Elektroautos und ihre Batterien

Man liest es immer wieder: Die Akkus sind die Achillesferse aller aktuellen Elektroautos.
Sie sind schwer, nehmen Platz weg, und vor allem: Sie sind sehr, sehr teuer. Bei vielen Elektroautos ist die Batterie für mindestens ein Drittel des Kaufpreises verantwortlich, teils ist es sogar die Hälfte.
In diesem Artikel soll es um verschiedene Batterietechnologien und ihre Vor- und Nachteile gehen, außerdem um Finanzierungskonzepte, die die Autohersteller ersonnen haben.

Grundwissen
Hier zunächst einige wichtige Fachbegriffe und Grundlagen rund um das Thema Akkumulatoren:
Die Energiedichte beschreibt, wie viel Kapazität pro Masse in einem Akku untergebracht werden kann. Sie gibt also einen Vergleichwert an, der besagt, wie schwer Akkus bei gleicher Kapazität sind.
Unter Leistungsdichte versteht man die Energie, die pro kg Batteriegewicht gleichzeitig abgerufen werden kann. Starke Elektromotoren benötigen beim Beschleunigen recht viel Energie auf einmal, was bei älteren Akkutypen dazu führt, dass mehr Akkus eingebaut werden müssen, um sie beim Beschleunigen nicht zu überlasten.
Zu beachten ist, dass manche Batterietypen bei starker Beanspruchung unerwünscht reagieren: Der Innenwiderstand des Akkus erhöht sich. Dadurch wird die Batterie noch heißer, als sie bei der hohen Leistungsabgabe ohnehin schon würde, und der Energieverlust erhöht sich, d. h. die Batterie kann weniger von ihrer eigentlichen Kapazität an den Motor abgeben, die Reichweite verringert sich.
Ladezyklen sind die Anzahl der kompletten Ladungen (von komplett leer auf ganz voll), die bei einem Akku durchgeführt werden können, bis seine Kapazität auf einen bestimmten Wert abgesunken ist. Sie beschreiben also (zum Teil) die zu erwartende Lebensdauer des Akkus.
Leider ist der Bezugswert nicht immer einheitlich; teils wird von 75% der ursprünglichen Kapazität ausgegangen, teils von 80%. Der 80%-Wert scheint weiter verbreitet zu sein; häufig fehlt aber jegliche Angabe, auf was sich die Ladezyklen eigentlich beziehen.
Dabei ist zu beachten, dass ein Ladezyklus eine komplette Ladung beschreibt. Wird die Batterie also an einem Tag zur Hälfte leergefahren, dann wieder aufgeladen, und am nächsten Tag wieder, dann entspricht das insgesamt einem Ladezyklus, nicht zweien. Es geht nicht um die Frage „Wie oft kann ich den Akku ans Ladegerät hängen?“, sondern um die Frage „Wie oft kann der Akku komplett geladen werden?“
Da heutige Batteriekonzepte nicht mehr mit dem Memory-Effekt zu kämpfen haben, ist es auch kein Problem, die Batterien immer wieder nur zum Teil aufzuladen.
Hier eine Beispielrechnung dazu, was Ladezyklen in der Praxis bedeuten (ohne Berücksichtigung der zyklenunabhängigen Alterung, siehe weiter unten):
Angenommen, mein Elektroauto hat mit der eingebauten Batterie eine (tatsächliche) Reichweite von etwa 80 km. Ich fahre täglich damit zur Arbeit, hin und zurück insgesamt 40 km. Wenn ich nicht arbeite, nutze ich das Auto nur wenig. Die Batterie soll laut Herstellerangabe 1000 Ladezyklen überstehen, bevor sie unter eine Kapazität von 80% fällt.
Das bedeutet: Pro Arbeitstag fällt etwa ein halber Ladezyklus an. Bei einer Fünf-Tage-Woche, 30 Tagen Urlaub im Jahr, Feiertage weggerechnet, bleiben etwa 220-225 Tage, an denen tatsächlich gearbeitet wird – und da sind Krankheitstage noch nicht mitgerechnet. Runden wir das trotzdem auf 240 auf, um die (geringe) Nutzung an Nicht-Arbeitstagen mit einzubeziehen.
Damit ergeben sich 120 Ladezyklen im Jahr, die theoretische Lebensdauer der Batterie würde also bei über acht Jahren (mehr als 70.000 km) liegen. Um auf der sicheren Seite zu sein (auch weil die Reichweite im Winter mit Heizung sicher geringer ist und am Tag mehr als ein halber Ladezyklus anfällt), reduzieren wir unsere Erwartung auf fünf Jahre. Das entspricht bei dieser Rechnung dann 48.000 km.
Kaputt ist die Batterie dann aber keineswegs, die Kapazität hat sich lediglich auf 80% reduziert. Sofern mir die reduzierte Reichweite genügt (auch im Winter mit Heizung), kann ich noch eine ganze Weile mit der gleichen Batterie weiterfahren.
Zu beachten ist dabei aber weiterhin, dass Batterien auch ohne Nutzung altern und mit der Zeit an Kapazität verlieren. Momentan kann man wohl davon ausgehen, dass mit mindestens 3-5 Jahren Nutzungsdauer gerechnet werden kann.
Bei diversen Batterietypen ist es wichtig, dass sie niemals tiefentladen und/oder überladen werden, da sie sonst kaputtgehen oder im Extremfall sogar explodieren/verbrennen würden. Entsprechend verfügen Elektroautos normalerweise über eine Lade-/Entladeelektronik, die den Ladezustand ständig überwacht und unerwünschte Situationen vermeidet.

Blei-Akkus
Prinzipiell entspricht dieser Batterietyp der Starterbatterie eines Autos, auch wenn es hier sehr unterschiedliche Ausführungen auf dem Markt gibt.
Starterbatterien selbst sind als Antriebsbatterien nicht geeignet, da sie meist nur bis zu 50 Ladezyklen überstehen, bis die Kapazität unter 75% abgesunken ist.
Verschiedene Hersteller bieten daher sogenannte Traktionsbatterien an, die länger halten. Trotzdem werden selten mehr als 500 Ladezyklen geboten, teils ist schon nach 300 Ladezyklen Schluss.
Blei-Akkus finden sich vor allem in sehr günstigen Elektroautos kleiner Hersteller.
Sie haben einige gravierende Nachteile, speziell ihre vergleichsweise niedrige Energiedichte von etwa 30 Wh/kg: Sie sind also sehr schwer.
Außerdem bedeutet die geringe Anzahl der Ladezyklen, dass die Batterien recht schnell ausgetauscht werden müssen.
Zum Verhalten bei niedrigen Temperaturen habe ich wenig gefunden. Grundsätzlich lassen sich Bleiakkus wohl zwischen -10 °C und 60 °C betreiben, allerdings scheint die Kapazität bei niedrigen Temperaturen auch abzusinken.
Im Gegensatz zu Lithium-Akkus werden Blei-Akkus schon heute fast vollständig recycelt (für Lithium-Akkus ist das bislang nur geplant).
Aber immerhin: Sie sind wesentlich günstiger als ihre Pendants mit Lithium, der Einstiegspreis in die Elektromobilität kann dadurch wesentlich geringer gehalten werden. Durch ihre negativen Auswirkungen auf das Gewicht (und somit auf den Verbrauch) und die geringe Lebensdauer sind sie in der Gesamtbetrachtung aber nicht wirklich günstiger.

