Elektromobilität und Ladestationen

Ladestationen für Elektrofahrzeuge dienen dem Zweck derartige Transportmittel mit der für deren Betrieb notwendigen Energie zu versorgen. Folglich handelt es sich hierbei um stationäre elektrische Anlagen. Elektrofahrzeuge verfügen über einen Akku, welcher hin und wieder mittels einer solchen Anlage aufgeladen werden muss. Dies alles sollte mit möglichst geringem Aufwand erfolgen.

Wie funktioniert Elektromobilität?

Bei Fortbewegungsmitteln, welche in die Kategorie Elektromobilität fallen, handelt es sich um Fahrzeuge, die durch Elektrizität angetrieben werden. Jener Strom stammt meistens aus einem Akkumulator (kurz: Akku). Dieser ist in der Lage, elektrische Energie auf elektrochemischer Basis zu speichern. Hierfür muss er immer wieder aufgeladen werden. Für eine solche Aufladung gibt es drei unterschiedliche Verfahren:

• Wechselstromladen: Dazu wird das Fahrzeug einphasig mittels eines ICCB-Kabels (ICCB = In-Cable Control Box) oder direkt mittels eines Ladekabels an eine Haushaltssteckdose angeschlossen. Es erfolgt also ein Anschluss an das klassische Stromnetz.
• Drehstromladung: Dazu wird das Fahrzeug ebenfalls mittels eines ICCB-Kabels angeschlossen. Allerdings erfolgt der Anschluss in diesem Fall an das Netz des Dreiphasenwechselstroms über eine 400-V-Drehstromsteckdose. Alternativ kann man das Fahrzeug auch über ein Ladekabel mit einer Ladestation verbinden. Anschließend wird der Dreiphasenwechselstrom in Gleichstrom umgewandelt.
• Gleichstromladen: Dazu wird das Fahrzeug direkt mit Gleichstrom aus der Ladestation aufgeladen. Jener Gleichstrom kommt entweder aus dem Stromnetz oder im Falle von Solartankstellen aus großen Pufferakkus.

Welche Probleme ergeben sich in Bezug auf die Bereitstellung von Ladestationen?

Laut einer Studie des Allgemeinen Deutschen Automobil-Clubs (kurz: ADAC) ist die Funktionalität an fast allen in Deutschland vorhandenen Ladestationen zufriedenstellend. Allerdings zeigten sich viele Mängel beim Thema Verbraucherfreundlichkeit.
Konkret bezieht sich das auf die Themen Versorgung mit notwendigen Informationen, Komfort bei der Bedienung und Transparenz bei den Preisen. Insgesamt bekam nur eine Ladestation die Note „Sehr gut“, in 29 Fällen wurde ein „Gut“ vergeben, in 17 Fällen ein „Ausreichend“ und in sechs ein „Sehr mangelhaft“.

Die prägnantesten der festgestellten Mängel waren:

• in 77% der Fälle gab es an der Ladesäule keine Auskunft über die Ladekosten
• in 72% der Fälle gab es in Wirklichkeit keine Begrenzung der Parkdauer
• in 70% der Fälle gab es an der Ladesäule keine Informationen über den Preis pro Einheit
• in 66% der Fälle war die Ladesäule auf 25 Meter schlecht oder gar nicht zu erkennen
• in 23% der Fälle war ad hoc kein Aufladen möglich
• in 19% der Fälle gab es weder an der Ladesäule noch via App Auskunft über die Ladekosten

Wie lassen sich die Probleme mit den Ladestationen lösen?

Die vom ADAC festgestellten Mängel lassen sich im Wesentlichen mit den Begriffen Transparenz und Organisation zusammenfassen.
Aufgrund der Tatsache, dass Ladestationen bei weitem noch nicht so etabliert sind wie klassische Tankstellen, ist es notwendig Kundinnen und Kunden so eindeutig wie möglich über die wichtigsten Dinge aufzuklären. Die prägnanteste Rolle spielt hierbei der Preis. Über ihn sollte man so deutlich wie möglich und so oft wie nötig informiert werden.
Organisatorische Probleme lassen sich beispielsweise dadurch beheben, dass man Ladestationen ausschildert, auch aus der Ferne deutlich sichtbar macht und genaue Betriebsanleitungen über den Vorgang des Aufladens ausgibt.

