Rettet das Elektroauto die Welt?
Inhaltsverzeichnis
- 1 Nein!
- 2 Seltene Erden
- 3 Herstellung und Betrieb eines Verbrenners
- 4 Batterie am Ende?
- 5 Kosten!
- 6 Wer hat ein Handy? Ein Tablet? Einen Laptop?
- 7 Alternativen
- 8 Herstellung von Benzin/Diesel
- 9 Wirkungsgrad und Energiedichte
- 10 Studien
- 11 Kosten für Ladestationen
- 12 Wenn alle Verbrenner gleichzeitig tanken
- 13 Videos
1 Nein!
Das umweltfreundlichste Fahrzeug ist ein Fahrrad!
Danach kommt der öffentliche Nah- und Fernverkehr, dann erst das Auto.
Auch ein E-Auto (BEV = Battery electic Vehicle) muss hergestellt werden, speziell die Batterie kostet viele Rohstoffe und erzeugt viel CO2. Diesen "Rucksack" schleppt ein BEV mit sich herum. Es gibt unterschiedliche Untersuchungen darüber, wann denn dieser Rucksack - gegenüber der Produktion eines Verbrenner-Autos - abgetragen ist. Bei einem 80 kWh-Akku sind das ca. 30.000 - 40.000 km.
2 Seltene Erden
Im Akku stecken tatsächlich keine seltene Erden, sondern Erze wie z.B. Lithium und Kobalt.
In einigen Elektro-Motoren gibt es seltene Erden, hauptsächlich Neodym als Dauermagnete. In unserem Auto nicht, der hat einen "fremderregten Synchronmotor" ohne Dauermagnete. Das ist nicht ganz so effektiv, aber umweltfreundlicher.
Der Hersteller unseres E-Autos garantiert, dass der Abbau von Lithium und Kobalt kontrolliert und fast ausschließlich in Australien vorgenommen wird.
Um es klar zu sagen: Kinderarbeit ist verabscheuungswürdig und nicht akzeptabel!
3 Herstellung und Betrieb eines Verbrenners
Wenn man das mit einem Verbrenner vergleicht, muss man die ganze Wertschöpfungskette einrechnen:
- Ein Verbrenner hat Teile, die ein BEV nicht hat, z.B.
- Anlasser-Motor
- Keilriemen
- Schaltgetriebe (ein BEV hat ein einfaches Reduktions-Getriebe)
- Auspuff, Katalysator
- Lichtmaschine
- Einspritzanlage
- Zündkerzen
- Ölpumpe, Motoröl
- Tank
- usw.
- Diese Teile müssen auch hergestellt werden. Und im Laufe des Auto-Lebens auch immer wieder mal ersetzt werden.
- Herstellung, Transport und Lagerung des Kraftstoffs verbrauchen Energie und wertvolle Ressourcen.
- Erdöl wird von riesigen Plattformen aus sehr großer Tiefe hervorgepumpt.
- Oder in der Wüste von den Scheichs gefördert, die damit reich geworden sind.
- Dabei wird "lästiges" Erdgas oftmals einfach abgefackelt, CO2 erzeugt ohne Sinn!
- Dann muss das Erdöl mit riesigen Tankern (die meist mit Schweröl betrieben werden und ja auch hergestellt werden müssen) zu uns transportiert.
- Vom Hafen an der Nordsee wird das Zeug durch große Pipelines mithilfe von schweren elektrischen Pumpen zur Raffinerie gepumpt.
- Dort wird aus der schwarzen Pampe mit viele Strom der Kraftstoff hergestellt.
- Dieser wird mit Schiffen (im besten Fall) oder LKW an die Tankstelle gekarrt.
- Dort wird der Kraftstoff mit elektrischen Pumpen in die großen Tanks gepumpt.
- Beim Tanken wird der Kraftstoff mit elektrischen Pumpen aus den Tanks in das Auto gepumpt.