Lithium-Ionen-Akkus
Lithium-Ionen-Akkus gibt es in verschiedenen Formen, die Zum Teil deutlich unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Leider sind die Angaben zu neuen Elektroautos an dieser Stelle oft nicht sehr aussagekräftig, wie überhaupt die Batterie als eines der eigentlich wichtigsten Elemente des Elektroautos kaum erwähnt und näher beschrieben wird.
Allgemein bestechen Lithium-Ionen-Akkus mit einer sehr hohen Energiedichte, die je nach Bauform bei etwa  95-190 Wh/kg liegt (die höchsten Energiedichten sind bei Lithium-Polymer-Akkus zu finden) – mithin sind sie mindestens dreimal so leicht wie Blei-Akkus, meist noch deutlich leichter. Auch in der Leistungsdichte liegen Lithium-Ionen-Akkus mit 300-1500 W/kg besser als Blei-Akkus.
Lithium-Ionen-Akkus können ein Sicherheitsrisiko darstellen: Überladung und zu starke Beanspruchung des Akkus können zu Überhitzung und im Extremfall zum Brand des Akkus führen. Das wird im Normalbetrieb durch die Elektronik verhindert.
Durch mechanische Beschädigungen an den Batterien bei einem Unfall kann es aber etwa zu einem Kurzschluss innerhalb der Batterie kommen, die dann überhitzen und Feuer fangen kann. Lithium-Brände können nicht mit Wasser gelöscht werden, werden von Wasser sogar angefacht!
Es gibt Neuentwicklungen, die dieses Verhalten durch verschiedenen Maßnahmen verhindern können. Da sich die Hersteller über Machart und Herkunft Ihrer Akkumulatoren aber meist ausschweigen, ist ohne dedizierte Nachfrage kaum festzustellen, inwiefern die Batterien über solche Techniken verfügen oder nicht.
Bei klassischen Lithium-Ionen-Akkus sinkt die abgebbare Leistung mit der Temperatur teils drastisch. Als Betriebstemperaturen sind oft Werte von 0-40 °C angegeben. Optimal sind etwa 18-25 °C.
Lithium-Ionen-Akkus sind deshalb in Elektroautos zuweilen mit Heizung und/oder Kühlung versehen, um bei jedem Wetter und jeder Belastung sicheren und möglichst optimalen Betrieb gewährleisten zu können.
Mit speziellen Elektrolyten ist aber auch der Betrieb bei weit niedrigeren Temperaturen möglich.
Grundsätzlich wäre bei klassischen Lithiumbatterien (Lithium-Cobalt) mit etwa 500 Ladezyklen zu rechnen, bis nur noch 80% der ursprünglichen Kapazität zur Verfügung stehen. Das gilt aber nur, wenn man die Entladeströme auf 0,2 C beschränkt, was im Elektroauto nicht realistisch ist. Indem von der Elektronik aber nicht die volle Kapazität genutzt wird, sondern zum Beispiel nur bis zu einem Stand von 30% der Kapazität entladen und bis 80% der Kapazität geladen wird, lässt sich die Anzahl der Ladezyklen stark erhöhen.
Lithium-Polymer-Akkus zeichnen sich vor allem durch eine nochmals höhere Energiedichte aus. Typische Werte liegen heute jenseits der 140 Wh/kg.
Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus sind für den Einsatz im Elektroauto beinahe ideal: Sie sind deutlich temperaturstabiler und sind herstellerseitig z.B. mit Betriebstemperaturen von -20 - +45 °C (mia) angegeben und somit wintertauglich. Einziger Nachteil: Ihre Energiedichte reicht mit 100-120 Wh/kg nicht an das heran, was mit anderen Lithium-Akkus möglich ist, ist aber natürlich trotzdem im sehr guten Bereich anzusiedeln.
Sie können sehr höhe Ströme liefern (viel höher als für den normalen Betrieb eines Elektroautos notwendig) und auch mit sehr hohen Strömen geladen werden – theoretisch wäre eine komplette Ladung in 15 Minuten problemlos möglich.
So hohe Beanspruchung wirkt sich aber natürlich auch nachteilig auf die Lebensdauer des Akkus aus. Würde er nur mit 1 C entladen und geladen, wäre selbst nach 4000 Ladezyklen kaum eine Änderung der Kapazität zu erwarten, selbst bei vollständiger Entladung (die einen klassischen Lithium-Ionen-Akku schnell zerstören würde) mit 10 C ist noch mit 1000 Zyklen zu rechnen (Quelle: Wikipedia).
Die Praxis liegt dazwischen: Nehmen wir das Beispiel der mia von mia electric, die (ja, die) nächstes Jahr auf den Markt kommen soll: Sie verfügt (in der Basisversion) über eine Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie mit einer Kapazität von 8 kWh. Eine volle Ladung soll 3,5 h dauern, geladen wird also nur mit 1/3,5 C = knapp 0,29 C. Der Motor hat eine Leistung von 18 kW (laut Presse, in der Bedienungsanleitung werden 10 kW angegeben, was ich angesichts der Fahrleistungen aber für unwahrscheinlich halte). Bei Beschleunigen werden dem Akku also mehr als 2 C abverlangt – nicht 1 C also, aber auch weit entfernt von 10 C.
Vermutlich wird man an diesen Batterien mindestens 3000 Ladezyklen lang seine Freude haben. In der Praxis wird das von der konkreten Beanspruchung abhängig sein, und auch die Ladezyklen-unabhängige Alterung der Batterie spielt dann natürlich mit hinein.

Zukunftsmusik
Natürlich ist die Batterie-Entwicklung noch lange nicht an ihrem Ende angelangt. Lithium-Luft-Akkumulatoren etwa versprechen extreme Energiedichten (ein mehrfaches der aktuell besten Lithium-Akkus!), sind aber momentan noch nicht serienreif.
Ich vermute, dass auch manch großer Autohersteller in seinen Entwicklungslaboren sein eigenes Süppchen kocht – schon heute lässt die allgemeine Bezeichnung „Lithium-Ionen-Akku“ nur vermuten, was genau in den Fahrzeugen verbaut ist.
In den nächsten Jahren ist mit Sicherheit mit einer weiteren Verbesserung der Energiedichte, vor allem aber auch mit einer deutlichen Verringerung der Preise zu rechnen.