Warum ist das Thema Elektromobilität wichtig?

Auch wenn es unterschiedliche Prognosen dazu gibt wann genau es soweit sein wird, steht fest, dass die Erdölreserven auf der Welt endlich sind. Will man das momentan hohe Maß an Mobilität erhalten oder sogar ausbauen, muss man sich deshalb mit alternativen Konzepten beschäftigen. Und je früher man dies tut, desto eher lassen sich später Probleme bei der Bereitstellung von Möglichkeiten zur Mobilität vermeiden.
Strom bietet sich derzeit als passende Energiequelle an, weil beispielsweise 2015 nur rund ein Viertel der weltweiten Stromerzeugung auf der Basis von Erdöl oder Erdgas erfolgte. Über ein Fünftel basierte hingegen bereits auf erneuerbaren Energiequellen. Es wird also auch dem ökologischen Aspekt der ganzen Problematik Rechnung getragen.

Welche Vorteile hat die Elektromobilität?

Elektromobilität zeigt eine lokale Emissionsfreiheit. Das heißt, es entstehen keine direkten Emissionen. Für eine Gesamtbetrachtung müssen jedoch auch die entstehenden Emissionen bei der Stromerzeugung und Strombereitstellung bedacht werden. Allerdings besteht hier die Möglichkeit die Emissionsfreiheit durch Verwendung erneuerbarer Energiequellen weiter zu steigern. Überdies verursachen Elektrofahrzeuge, selbst wenn lediglich der durchschnittliche europäische Strom-Mix verwendet wird, einen deutlich geringeren Ausstoß an Kohlenstoffdioxid als vergleichbare Modelle mit Verbrennungsmotor.
Ein weiterer Vorteil ist das hohe Drehmoment des Motors ab dem Stand. Dadurch lässt sich das entsprechende Fahrzeug aus dem Stand heraus kraftvoll beschleunigen.
Aufgrund des sowohl innen, als auch außen leiseren und kaum vibrierenden Antriebs ergibt sich ein höherer Komfort beim Fahren.
Zudem gibt es ein günstigeres Verhältnis von Innenraum und Größe des Fahrzeuges.
Durch die Nutzbremse oder Rekuperationsbremse verringert sich der Energieverbrauch. Hierunter versteht man eine Methode, Bewegungsenergie in elektrische Energie, welche sich speichern lässt, zu verwandeln. Auf diese Weise lässt sich das Fahrzeug dann bremsen.
Überdies zeigen Elektrofahrzeuge eine höhere Lebensdauer. Auch der Antrieb gilt als verschleißarm und muss deswegen weniger gewartet werden.
Spezielle Elektroautos könne laut des Konzepts Vehicle to grid (deutsch: Vom Vehikel zum Stromnetz) in Bezug auf das allgemeine Stromnetz auch noch eine andere Rolle einnehmen. Hier ist es nämlich möglich, dass solche Autos nicht nur Strom entnehmen, sondern auch wieder einspeisen.
Dies kann besonders bei großer Netzlast von Interesse sein. Eine solche Rückführung erfolgt über spezielle Ladestationen und kann zum Beispiel im Falle eines Stromausfalls auch bezüglich des privaten Haushalts erfolgen.
In manchen Ländern gilt für Elektrofahrzeuge eine geringere Kraftfahrzeugsteuer. Dies ist in Deutschland jedoch zeitlich begrenzt.
Im Oktober 2018 waren laut ADAC zirka 50% der Elektroautos in der Betrachtung der Gesamtkosten günstiger als vergleichbare Modelle mit Verbrennungsmotor.

Welche Nachteile hat die Elektromobilität?