Ziemlich viel Strom dabei, oder?
4 Batterie am Ende?
Alle Hersteller geben eine Garantie auf die Batterie für mind. 150.000 km! Es gibt BEV mit über 500.000 km mit dem Original-Akku.
Und dann?
4.1 Second Live
Akkus, die weniger als 80 % ihrer Anfangs-Kapazität haben, werden nicht weggeschmissen, sondern erleben ihr "zweites Leben". Sie werden als Puffer in Hausanlagen oder z.B. in der "Johan Cruijff Arena" in Amsterdam eingesetzt.
4.2 Sondermüll?
Ein Akku ist kein Sondermüll sondern ein wertvoller Rohstoff-Träger!
Alle Hersteller befassen sich mit dem Thema Recycling. Es gibt heute Verfahren einen Akku zu 95 % wiederzuverwerten!
- Problem
- Es gibt derzeit einfach zu wenig defekte Akkus! Das macht die Sache heute noch unwirtschaftlich.
5 Kosten!
Ja, heute (2021) sind die meisten E-Autos teurer als Verbrenner, trotz Förderung.
Man muss aber die Folgekosten betrachten:
- Die Energie-Kosten sind geringerer als Treibstoff. Und das obwohl Diesel vom Staat subventioniert wird.
- Inwieweit der Staat auf die Idee einer neuen, zusätzlichen Stromsteuer kommt, wird sich zeigen.
- Der Verschleiß der Bremsen bei einem BEV ist dramatisch geringerer, weil BEV hauptsächlich über die Rekuperation bremsen, also den Motor als Dynamo benutzen und Energie zurückgewinnen.
- Verschleißteile wie Auspuff, Zündkerzen usw. gibt es im BEV nicht.
- Wartungskosten sind viel geringerer. Bei unserem Auto ist die nächste Wartung in 3 Jahren, wenn wir ihn zurück an die Leasing geben.
6 Wer hat ein Handy? Ein Tablet? Einen Laptop?
2020
- wurden 2.000.000.000 = 2 Milliarden Smartphones produziert!
- wurden 216.000.000 = 216 Millionen Laptops produziert!
- wurden 3.000.000 = 3 Millionen Elektro-Autos produziert!
2 Milliarden! 216 Millionen!
Jedes hat einen Akku, der ca. 3 Jahre hält, danach wird das Gerät weggeworfen, gebunkert oder bestenfalls wird der Akku getauscht, der alte wandert dann in den Müll.
Das gleiche mit Tablet und Laptop.
7 Alternativen
Gerne wird Wasserstoff oder E-Fuels als bessere Alternative zum Elektrofahrzeug genannt.
Ein Problem dabei: Wo nehmen wird den Strom dafür her?
7.1 Strom
7.1.1 Alle Autos fahren elektrisch!
Derzeit (2021) fahren ca. 600.000 rein elektrische angetriebene Autos (BEV) in Deutschland. Der Strombedarf dieser Fahrzeuge gemessen am Gesamt-Bedarf beträgt 0,4 %. Quelle: Mythen der E-Mobilität (Vortrag auf der Power2Drive)
Angenommen, alle Autos würden umgestellt, hätte Deutschland einen Strom-Mehrverbrauch für 85 Millionen Autos (incl. Transporter!) in Höhe von:
- E-Auto (siehe auch eigene Rechnung unten)
- 290 TWh (Es gibt auch Quellen, die von 105 TWh ausgehen)
- Wasserstoff
- 770 TWh
- E-Fuel
- 1.540 TWh
- Heutige Stromproduktion insgesamt
- 3.700 TWh
- Quellen
Natürlich müsste der Strom aus regenerativen Quellen kommen ("Grünstrom")!