Finanzierung
Wie schon angemerkt ist die Batterie meist das mit Abstand teuerste Einzelteil in einem Elektroauto. Einige Autohersteller – zum Beispiel Renault und Mercedes – wollen daher ihre Autos ohne Batterie verkaufen. Der Anschaffungspreis des Elektroautos selbst wird dadurch wesentlich attraktiver. Die Batterien müssen dann gemietet/geleast werden. Renault gibt, je nach Größe der Batterie, momentan Preise zwischen € 50,– und € 82,– monatlich an – allerdings bei lediglich 10.000 km/Jahr, was für mich beispielsweise zu wenig wäre. Dafür hat man garantiert immer eine Batterie mit mindestens 75% der ursprünglichen Kapazität im Auto.
Größere Kilometerpakete werden natürlich auch erhältlich sein, Renault gibt dazu momentan auf der Website aber keine Preise an.
Für mich wäre das ein sehr interessantes Angebot. Es reduziert den Anschaffungspreis und gibt beim Unsicherheitsfaktor Akku Sicherheit. Bei Vergleichsrechnungen mit Verbrennern kann man diesen Wert gewissermaßen als „Verbrauch“ mit ansetzen, ohne zu sehr ins Blaue spekulieren zu müssen. (Wichtig dann natürlich, die Inspektionen und Verschleißteile beim Verbrenner ebenso mitzurechnen, was nicht ganz einfach ist. Darauf werde ich in einem späteren Post noch kommen.)

Fazit
Die Batterien sind nicht nur eine der größten Schwierigkeiten bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen und ein großer Preisfaktor – für mich stellen sie auch das größte Fragezeichen beim Kauf eines Elektroautos dar.
Unverständlicherweise geben die meisten Hersteller kaum Daten zu ihren Batterien an und lassen den Kunden so im Ungewissen, zumindest die Hersteller von den interessanten Fahrzeugen, die erst nächstes Jahr erscheinen sollen.
Teils fehlen sämtliche Angaben, oder es ist nicht einmal eine Kapazität angegeben. Die Anzahl der Ladezyklen gibt praktisch niemand an.
Ich verstehe schon, dass das natürlich auch für die Hersteller problematisch ist. Schließlich gibt es noch keine richtigen Vergleichswerte aus dem massenhaften Einsatz solcher Fahrzeuge, und wie soll man die Lebensdauer sinnvoll angeben, wenn sowohl viele Ladungen als auch schlichtes Alter eine Rolle spielen?
mia electrics zum Beispiel gibt drei Jahre oder 50.000 km Garantie auf die Batterie, sagt aber nirgends, was „Garantie“ eigentlich heißt: Ersatz nur, wenn gar nichts mehr geht oder auch wenn die Kapazität unter 80% sinkt?
Und überhaupt, was sind schon drei Jahre? Ich hätte schon gerne die Sicherheit, dass ich innerhalb der nächsten fünf Jahre nach Kauf eines Neuwagens nicht plötzlich über € 5.000,– investieren muss, um weiterhin die 40 km zur Arbeit bewältigen zu können – auch im Winter mit zwei Mitfahrern.
Und selbstverständlich bleibt bei mia (wie auch bei den meisten anderen) völlig unklar, was der Ersatz der Batterie überhaupt kosten würde.
Das gefällt mir gar nicht – wahrscheinlich deutlich mehr als ein Viertel des Wagenwertes ist ein Verschleißteil, und keiner sagt mir, wie lange es halten wird.
Deshalb finde ich die Miet-/Leasingmodelle so attraktiv. Natürlich müsste man sich die Konditionen sehr genau durchlesen, um herauszufinden, ob man damit nicht noch mehr über den Tisch gezogen wird – zum Beispiel bei vorzeitiger Kündigung wegen Fahrzeugverkaufs oder bei den Bedingungen zum tatsächlichen Austausch der Batterie.
Wenn die Konditionen in Ordnung sind, wäre das aber ein Modell, mit dem ich mich sehr gut anfreunden könnte.

Man liest es immer wieder: Die Akkus sind die Achillesferse aller aktuellen Elektroautos.
Sie sind schwer, nehmen Platz weg, und vor allem: Sie sind sehr, sehr teuer. Bei vielen Elektroautos ist die Batterie für mindestens ein Drittel des Kaufpreises verantwortlich, teils ist es sogar die Hälfte.
In diesem Artikel soll es um verschiedene Batterietechnologien und ihre Vor- und Nachteile gehen, außerdem um Finanzierungskonzepte, die die Autohersteller ersonnen haben.

Grundwissen
Hier zunächst einige wichtige Fachbegriffe und Grundlagen rund um das Thema Akkumulatoren:
Die Energiedichte beschreibt, wie viel Kapazität pro Masse in einem Akku untergebracht werden kann. Sie gibt also einen Vergleichwert an, der besagt, wie schwer Akkus bei gleicher Kapazität sind.
Unter Leistungsdichte versteht man die Energie, die pro kg Batteriegewicht gleichzeitig abgerufen werden kann. Starke Elektromotoren benötigen beim Beschleunigen recht viel Energie auf einmal, was bei älteren Akkutypen dazu führt, dass mehr Akkus eingebaut werden müssen, um sie beim Beschleunigen nicht zu überlasten.
Zu beachten ist, dass manche Batterietypen bei starker Beanspruchung unerwünscht reagieren: Der Innenwiderstand des Akkus erhöht sich. Dadurch wird die Batterie noch heißer, als sie bei der hohen Leistungsabgabe ohnehin schon würde, und der Energieverlust erhöht sich, d. h. die Batterie kann weniger von ihrer eigentlichen Kapazität an den Motor abgeben, die Reichweite verringert sich.
Ladezyklen sind die Anzahl der kompletten Ladungen (von komplett leer auf ganz voll), die bei einem Akku durchgeführt werden können, bis seine Kapazität auf einen bestimmten Wert abgesunken ist. Sie beschreiben also (zum Teil) die zu erwartende Lebensdauer des Akkus.
Leider ist der Bezugswert nicht immer einheitlich; teils wird von 75% der ursprünglichen Kapazität ausgegangen, teils von 80%. Der 80%-Wert scheint weiter verbreitet zu sein; häufig fehlt aber jegliche Angabe, auf was sich die Ladezyklen eigentlich beziehen.
Dabei ist zu beachten, dass ein Ladezyklus eine komplette Ladung beschreibt. Wird die Batterie also an einem Tag zur Hälfte leergefahren, dann wieder aufgeladen, und am nächsten Tag wieder, dann entspricht das insgesamt einem Ladezyklus, nicht zweien. Es geht nicht um die Frage „Wie oft kann ich den Akku ans Ladegerät hängen?“, sondern um die Frage „Wie oft kann der Akku komplett geladen werden?“
Da heutige Batteriekonzepte nicht mehr mit dem Memory-Effekt zu kämpfen haben, ist es auch kein Problem, die Batterien immer wieder nur zum Teil aufzuladen.
Hier eine Beispielrechnung dazu, was Ladezyklen in der Praxis bedeuten (ohne Berücksichtigung der zyklenunabhängigen Alterung, siehe weiter unten):
Angenommen, mein Elektroauto hat mit der eingebauten Batterie eine (tatsächliche) Reichweite von etwa 80 km. Ich fahre täglich damit zur Arbeit, hin und zurück insgesamt 40 km. Wenn ich nicht arbeite, nutze ich das Auto nur wenig. Die Batterie soll laut Herstellerangabe 1000 Ladezyklen überstehen, bevor sie unter eine Kapazität von 80% fällt.
Das bedeutet: Pro Arbeitstag fällt etwa ein halber Ladezyklus an. Bei einer Fünf-Tage-Woche, 30 Tagen Urlaub im Jahr, Feiertage weggerechnet, bleiben etwa 220-225 Tage, an denen tatsächlich gearbeitet wird – und da sind Krankheitstage noch nicht mitgerechnet. Runden wir das trotzdem auf 240 auf, um die (geringe) Nutzung an Nicht-Arbeitstagen mit einzubeziehen.
Damit ergeben sich 120 Ladezyklen im Jahr, die theoretische Lebensdauer der Batterie würde also bei über acht Jahren (mehr als 70.000 km) liegen. Um auf der sicheren Seite zu sein (auch weil die Reichweite im Winter mit Heizung sicher geringer ist und am Tag mehr als ein halber Ladezyklus anfällt), reduzieren wir unsere Erwartung auf fünf Jahre. Das entspricht bei dieser Rechnung dann 48.000 km.
Kaputt ist die Batterie dann aber keineswegs, die Kapazität hat sich lediglich auf 80% reduziert. Sofern mir die reduzierte Reichweite genügt (auch im Winter mit Heizung), kann ich noch eine ganze Weile mit der gleichen Batterie weiterfahren.
Zu beachten ist dabei aber weiterhin, dass Batterien auch ohne Nutzung altern und mit der Zeit an Kapazität verlieren. Momentan kann man wohl davon ausgehen, dass mit mindestens 3-5 Jahren Nutzungsdauer gerechnet werden kann.
Bei diversen Batterietypen ist es wichtig, dass sie niemals tiefentladen und/oder überladen werden, da sie sonst kaputtgehen oder im Extremfall sogar explodieren/verbrennen würden. Entsprechend verfügen Elektroautos normalerweise über eine Lade-/Entladeelektronik, die den Ladezustand ständig überwacht und unerwünschte Situationen vermeidet.

