden durch Terrorregimes Massnahmen ergriffen, die abhängige Bevölkerung der herrschenden Ideologie gefügig zu machen, abscheulich war das und zeitlich noch nicht allzu lange her. In der westlich geprägten Welt ging man davon aus, solches überwunden zu haben.

Umerziehung kann auch in sehr sanfter Form daher kommen. Möglicherweise macht die “Sanftheit” solches brandgefährlich. Der Hang – und sanfte Zwang – zur Erziehung des Bürgers zur Anpassung an ein “Mainstream” Verhalten, hat mit solcher Umerziehung zu tun. Die Umerziehung des Bürgers zum energiegerechten und weltenrettenden, von der Obrigkeit (als einzig richtig) diktierten Verhalten ist hierzulande zur Zeit extrem populär und treibt seltsame Blüten. So auch bezüglich der Elektromobilität.

Im Mai dieses Jahres flattert eine Broschüre der SBB ins Haus, wo für ein neues Produkt “Green Class” geworben wird. Green Class, ein Abonnement welches den Zugang zur Bahn und an Bestimmungsorten auch zu individuellen Verkehrsmitteln gewährleistet. Dabei wird besonders hervorgehoben, die Chance der Elektromobilität zu nutzen. Da wird auch gleich die hohe Effizienz und Umweltfreundlichkeit dieser Art der kombinierten Fortbewegung hervorgehoben und mit untenstehender Graphik erläutert.

SBB – Werbung für “Green Card”

 

Auf einen ersten Blick klarer Appell an den Green Card Interessenten und auch ganz allgemein an den Motorfahrzeugbetreiber, die Segnungen der Elektromobilität zu nutzen. Auf einen zweiten, kritischen Blick ist da einiges faul. Warum sollen für die Raffinierung des Treibstoffes für das Dieselfahrzeug 13% der Energie des primär eingesetzten Rohöls aufgewendet werden, während es für den Treibstoff der (gross-) Dieselgeneratoranlage (eine solche wurde gemäss Auskunft SBB angenommen) nur 9% sein sollen? Ein thermische Kraftwerk, welches fossilen Brennstoff in Strom wandelt, welches mit nur 36% Verlust betrieben werden kann (in dieser Darstellung immer bezogen auf die 100% des Primärenergie- Inputs) gibt es nicht und wird es auch in absehbarer Zukunft nicht geben (Carnot lässt grüssen). Eine sehr optimistische Annahme liegt wohl eher bei -46% (oder mehr)! Und so weiter mit der Kette der Verluste welche der Elektromobilität anzulasten sind, wie z. B. für Batterie eher -18% als -8%. Im Endeffekt kommt heraus, dass im Falle der Elektromobilität zwischen 13% und 16% der ursprünglich eingesetzten Energie als Nutzenergie am Rad zur Verfügung stehen, d. h. dieselbe Grössenordnung wie beim Dieselfahrzeug (siehe Tabelle 1)

Obiges ist eine mehr theoretische, auf (Erfahrungs-) Annahmen beruhende “top down” Herleitung.

Im Folgenden soll gezeigt werden, dass auch ein “bottom up” Ansatz mit effektiv aus Feldversuchen ermittelten Verbrauchswerten für Elektromobile, zu demselben Resultat führt. Deren Primärenergieverbrauch bewegt sich in denselben Grössenordnungen bewegt, wie für Verbrennungsmotor getriebene Fahrzeuge. Als Vergleichswert wird in der folgender Herleitung der Verbrauch in “Ölequvalent” (Liter pro 100 km Fahrstrecke) hergeleitet, ein Wert mit welchem jeder eine praktische Erfahrungsbasis hat.

In Tabelle 2 findet sich eine Zusammenfassung der Erkenntnisse aus verschiedenen Praxistests mit E- Mobilen. Markant dabei, die Streubreite der Erfahrungswerte. Offensichtlich ist diese bei E- Mobilen wesentlich grösser als bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (d.h Werkangeben zu effektiven Verbrauch in der Fahrpraxis). Die Verbrauchswerte der E- Mobile hängen nicht nur massgeblich von der Fahrweise ab, sondern auch in ähnlicher Grössenordnung von Batteriezustand, Aussentemperatur und weiteren Einflüssen. Diese Erfahrungswerte umgerechnet in einen äquivalenten Brennstoffverbrauch, welcher zur Generierung der notwendigen elektrischen Energie im Kraftwerk aufgewendet werden muss, findet sich in Tabelle 3.

Auffallend ist die Bandbreite und der Einfluss von kalten Aussentemperaturen. Letzteres lässt sich dadurch erklären, dass einerseits die Hilfsbetriebe wie Heizung etc. zusätzlich Strom konsumieren, während solches im Fahrzeug mit Verbrennungsmotor sozusagen gratis (prozessbedingt) mitgeliefert wird. Zudem nimmt die Leistungsfähigkeit resp. der Wirkungsgrad von Batterien bei kalten Temperaturen rapide ab.