Trotz staatlicher Förderprämien besteht immer noch ein merklich höherer Anschaffungspreis bei Elektrofahrzeugen.
Es besteht eine geringere Reichweite. Das heißt, der Zeitabstand zwischen zweimaligem Aufladen mit Strom ist geringer, als der zwischen zweimaligem Auftanken mit Benzin oder Diesel, bei vergleichbarer Nutzung und vergleichbarem Modell. Dies kann insbesondere bei Fernfahrten ein Problem darstellen.
Außerdem ist der Zeitaufwand für die Aufladung der Fahrzeugbatterien deutlich höher, als der zum Betanken von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren.
Ebenso ist das Angebot an verfügbaren Ladestationen nach wie vor begrenzt. Hinzu kommen die bereits erwähnten Mängel eines Großteils der vorhandenen Ladestationen.
Immer noch ist die Auswahl entsprechender Modelle relativ gering. Beispielsweise gibt es häufig keinerlei Möglichkeit zum Ziehen von Lasten.
Auch die verfügbaren Servicemöglichkeiten sind noch nicht mit denen klassischer Fahrzeuge vergleichbar. Vor allem in unterentwickelteren Regionen mit wesentlich geringerer Verbreitung von Elektromobilität mangelt es an entsprechender Infrastruktur wie zum Beispiel Werkstätten.
Bei niedrigen Außentemperaturen ist es nicht möglich die Verlustwärme des Motors zum Beheizen des Fahrzeuginnenraums zu nutzen. Stattdessen wird es in so einem Fall erforderlich, ein Heizsystem zu verwenden, welches unabhängig vom Motor arbeitet. Das geht allerdings zu Lasten des gespeicherten Stroms und damit der möglichen Reichweite.
Zur Speicherung der Energie wird aktuell vor allem auf Lithium-Ionen-Akkumulatoren bzw. Lithium-Ionen-Akkus gesetzt. Die Gewinnung des hierfür erforderlichen Alkalimetalls Lithium führt jedoch insbesondere in ärmeren Ländern zu erheblichen ökologischen Schäden. Hierzu zählen beispielsweise die Konsequenzen des dafür nötigen hohen Wasserverbrauches.

Wie sieht die Zukunft der Elektromobilität aus?

Trotz der Vorteile, welche diese Technologie zu bieten hat, ist es unsicher, ob sie wirklich das Fundament jenes Zeitalters bilden wird, das nach dem der fossilen Energieträger kommt. Viele Expertinnen und Experten sehen sie mehr als Brückentechnologie.
Die tatsächliche Technik der Zukunft könnten viel eher solche Fahrzeuge sein, welche auf der Basis von Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzellen funktionieren. Unter so einer Zelle ist eine Vorrichtung zu verstehen, welche die entstehende Energie der chemischen Reaktion von elementarem Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser in elektrische Energie umwandelt.
Wasserstoff fungiert in diesem Fall als Brennstoff, da seine gespeicherte Energie mittels Verbrennen in nutzbare Energie verwandelt wird. Alternativ kann auch eine Reihe anderer Stoffe als Brennstoffe eingesetzt werden. In diesem Zusammenhang sind besonders die sogenannten E-Fuels zu nennen.
Studien zeigen bereits, dass der Markt für Brennstoffzellenfahrzeuge in den nächsten Jahren anwächst. Diese Entwicklung wird besonders von den asiatischen Autoherstellern dominiert.

Fazit

Gleichgültig, ob man Elektromobilität als die Technik der Zukunft oder als Brückentechnologie betrachtet, sie hat in jedem Fall das Potenzial eine wesentlich umweltfreundlichere Alternative zum Verbrennungsmotor zu sein. Zwar gibt es sowohl in ökologischer Hinsicht, als auch bezüglich anderer Faktoren noch Dinge, welche verbesserungswürdig sind. Allerdings entwickelt sich diese Technologie stetig weiter, was dabei hilft, bestehende Probleme kontinuierlich zu reduzieren.
Bezüglich der Mängel, welche sich nicht entscheidend minimieren lassen, sollte man immer auch andere Optionen wie die Brennstoffzellen-Technologie im Auge behalten. Nicht zuletzt können sich daraus auch große Chancen für die Zukunft ergeben.