Blei-Akkus
Prinzipiell entspricht dieser Batterietyp der Starterbatterie eines Autos, auch wenn es hier sehr unterschiedliche Ausführungen auf dem Markt gibt.
Starterbatterien selbst sind als Antriebsbatterien nicht geeignet, da sie meist nur bis zu 50 Ladezyklen überstehen, bis die Kapazität unter 75% abgesunken ist.
Verschiedene Hersteller bieten daher sogenannte Traktionsbatterien an, die länger halten. Trotzdem werden selten mehr als 500 Ladezyklen geboten, teils ist schon nach 300 Ladezyklen Schluss.
Blei-Akkus finden sich vor allem in sehr günstigen Elektroautos kleiner Hersteller.
Sie haben einige gravierende Nachteile, speziell ihre vergleichsweise niedrige Energiedichte von etwa 30 Wh/kg: Sie sind also sehr schwer.
Außerdem bedeutet die geringe Anzahl der Ladezyklen, dass die Batterien recht schnell ausgetauscht werden müssen.
Zum Verhalten bei niedrigen Temperaturen habe ich wenig gefunden. Grundsätzlich lassen sich Bleiakkus wohl zwischen -10 °C und 60 °C betreiben, allerdings scheint die Kapazität bei niedrigen Temperaturen auch abzusinken.
Im Gegensatz zu Lithium-Akkus werden Blei-Akkus schon heute fast vollständig recycelt (für Lithium-Akkus ist das bislang nur geplant).
Aber immerhin: Sie sind wesentlich günstiger als ihre Pendants mit Lithium, der Einstiegspreis in die Elektromobilität kann dadurch wesentlich geringer gehalten werden. Durch ihre negativen Auswirkungen auf das Gewicht (und somit auf den Verbrauch) und die geringe Lebensdauer sind sie in der Gesamtbetrachtung aber nicht wirklich günstiger.

Lithium-Ionen-Akkus
Lithium-Ionen-Akkus gibt es in verschiedenen Formen, die Zum Teil deutlich unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Leider sind die Angaben zu neuen Elektroautos an dieser Stelle oft nicht sehr aussagekräftig, wie überhaupt die Batterie als eines der eigentlich wichtigsten Elemente des Elektroautos kaum erwähnt und näher beschrieben wird.
Allgemein bestechen Lithium-Ionen-Akkus mit einer sehr hohen Energiedichte, die je nach Bauform bei etwa  95-190 Wh/kg liegt (die höchsten Energiedichten sind bei Lithium-Polymer-Akkus zu finden) – mithin sind sie mindestens dreimal so leicht wie Blei-Akkus, meist noch deutlich leichter. Auch in der Leistungsdichte liegen Lithium-Ionen-Akkus mit 300-1500 W/kg besser als Blei-Akkus.
Lithium-Ionen-Akkus können ein Sicherheitsrisiko darstellen: Überladung und zu starke Beanspruchung des Akkus können zu Überhitzung und im Extremfall zum Brand des Akkus führen. Das wird im Normalbetrieb durch die Elektronik verhindert.
Durch mechanische Beschädigungen an den Batterien bei einem Unfall kann es aber etwa zu einem Kurzschluss innerhalb der Batterie kommen, die dann überhitzen und Feuer fangen kann. Lithium-Brände können nicht mit Wasser gelöscht werden, werden von Wasser sogar angefacht!
Es gibt Neuentwicklungen, die dieses Verhalten durch verschiedenen Maßnahmen verhindern können. Da sich die Hersteller über Machart und Herkunft Ihrer Akkumulatoren aber meist ausschweigen, ist ohne dedizierte Nachfrage kaum festzustellen, inwiefern die Batterien über solche Techniken verfügen oder nicht.
Bei klassischen Lithium-Ionen-Akkus sinkt die abgebbare Leistung mit der Temperatur teils drastisch. Als Betriebstemperaturen sind oft Werte von 0-40 °C angegeben. Optimal sind etwa 18-25 °C.
Lithium-Ionen-Akkus sind deshalb in Elektroautos zuweilen mit Heizung und/oder Kühlung versehen, um bei jedem Wetter und jeder Belastung sicheren und möglichst optimalen Betrieb gewährleisten zu können.
Mit speziellen Elektrolyten ist aber auch der Betrieb bei weit niedrigeren Temperaturen möglich.
Grundsätzlich wäre bei klassischen Lithiumbatterien (Lithium-Cobalt) mit etwa 500 Ladezyklen zu rechnen, bis nur noch 80% der ursprünglichen Kapazität zur Verfügung stehen. Das gilt aber nur, wenn man die Entladeströme auf 0,2 C beschränkt, was im Elektroauto nicht realistisch ist. Indem von der Elektronik aber nicht die volle Kapazität genutzt wird, sondern zum Beispiel nur bis zu einem Stand von 30% der Kapazität entladen und bis 80% der Kapazität geladen wird, lässt sich die Anzahl der Ladezyklen stark erhöhen.
Lithium-Polymer-Akkus zeichnen sich vor allem durch eine nochmals höhere Energiedichte aus. Typische Werte liegen heute jenseits der 140 Wh/kg.
Lithium-Eisen-Phosphat-Akkus sind für den Einsatz im Elektroauto beinahe ideal: Sie sind deutlich temperaturstabiler und sind herstellerseitig z.B. mit Betriebstemperaturen von -20 - +45 °C (mia) angegeben und somit wintertauglich. Einziger Nachteil: Ihre Energiedichte reicht mit 100-120 Wh/kg nicht an das heran, was mit anderen Lithium-Akkus möglich ist, ist aber natürlich trotzdem im sehr guten Bereich anzusiedeln.
Sie können sehr höhe Ströme liefern (viel höher als für den normalen Betrieb eines Elektroautos notwendig) und auch mit sehr hohen Strömen geladen werden – theoretisch wäre eine komplette Ladung in 15 Minuten problemlos möglich.
So hohe Beanspruchung wirkt sich aber natürlich auch nachteilig auf die Lebensdauer des Akkus aus. Würde er nur mit 1 C entladen und geladen, wäre selbst nach 4000 Ladezyklen kaum eine Änderung der Kapazität zu erwarten, selbst bei vollständiger Entladung (die einen klassischen Lithium-Ionen-Akku schnell zerstören würde) mit 10 C ist noch mit 1000 Zyklen zu rechnen (Quelle: Wikipedia).
Die Praxis liegt dazwischen: Nehmen wir das Beispiel der mia von mia electric, die (ja, die) nächstes Jahr auf den Markt kommen soll: Sie verfügt (in der Basisversion) über eine Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie mit einer Kapazität von 8 kWh. Eine volle Ladung soll 3,5 h dauern, geladen wird also nur mit 1/3,5 C = knapp 0,29 C. Der Motor hat eine Leistung von 18 kW (laut Presse, in der Bedienungsanleitung werden 10 kW angegeben, was ich angesichts der Fahrleistungen aber für unwahrscheinlich halte). Bei Beschleunigen werden dem Akku also mehr als 2 C abverlangt – nicht 1 C also, aber auch weit entfernt von 10 C.
Vermutlich wird man an diesen Batterien mindestens 3000 Ladezyklen lang seine Freude haben. In der Praxis wird das von der konkreten Beanspruchung abhängig sein, und auch die Ladezyklen-unabhängige Alterung der Batterie spielt dann natürlich mit hinein.