Der Autor fährt seit vielen Jahren einen Diesel- getriebenen grösseren PW, das gegenwärtige Modell (4 Jahre alt) mit 4 Liter Motor und etwa 2 Tonnen Gewicht. Der Dieselverbrauch liegt bei rund 7,2 Liter pro 100 km, dies bei üblicherweise sehr rassiger Fahrweise. Man darf aus den Zahlen ableiten – die meisten der Feldversuche gemäss Tabelle 2 wurden mit Kleinwagen durchgeführt – dass sich keineswegs eine Energieverbrauchsreduktion durch die Elektromobilität herleiten lässt, eher das Gegenteil ist der Fall!

Man mag für die Schweiz diskutieren, dass die Stromproduktion in Zukunft aus Wasserkraft und weiteren erneuerbaren Energiequellen kommen wird. Bereits für den Stromverbrauchermix wie dieser heute besteht – Haushalte, Wirtschaft, liniengebundner Verkehr – werden die produktions- Ressourcen gemäss der laufenden Energiestrategie kaum ausreichen. Es wird auf Import ausgewichen werden müssen, oder man baut einen Park von Gaskraftwerken in der Schweiz auf. Daraus folgt auch, dass jegliche zusätzlichen neuen Stromverbraucher müssten sich auf thermisch erzeugten Strom abstützen, sei dieser lokal generiert oder über Importe bereitgestellt. Man könnte auch argumentieren, der Anteil an Solarstrom müsste erhöht werden. Dies wäre ökologisch (wie auch ökonomisch) ein Rohrkrepierern, denn solcher Strom müsste 2 mal zwischengespeichert werden (Fahrzeuge lädt man üblicherweise nachts) mit der Folge eines katastrophal schlechten ERoEI Wertes solcher Systeme.

Eine Studie, welche die Institutionen PSI/ ETH/ EMPA im Herbst 2017 veröffentlicht haben (“THELMA” opportunities and challanges for electric mobility) weist darauf hin, dass bei der Annahme von 100% Elektromobilität ausgehend vom Fahrzeugpark Schweiz wie im Jahre 2016, die Stromproduktionskapazität der Schweiz verdoppelt werden müsste. Womit wir zurück bei der sanften Umerziehung sind: Die Politik hat die Publikation dieser Studie vor der Abstimmung über das Energiegesetz Referendum (Mai 2017) verhindert.

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Anhang:

Tabelle 1:             Energiebilanz von PW mit Dieselmotor gegen PW mit elektrischem Antrieb                            (Analyse der SBB – Chart).

E-Mob_Tab1

Tabelle 2:             E- Mobile: Effektive Verbrauchswerte aus diversen Testreihen.

E-Mob_Tab2

Tabelle 3:             Ermittelter Energieverbrauch der E-Mobilität umgerechnet in Öl- Equivalent.

E-Mob_Tab3

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7 thoughts on “Elektromobilität im Individualverkehr – Quo Vadis?”

  1. 1) Thermische Wärme – Kraft – Koppelungswerke “erzeugen” nicht nur Strom, sondern auch Prozesswärme, welche integral mitgeliefert wird und nicht einfach als “Verlust” bilanziert werden darf, weil sie stationär genutzt werden kann: Beim mobilen Diesel geht das nicht!
    2) Bei “rassiger” Fahrweise “verbraucht” das Elektroauto wegen seines höheren Gewichts beim Beschleunigen zwar mehr Energie, welche dann aber beim Verzögern teilweise zurückgewonnen werden kann. Mit einem 2 Tonnen schweren 4 – Liter – Diesel geht das nicht!
    3) Auch wenn man Elektrofahrzeuge üblicherweise nachts lädt, kann hierfür auch Solarstrom verlustfrei verwendet werden: Sofern man bei Sonnenschein den fossilen Strom durch Einspeisen von Solarstrom aus dem Netz verdrängt und dadurch den fossilen Strom verlustfrei speichert, kann man diesen zeitlich verdrängten fossilen Strom nachts ökologisch zum Laden der Elektroautos nutzen. Allerdings ist diese virtuelle Speicherung des Solarstroms nur ökonomisch, wenn fossiler Strom durch massive Besteuerung teurer wird als Solarstrom. Den 2 Tonnen schweren 4 – Liter – Diesel kann man nachts aus dem Heizöltank “laden” und dadurch Dieselöl sparen. Das ist sehr ökonomisch, weil man dadurch – genau wie beim Elektroauto – den Treibstoffzoll spart.
    4) Weniger unsinnige Mobilität (Pendeln) hat die beste Energiebilanz.
    5) Velomobilität hat die schlechteste Energiebilanz: Ein gesunder rüstiger Mensch bringt es auf eine Ausdauerleistung von höchstens 200 Watt, er baucht also zur “Erzeugung” einer Kilowattstunde fünf Stunden! Bei einem Stundenlohn von CHF 20.- kostet anthropogene Energie mithin CHF 100.- /KWh.