Zukunftsmusik
Natürlich ist die Batterie-Entwicklung noch lange nicht an ihrem Ende angelangt. Lithium-Luft-Akkumulatoren etwa versprechen extreme Energiedichten (ein mehrfaches der aktuell besten Lithium-Akkus!), sind aber momentan noch nicht serienreif.
Ich vermute, dass auch manch großer Autohersteller in seinen Entwicklungslaboren sein eigenes Süppchen kocht – schon heute lässt die allgemeine Bezeichnung „Lithium-Ionen-Akku“ nur vermuten, was genau in den Fahrzeugen verbaut ist.
In den nächsten Jahren ist mit Sicherheit mit einer weiteren Verbesserung der Energiedichte, vor allem aber auch mit einer deutlichen Verringerung der Preise zu rechnen.

Finanzierung
Wie schon angemerkt ist die Batterie meist das mit Abstand teuerste Einzelteil in einem Elektroauto. Einige Autohersteller – zum Beispiel Renault und Mercedes – wollen daher ihre Autos ohne Batterie verkaufen. Der Anschaffungspreis des Elektroautos selbst wird dadurch wesentlich attraktiver. Die Batterien müssen dann gemietet/geleast werden. Renault gibt, je nach Größe der Batterie, momentan Preise zwischen € 50,– und € 82,– monatlich an – allerdings bei lediglich 10.000 km/Jahr, was für mich beispielsweise zu wenig wäre. Dafür hat man garantiert immer eine Batterie mit mindestens 75% der ursprünglichen Kapazität im Auto.
Größere Kilometerpakete werden natürlich auch erhältlich sein, Renault gibt dazu momentan auf der Website aber keine Preise an.
Für mich wäre das ein sehr interessantes Angebot. Es reduziert den Anschaffungspreis und gibt beim Unsicherheitsfaktor Akku Sicherheit. Bei Vergleichsrechnungen mit Verbrennern kann man diesen Wert gewissermaßen als „Verbrauch“ mit ansetzen, ohne zu sehr ins Blaue spekulieren zu müssen. (Wichtig dann natürlich, die Inspektionen und Verschleißteile beim Verbrenner ebenso mitzurechnen, was nicht ganz einfach ist. Darauf werde ich in einem späteren Post noch kommen.)

Fazit
Die Batterien sind nicht nur eine der größten Schwierigkeiten bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen und ein großer Preisfaktor – für mich stellen sie auch das größte Fragezeichen beim Kauf eines Elektroautos dar.
Unverständlicherweise geben die meisten Hersteller kaum Daten zu ihren Batterien an und lassen den Kunden so im Ungewissen, zumindest die Hersteller von den interessanten Fahrzeugen, die erst nächstes Jahr erscheinen sollen.
Teils fehlen sämtliche Angaben, oder es ist nicht einmal eine Kapazität angegeben. Die Anzahl der Ladezyklen gibt praktisch niemand an.
Ich verstehe schon, dass das natürlich auch für die Hersteller problematisch ist. Schließlich gibt es noch keine richtigen Vergleichswerte aus dem massenhaften Einsatz solcher Fahrzeuge, und wie soll man die Lebensdauer sinnvoll angeben, wenn sowohl viele Ladungen als auch schlichtes Alter eine Rolle spielen?
mia electrics zum Beispiel gibt drei Jahre oder 50.000 km Garantie auf die Batterie, sagt aber nirgends, was „Garantie“ eigentlich heißt: Ersatz nur, wenn gar nichts mehr geht oder auch wenn die Kapazität unter 80% sinkt?
Und überhaupt, was sind schon drei Jahre? Ich hätte schon gerne die Sicherheit, dass ich innerhalb der nächsten fünf Jahre nach Kauf eines Neuwagens nicht plötzlich über € 5.000,– investieren muss, um weiterhin die 40 km zur Arbeit bewältigen zu können – auch im Winter mit zwei Mitfahrern.
Und selbstverständlich bleibt bei mia (wie auch bei den meisten anderen) völlig unklar, was der Ersatz der Batterie überhaupt kosten würde.
Das gefällt mir gar nicht – wahrscheinlich deutlich mehr als ein Viertel des Wagenwertes ist ein Verschleißteil, und keiner sagt mir, wie lange es halten wird.
Deshalb finde ich die Miet-/Leasingmodelle so attraktiv. Natürlich müsste man sich die Konditionen sehr genau durchlesen, um herauszufinden, ob man damit nicht noch mehr über den Tisch gezogen wird – zum Beispiel bei vorzeitiger Kündigung wegen Fahrzeugverkaufs oder bei den Bedingungen zum tatsächlichen Austausch der Batterie.
Wenn die Konditionen in Ordnung sind, wäre das aber ein Modell, mit dem ich mich sehr gut anfreunden könnte.

Elektroautos und ihre Batterien

Ist ein Elektroauto wirklich umweltfreundlich?

In letzter Zeit habe ich begonnen, mich intensiver mit dem Thema Elektromobilität zu beschäftigen. Grund: Ich hätte gern selbst ein Elektroauto. Sofern es einige grundsätzliche Voraussetzungen erfüllt. Und das ist gar nicht so einfach.
Als ersten Post zum Thema (es wird davon in naher Zukunft vermutlich weitere geben) hier ein Überblick zu einer der wichtigsten Fragen:

Ist ein Elektroauto überhaupt umweltfreundlich?
Das ist die große Frage, die sich mir als erstes stellte: Schließlich kommt der Strom zum Teil aus konventionellen Kraftwerken, die ja auch CO2 und andere Schadstoffe ausstoßen. All die folgenden Zahlen beziehen sich natürlich auf das konventionelle Strom-Mix. Mit Ökostrom liegt man immer weit besser als jeder Verbrenner oder Vollhybrid (siehe auch Fazit unten).
Hier gibt es eine aussagekräftige Übersicht zum Kohlendioxid-Ausstoß von Elektrofahrzeugen. Die Behauptung, dass heute erhältliche Elektroautos (die nicht gerade Sportwagen sind) zwischen 10 und 20 kWh auf 100km verbrauchen, ist korrekt, meist liegen sie sogar unter 15 kWh/100 km – zumindest bei den Klein- und Kleinstwagen, für die ich mich interessiere. Gerade bei den neuesten Modellen sind häufig sogar Verbräuche von unter 9 kWh/100 km nach NEFZ angegeben. Bei den meisten (wenn auch nicht allen) Herstellern hat es sich eingebürgert, den Verbrauch „ab Steckdose“ anzugeben, so dass Verluste durch die Akkus bereits inbegriffen sind.
Insofern kann man folgern, dass aktuelle Elektroautos im Strom-Mix in Sachen Kohlendioxid günstiger liegen als ein Toyota Prius.
Etwas vorsichtig muss man die Zahlen aber schon betrachten, denn sie beziehen sich auf das Jahr 2007. Damals gab es einerseits keinen Atomausstieg, andererseits aber auch einen wesentlich geringeren Anteil der erneuerbaren Energien am Strom-Mix. Tatsächlich hat sich der Kohlendioxid-Ausstoß im deutschen Strom-Mix von 605 g pro Kilowattstunde 2007 auf 563 g (erste Schätzung für 2010) reduziert (Quelle), der korrekte Wert läge also ein kleines Stückchen links vom hellblauen Balken, der für den Strom-Mix steht. Angesichts des Atomausstiegs wird der Wert aber vmtl. in den nächsten Jahren zunächst wieder ansteigen.
Außerdem hat der aktuelle Prius einen Kohlendioxidausstoß von unter 100 g, so dass reine Elektroautos mit einem Stromverbrauch von 20 kWh/100 km im Strom-Mix sogar schlechter abschneiden als dieses Hybridfahrzeug.
Meinen Diesel-Smart habe ich damals mit durchschnittlich 3,8 l/100 km gefahren, was knapp 100 g CO2/km entspricht, meinen Diesel-Polo mit 4,34 l/100 km, also etwa 114 g/km. Zumindest der Wert des Smart wird nicht von jedem Elektromobil unterboten, das sollte man bedenken.
Beim ADAC gibt es einen Vergleich zwischen E-Smart, Benziner und Diesel. Die Elektroversion schneidet im tatsächlichen Strom-Mix am besten ab, mit Steinkohle alleine wäre sogar der Benziner umweltfreundlicher (wenn man ausschließlich das Kohlendioxid betrachtet). Zu beachten: Der ADAC hat den durchschnittlichen Ausstoß pro kWh im Strom-Mix extrem hoch angesetzt (590 g/kWh), der E-Smart schneidet mit korrekten Werten eigentlich besser ab (68 g/km). Vmtl. wird der Wert von 12 kWh/100 km nach NEFZ ebenso unrealistisch sein wie die 3,3 l/100 km, von denen als Dieselverbrauch ausgegangen wird. Immerhin wurden aber beide nach der gleichen Methode erhoben.

Kritiker rechnen aber ganz anders: Sie gehen davon aus, dass Elektroautos zu zusätzlicher Stromnachfrage führen werden, die es unmöglich mache, die Dreckschleudern unter den Kraftwerken abzuschalten.
Insofern müsse für Elektroautos die schmutzigste Variante angenommen werden, weil eben die schmutzigsten Kraftwerke sonst früher abgeschaltet werden könnten – also Stromerzeugung mittels Braunkohle als Vergleichswert.
Ich halte diese Argumentation nicht für realistisch. Die Erfahrung zeigt, dass Kraftwerke mitnichten abgeschaltet werden, wenn Deutschland den Strom nicht benötigt – schließlich hat Deutschland immer Strom in großen Mengen exportiert. Das passiert nur, wenn sie unrentabel werden oder nicht mehr den gesetzlichen Emissionsvorschriften entsprechen und eine Umrüstung zu teuer käme (was wiederum nichts anderes als „unrentabel“ bedeutet).
Theoretisch könnte die Politik versucht sein, die Vorschriften wegen hoher Stromnachfrage weniger schnell zu verschärfen. Ich bezweifle aber, dass das so viel ausmacht, dass ein Ansetzen von Elektroautos mit Braunkohlewerten gerechtfertigt ist.
An einem anderen Punkt werden aber ein Stück weit Äpfel mit Birnen verglichen: Die Leistung aktueller Verbrennungsmotoren ist weit höher als die der Elektromotoren, mit denen sie hier verglichen werden. Häufig sind aktuelle (kleine) E-Autos mit einer Motorleistung von weniger als 20 kW (27,2 PS) ausgestattet, während Verbrennungsmotoren kaum noch unter 50 kW (68 PS) zu haben sind.
Andererseits sind auch die Fahrleistungen von Elektromotoren von ganz anderem Kaliber, speziell das Drehmoment ist sehr hoch und steht quasi ab 0 U/min zur Verfügung. Um eine gute Beschleunigung zu erreichen genügt beim Elektromotor also eine deutlich geringere Leistung. Trotzdem ist die Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs mit dem stärkeren Verbrenner natürlich höher.
Natürlich muss man aber auch sagen, dass, ähnlich wie beim Verbrennungsmotor, höhere Leistung nicht direkt mit höherem Verbrauch gleichzusetzen ist. Bei konstant 50 km/h wird sich der Verbrauch eines 70-kW-Elektromotors kaum von dem eines Motors mit 18 kW unterscheiden.
Der hauptsächliche Unterschied liegt in der Verführung zu schnellerer Gangart und häufiger Nutzung der Bremse, statt die Motorbremse zu nutzen, die mittels Rekuperation wieder Strom in die Batterie zurückspeisen würde. Und natürlich in höheren Anforderungen an die Batterien, die größere Ströme liefern müssen und ggfs. stärker gekühlt werden müssen und/oder mehr Gewicht mitbringen.
So ist auch 56-kW-Motor des Opel Ampera mit einem Verbrauch von lediglich 12,2-14,08 kWh/100 km angegeben. (Er soll mit den 11 kWh Kapazität seiner Batterie ohne Nutzung des Range Extenders „bis zu“ 90 km weit kommen, was 12,2 kWh/100 km entsprechen würde; andererseits ist „für die ersten 100 km“ ein Verbrauch von 1,6 l/100 km als Benzinäquivalent angegeben, was 14,08 kWh/100 km entsprechen würde.)