  2. Die Argumente 1)…5) sind von theoretischer Natur und klammern grundlegende Realitäten weitgehend aus. Daher bedürfen sie einer Gegendarstellung.
    Zu 1): Mit Wärme-Kraft-Kopplung kann nur dann eine hohe Effizienz erzielt werden, wenn diese möglichst stabil bei Volllast betrieben wird und der Wärmebedarf synchron zum Strombedarf anfallen würde. Jahreszeitlich ist dies allerdings nicht der Fall. Es bedürfte zudem eine Fernwärme Infrastruktur mit grossen Speichern, die es heute kaum gibt.
    Zu 2): Die aufgrund der schweren Batterie um rund 30% grössere Masse eines e-Autos erhöht dessen Energieverbrauch grundsätzlich, nur im besten Falle kann dieser energetische Nachteil durch Rekuperation beim Bremsen kompensiert werden. Mit einem leichteren effizienten Dieselfahrzeug (oder Hybrid-Fahrzeug) kann effektiv an Gesamtenergie gespart werden, nicht so mit e-Autos, obwohl das sogar behördlich dauer-suggeriert wird.
    Zu 3): Thermische Stromerzeugung erreicht nur eine hohe Effizienz, wenn diese stabil bei optimalem Betriebspunkt gehalten werden kann. Dies widerspiegelt sich in der Tatsache, dass in DE trotz massiv subventioniertem Ausbau von Wind- und Solarstrom mit auf Jahresmittel berechneten Anteil von über 20% die CO2 Emissionen bisher kaum gesenkt werden konnten. Thermische Kraftwerke müssen zur Netzstabilisierung und Sicherstellung der jederzeitig stabilen Versorgung weitgehend in energetisch ineffizientem Modus mitbetrieben werden. Bei selektivem Abend-Nachtbetrieb für das Laden von Batterien würde sich dieser Umstand sogar noch verschärfen. Ein Laden von Batterien für e-Autos aus dem „Heizöltank“ durch Betrieb eines lokalen (Diesel-) Generators ist mit allen Zusatzverlusten geradezu ein energetischer Unsinn gegenüber direktem Betrieb des Dieselmotors im Auto. Das Argument, damit gezielt Treibstoffzölle zu umgehen, die den Bau- und Unterhalt von Strassen finanzieren, würde an bewussten Steuerbetrug grenzen. Wenn e-Autos so keine Abgaben an Strasseninfrastruktur leisten, dann könnten gleichwertig Diesel-Autos mit leichtem Heizöl (=Diesel) betrieben werden, letzteres ist aber qualifizierter Steuerbetrug.
    Zu 4): Wer soll für einzelnen bestimmen, wann wie und wieviel Mobilität für ihn „Sinn“ mache? Eine planwirtschaftliche Energie-Behörde vielleicht?
    Zu 5): Velo-Mobilität macht nicht nur ökologisch, sondern sogar ökonomisch Sinn, allerdings nur wenn angebracht und dem eigenen Wohlbefinden zuträglich, ist doch davon ein positiver Effekt auf Gesundheit und damit auf allgemeine Gesundheitskosten gegeben.

  3. Jeder Ingenieur und Techniker, der seine Ausbildung ernst genommen hat, dürfte beim Gebrauch von Wörtern wie “Verlustfrei” zusammenzucken und graue Haare oder Bauchschmwerzen oder beides bekommen. Die Verluste beim E-Mobil sind erheblich ujnd erreichen, wenn man die ganze Kette vom Kraftwerk über die Leitungen bis zur Wallbox und dann in der Batterie selbst betrachtet, locker mehr als 25 %. Allein in der Batterie kann der Verlust je nach Zustand und Alter an die 5-10 % erreichen, und wenn das Auto längere Zeit steht, evtl. sogar bei Kälte, tritt auch noch eine erhebliche Selbstentladung auf.