Fraglich ist weiterhin, wie die Umweltbilanz der Elektroauto-Produktion aussieht, speziell natürlich bei den Akkus. Dazu habe ich nirgends wirklich belastbare Aussagen finden können.
Die Metallgewinnung für die verschiedenen Zelltypen ist sicher nicht unproblematisch, auch wenn Lithium-Batterien im Gegensatz zu den älteren nickel- und teilweise gar cadmiumhaltigen Vertretern nur relativ wenig giftige Inhaltsstoffe mitbringen.
Der gesamte Aufbau des Antriebsstrangs eines Elektroautos ist wesentlich unkomplizierter als beim Verbrenner, was die Produktion deutlich verschlankt und zu wesentlich geringerem Wartungsaufwand (inkl. Sondermüll z. B. durch Wegfall des Motoröls etc.) führt.
Schlicht ins Blaue vermutet ist meine Arbeitshypothese, dass sich im Gesamtbild keine großen Unterschiede in der Umweltbilanz der Fahrzeugproduktion und -wartung ergeben. Wenn jemand Fakten dazu hat, nehme ich sie gerne.
Interessant wäre außerdem, wie es bei anderen Umweltgiften aussieht – CO2 ist schließlich nicht alles.
Meine (ebenfalls nicht durch Fakten untermauerte) Vermutung ist, dass das Elektroauto im deutschen Strom-Mix hier besser abschneidet als klassische Fahrzeuge. Das gilt sicher nicht, wenn man den Autostrom ausschließlich aus Braunkohlekraftwerken bezieht, aber ganz bestimmt für Erdgaskraftwerke und möglicherweise für moderne Steinkohlekraftwerke. Was Atomkraftwerke betrifft, könnte man natürlich argumentieren, dass der übrig bleibende Müll schlimmer ist als alles, was fossile Energieerzeugung hervorbringen kann. Das hängt dann von der persönlichen Bewertung ab.

Fazit
Insgesamt kann man davon ausgehen, dass ein Elektroauto vom Umweltaspekt her Vorteile gegenüber einem Verbrennungsmotor hat. Der Unterschied ist aber nicht so groß, wie man aus dem Bauch heraus vermuten würde.
Gerade vollhybride Antriebskonzepte stoßen schon heute in ähnliche Regionen der Effizienz vor, wenn auch ein gewisser Abstand durchaus noch zu verzeichnen ist. Allerdings haben wir oben auch eine Familien-Limousine (Prius) mit Kleinstwagen verglichen. Ein kleiner, relativ leichter Diesel-Vollhybrid könnte durchaus in der Lage sein, Elektroautos im deutschen Strom-Mix den Rang abzulaufen. Vmtl. wäre das aber noch teurer als aktuelle Elektroautos.
Allerdings bleibt dem E-Auto-Nutzer natürlich immer die Option, Ökostrom zu beziehen. Der ist zwar auch nicht ohne Kohlendioxid-Ausstoß zu erzeugen, die Werte liegen aber um den Faktor 10 bis 20 unter denen des aktuellen Strom-Mixes (Quelle) und damit jenseits von allem, was mit Verbrennungsmotoren zu erreichen ist.

In letzter Zeit habe ich begonnen, mich intensiver mit dem Thema Elektromobilität zu beschäftigen. Grund: Ich hätte gern selbst ein Elektroauto. Sofern es einige grundsätzliche Voraussetzungen erfüllt. Und das ist gar nicht so einfach.
Als ersten Post zum Thema (es wird davon in naher Zukunft vermutlich weitere geben) hier ein Überblick zu einer der wichtigsten Fragen:

Ist ein Elektroauto überhaupt umweltfreundlich?
Das ist die große Frage, die sich mir als erstes stellte: Schließlich kommt der Strom zum Teil aus konventionellen Kraftwerken, die ja auch CO2 und andere Schadstoffe ausstoßen. All die folgenden Zahlen beziehen sich natürlich auf das konventionelle Strom-Mix. Mit Ökostrom liegt man immer weit besser als jeder Verbrenner oder Vollhybrid (siehe auch Fazit unten).
Hier gibt es eine aussagekräftige Übersicht zum Kohlendioxid-Ausstoß von Elektrofahrzeugen. Die Behauptung, dass heute erhältliche Elektroautos (die nicht gerade Sportwagen sind) zwischen 10 und 20 kWh auf 100km verbrauchen, ist korrekt, meist liegen sie sogar unter 15 kWh/100 km – zumindest bei den Klein- und Kleinstwagen, für die ich mich interessiere. Gerade bei den neuesten Modellen sind häufig sogar Verbräuche von unter 9 kWh/100 km nach NEFZ angegeben. Bei den meisten (wenn auch nicht allen) Herstellern hat es sich eingebürgert, den Verbrauch „ab Steckdose“ anzugeben, so dass Verluste durch die Akkus bereits inbegriffen sind.
Insofern kann man folgern, dass aktuelle Elektroautos im Strom-Mix in Sachen Kohlendioxid günstiger liegen als ein Toyota Prius.
Etwas vorsichtig muss man die Zahlen aber schon betrachten, denn sie beziehen sich auf das Jahr 2007. Damals gab es einerseits keinen Atomausstieg, andererseits aber auch einen wesentlich geringeren Anteil der erneuerbaren Energien am Strom-Mix. Tatsächlich hat sich der Kohlendioxid-Ausstoß im deutschen Strom-Mix von 605 g pro Kilowattstunde 2007 auf 563 g (erste Schätzung für 2010) reduziert (Quelle), der korrekte Wert läge also ein kleines Stückchen links vom hellblauen Balken, der für den Strom-Mix steht. Angesichts des Atomausstiegs wird der Wert aber vmtl. in den nächsten Jahren zunächst wieder ansteigen.
Außerdem hat der aktuelle Prius einen Kohlendioxidausstoß von unter 100 g, so dass reine Elektroautos mit einem Stromverbrauch von 20 kWh/100 km im Strom-Mix sogar schlechter abschneiden als dieses Hybridfahrzeug.
Meinen Diesel-Smart habe ich damals mit durchschnittlich 3,8 l/100 km gefahren, was knapp 100 g CO2/km entspricht, meinen Diesel-Polo mit 4,34 l/100 km, also etwa 114 g/km. Zumindest der Wert des Smart wird nicht von jedem Elektromobil unterboten, das sollte man bedenken.
Beim ADAC gibt es einen Vergleich zwischen E-Smart, Benziner und Diesel. Die Elektroversion schneidet im tatsächlichen Strom-Mix am besten ab, mit Steinkohle alleine wäre sogar der Benziner umweltfreundlicher (wenn man ausschließlich das Kohlendioxid betrachtet). Zu beachten: Der ADAC hat den durchschnittlichen Ausstoß pro kWh im Strom-Mix extrem hoch angesetzt (590 g/kWh), der E-Smart schneidet mit korrekten Werten eigentlich besser ab (68 g/km). Vmtl. wird der Wert von 12 kWh/100 km nach NEFZ ebenso unrealistisch sein wie die 3,3 l/100 km, von denen als Dieselverbrauch ausgegangen wird. Immerhin wurden aber beide nach der gleichen Methode erhoben.

Kritiker rechnen aber ganz anders: Sie gehen davon aus, dass Elektroautos zu zusätzlicher Stromnachfrage führen werden, die es unmöglich mache, die Dreckschleudern unter den Kraftwerken abzuschalten.
Insofern müsse für Elektroautos die schmutzigste Variante angenommen werden, weil eben die schmutzigsten Kraftwerke sonst früher abgeschaltet werden könnten – also Stromerzeugung mittels Braunkohle als Vergleichswert.
Ich halte diese Argumentation nicht für realistisch. Die Erfahrung zeigt, dass Kraftwerke mitnichten abgeschaltet werden, wenn Deutschland den Strom nicht benötigt – schließlich hat Deutschland immer Strom in großen Mengen exportiert. Das passiert nur, wenn sie unrentabel werden oder nicht mehr den gesetzlichen Emissionsvorschriften entsprechen und eine Umrüstung zu teuer käme (was wiederum nichts anderes als „unrentabel“ bedeutet).
Theoretisch könnte die Politik versucht sein, die Vorschriften wegen hoher Stromnachfrage weniger schnell zu verschärfen. Ich bezweifle aber, dass das so viel ausmacht, dass ein Ansetzen von Elektroautos mit Braunkohlewerten gerechtfertigt ist.
An einem anderen Punkt werden aber ein Stück weit Äpfel mit Birnen verglichen: Die Leistung aktueller Verbrennungsmotoren ist weit höher als die der Elektromotoren, mit denen sie hier verglichen werden. Häufig sind aktuelle (kleine) E-Autos mit einer Motorleistung von weniger als 20 kW (27,2 PS) ausgestattet, während Verbrennungsmotoren kaum noch unter 50 kW (68 PS) zu haben sind.
Andererseits sind auch die Fahrleistungen von Elektromotoren von ganz anderem Kaliber, speziell das Drehmoment ist sehr hoch und steht quasi ab 0 U/min zur Verfügung. Um eine gute Beschleunigung zu erreichen genügt beim Elektromotor also eine deutlich geringere Leistung. Trotzdem ist die Endgeschwindigkeit des Fahrzeugs mit dem stärkeren Verbrenner natürlich höher.
Natürlich muss man aber auch sagen, dass, ähnlich wie beim Verbrennungsmotor, höhere Leistung nicht direkt mit höherem Verbrauch gleichzusetzen ist. Bei konstant 50 km/h wird sich der Verbrauch eines 70-kW-Elektromotors kaum von dem eines Motors mit 18 kW unterscheiden.
Der hauptsächliche Unterschied liegt in der Verführung zu schnellerer Gangart und häufiger Nutzung der Bremse, statt die Motorbremse zu nutzen, die mittels Rekuperation wieder Strom in die Batterie zurückspeisen würde. Und natürlich in höheren Anforderungen an die Batterien, die größere Ströme liefern müssen und ggfs. stärker gekühlt werden müssen und/oder mehr Gewicht mitbringen.
So ist auch 56-kW-Motor des Opel Ampera mit einem Verbrauch von lediglich 12,2-14,08 kWh/100 km angegeben. (Er soll mit den 11 kWh Kapazität seiner Batterie ohne Nutzung des Range Extenders „bis zu“ 90 km weit kommen, was 12,2 kWh/100 km entsprechen würde; andererseits ist „für die ersten 100 km“ ein Verbrauch von 1,6 l/100 km als Benzinäquivalent angegeben, was 14,08 kWh/100 km entsprechen würde.)

Fraglich ist weiterhin, wie die Umweltbilanz der Elektroauto-Produktion aussieht, speziell natürlich bei den Akkus. Dazu habe ich nirgends wirklich belastbare Aussagen finden können.
Die Metallgewinnung für die verschiedenen Zelltypen ist sicher nicht unproblematisch, auch wenn Lithium-Batterien im Gegensatz zu den älteren nickel- und teilweise gar cadmiumhaltigen Vertretern nur relativ wenig giftige Inhaltsstoffe mitbringen.
Der gesamte Aufbau des Antriebsstrangs eines Elektroautos ist wesentlich unkomplizierter als beim Verbrenner, was die Produktion deutlich verschlankt und zu wesentlich geringerem Wartungsaufwand (inkl. Sondermüll z. B. durch Wegfall des Motoröls etc.) führt.
Schlicht ins Blaue vermutet ist meine Arbeitshypothese, dass sich im Gesamtbild keine großen Unterschiede in der Umweltbilanz der Fahrzeugproduktion und -wartung ergeben. Wenn jemand Fakten dazu hat, nehme ich sie gerne.
Interessant wäre außerdem, wie es bei anderen Umweltgiften aussieht – CO2 ist schließlich nicht alles.
Meine (ebenfalls nicht durch Fakten untermauerte) Vermutung ist, dass das Elektroauto im deutschen Strom-Mix hier besser abschneidet als klassische Fahrzeuge. Das gilt sicher nicht, wenn man den Autostrom ausschließlich aus Braunkohlekraftwerken bezieht, aber ganz bestimmt für Erdgaskraftwerke und möglicherweise für moderne Steinkohlekraftwerke. Was Atomkraftwerke betrifft, könnte man natürlich argumentieren, dass der übrig bleibende Müll schlimmer ist als alles, was fossile Energieerzeugung hervorbringen kann. Das hängt dann von der persönlichen Bewertung ab.

Fazit
Insgesamt kann man davon ausgehen, dass ein Elektroauto vom Umweltaspekt her Vorteile gegenüber einem Verbrennungsmotor hat. Der Unterschied ist aber nicht so groß, wie man aus dem Bauch heraus vermuten würde.
Gerade vollhybride Antriebskonzepte stoßen schon heute in ähnliche Regionen der Effizienz vor, wenn auch ein gewisser Abstand durchaus noch zu verzeichnen ist. Allerdings haben wir oben auch eine Familien-Limousine (Prius) mit Kleinstwagen verglichen. Ein kleiner, relativ leichter Diesel-Vollhybrid könnte durchaus in der Lage sein, Elektroautos im deutschen Strom-Mix den Rang abzulaufen. Vmtl. wäre das aber noch teurer als aktuelle Elektroautos.
Allerdings bleibt dem E-Auto-Nutzer natürlich immer die Option, Ökostrom zu beziehen. Der ist zwar auch nicht ohne Kohlendioxid-Ausstoß zu erzeugen, die Werte liegen aber um den Faktor 10 bis 20 unter denen des aktuellen Strom-Mixes (Quelle) und damit jenseits von allem, was mit Verbrennungsmotoren zu erreichen ist.

Ist ein Elektroauto wirklich umweltfreundlich?