  4. Ihr Kommentar ist weder eine “Replik” noch eine “Gegendarstellung” zur Frage, ob die Energiebilanz eines Elektrofahrzeugs besser oder schlechter sei als diejenige eines Dieselfahrzeugs:
    1) Auch wenn Sie die W-K-Koppelung schlechtreden, bleibt die Tatsache, dass ceteris paribus die W-K-Koppelung unter allen Betriebsbedingungen einen höheren Wirkungsgrad aufweist als ein einfacher Dieselgenerator ohne W-K-Koppelung. Obendrein habe ich nicht von “Fernwärme”, sondern von “Prozesswärme” geschrieben: Kennen Sie den Unterschied oder muss ich Ihnen dies erklären??
    2) Dass Rekuperation bei Hybridfahrzeugen auf ebenen verkehrsarmen Autobahnen kaum etwas bringt, bei Berg-und-Talfahrten aber recht viel, ist nicht nur Theorie, sondern inzwischen unbestrittene praktische Erfahrung. Bitte erklären Sie mir, warum dies ceteris paribus bei Elektrofahrzeugen nicht zutreffen soll!
    3) Dass fossiler Strom nach Ihrer (irrigen) Ansicht nur bei Volllast mit “hohem” Wirkungsgrad erzeugt werden kann, ist völlig irrelevant: Es geht hier um die Frage, ob die Doppelspeicherung, mit welcher PV zum Aufladen von Elektroautos zur Nachtzeit verwendet werden kann, ökologisch und ökonomisch sinnvoll sei. Mit meinem Vorschlag, dass dies mittels virtueller Speicherung durchaus möglich sei, sofern man fossilen Strom massiv besteuere, haben Sie sich gar nicht auseinandergesetzt: Muss ich Ihnen erst erklären, wie dies funktioniert?? Meine Glosse, wonach man Dieselfahrzeuge bei Nacht und Nebel aus dem Heizöltank “aufladen” könne, haben Sie in den falschen Hals gekriegt: Ich wollte damit aufzeigen, dass Elektrofahrzeuge derzeit keinen nennenswerten Beitrag an die Infrastrukturkosten des Strassennetzes leisten. Weil Sie (nicht ich) die dezentrale Stromerzeugung mit Dieselgeneratoren ins Spiel brachten, möchte ich anmerken, dass insbesondere bei dieser Technologie die W-K-Koppelung wichtig wäre: Die Schweiz verfügt schon heute über grosse Tanklager für den Notfall, in vielen Häusern gibt es bereits grosse Heizöltanks. Diesel statt Gas würde uns von Putins Launen abhängig machen: Niemand liefert der Schweiz Gas, sobald es im eigenen Land knapp wird. Probleme gäbe es aber auf jeden Fall bei der Schalldämpfung.
    4) Angesichts des überbordenden Verkehrsaufkommens in der Schweiz liegt hier das grösste Sparpotential in der Vermeidung unnötiger Mobilität. Hierfür dürfte man den ÖV nicht weiter subventionieren und müsste fossile Treibstoffe massiv (!) besteuern. Die freie Wahl des Verkehrsmittels müsste allerdings weiterhin gewährleistet sein, aber jede Freiheit hat eben ihren Preis!
    5) Velofahren ist eine typische Flattermobilität, deren Infrastrukturkosten auch bei schlechtem Wetter anfallen. Weil die Strassen nicht als Fitnesscenter zweckentfremdet werden sollten, kann ich Ihre Argumentation nicht nachvollziehen. Übrigens: Velofahrer werden nicht älter, sie sehen nur älter aus!

  5. Das Thema Auto ist emotional und wird es auch lange bleiben.
    Und Elektrovelos machen aber wahrscheinlich mehr Sinn als Gas Velos und lassen ihre Fahrer auch jünger und fitter aussehen, als sie wirklich sind!
    Wir werden in Zukunft daher weitere ganz spannende Diskussionen erleben, wenn er darum gehen wird, den CO2 Ausstoss der von uns Menschen so geschätzten und geliebten freien Mobilität erheblich zu reduzieren …

  6. Flüssiggas ist ein “Koppelprodukt”, welches bei der Raffination von Erdöl zwangsläufig anfällt und früher abgefackelt wurde, weil seine Nutzung unrentabel war. Inzwischen gibt es eine Infrastruktur zur Nutzung von Flüssiggas und Erdgas, welche zumindest attraktiver ist als die Speicherung von Flüssiggas für dessen mobile Nutzung:
    Online-Gaskraftwerke (W-K-Koppelung!), Gasheizungen und dezentrale W-K-Koppelung- Kleinkraftwerke haben eine höhere Energieeffizienz und benötigen keine (mobilen) Speicher.
    Auch Gasautos sind nur ökonomisch, solange sie (fast) keinen Beitrag an die Infrastrukturkosten des Strassennetzes leisten müssen.
    ÜBRIGENS: Elektroautos haben in der Schweiz endlich den Beweis erbracht, dass Frauen intelligenter sind als Männer: Der Swiss Tesla Owners Club (STOC) zählt rund 900 Mitglieder, von denen nur rund 50 weiblichen Geschlechts sind..

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