- Eigene Rechnung
| Verbrauch kWh/100 km | Jahresleistung km | Ges.Verbrauch kWh pro Fahrzeug | Bei 85 Millionen Fahrzeugen (incl. Transporter!) TWh |
|---|---|---|---|
| 22 | 15.000 | 3.300 | 280,5 |
Verbrauch und Jahresleistung sind eher zu hoch angesetzt!
7.1.2 Strom Export/Import
- Deutschland hat 2020 rund 17,4 TWh Strom mehr ins Ausland exportiert als importiert.
- Quelle: check24.de
- Nach dieser Quelle sehen die Zahlen so aus:
- Im Winter hat Deutschland einen Überschuss von 27,6 TWh (Anfang des Jahres) plus 14,1 TWh (Ende des Jahres). Im Sommer müssen 1,7 TWh zugekauft werden.
- Quelle: Klimaneutrale Energie (bonotos)
- Hier wird auch klar dokumentiert, dass wir unbedingt Speicher brauchen, um die Energie zwischenzuspeichern.
7.2 Herstellung von Wasserstoff-Autos
Für die Brennstoffzelle wird Titan benötigt.
Die Wasserstoff-Tank bestehen aus super-stabilen-Carbonfasern. Extrem energie-aufwändig!
7.3 Wasserstoff
Wird derzeit hauptsächlich aus Erdgas hergestellt, also fossil!
Hat aber wahrscheinlich Zukunft als Energie-Speicher, trotz des schlechten Wirkungsgrads.
- Wenn es Strom-Überschuss gibt, wird daraus Wasserstoff hergestellt und gespeichert.
- Wenn es Strom-Knappheit gibt (nachts ohne Wind), wird aus dem Wasserstoff Strom hergestellt.
7.4 E-Fuels
E-Fuels sind synthetisch hergestellte Kraftstoffe, die mittels Strom und Wasserstoff und CO2 hergestellt werden.
- CO2? Das ist doch super! Davon gibt es doch zu viel in der Atmosphäre!
- Ja. Versuch in Skandinavien haben aber gezeigt, dass man sehr viel Energie braucht, um größere Mengen an CO2 aus der Luft zu gewinnen.
Ein bekannter Stuttgarter Automobil-Hersteller hat 2021 ein Projekt in Chile gestartet (mit anderen Partnern), bei dem aus der Luft CO2 entnommen wird und zusammen mit Wasserstoff zu einem E-Fuel führt. Das Ziel ist 2026 bis zu 550 Mio Liter E-Fuel zu erzeugen. Dabei wird die Elektrolyse per Windkraft betrieben.
- Ist das viel?
- Der Gesamt-Kraftstoffverbrauch in Deutschland betrug 2020 ca. 47 Mrd. Liter, also 47.000 Millionen Liter.
- Also
47.000 Millionen Liter Verbrauch 550 Millionen Liter Herstellung ab 2026 -------------------------------------------- 46.450 Millionen Liter Rest
- Das generelle Problem beim Wasserstoff
- Um Wasserstoff per Elektrolyse herzustellen braucht man
- Viel Strom: Das kann man in viele Wüsten der Erde günstig bekommen!
- Viel Wasser: Das ist in Wüsten ein Problem! Salzwasser aus dem Meer hilft nicht: Das Wasser muss "Reinwasser" sein, also ohne Salz und Mineralien.
- Nimmt man einen Strombedarf von 2 KWh pro Liter (und das ist die minimale Angabe), braucht man 94 GWh Strom zur Herstellung. Das ist verdammt viel!
- Damit hat man zwar Wasserstoff, aber noch kein E-Fuel!
- Um Kraftstoff herzustellen, braucht man
- Benzin: 16,1 kWh/Liter
- Diesel: 18,3 kWh/Liter
- Kosten
- Rechnet man 16,1 kWh für einen Liter Benzin bei 0,40 €/kWh kommt man auf einen Preis von 6,44 €/Liter.
- Rechnet man 16,1 kWh für einen Liter Benzin bei 0,20 €/kWh kommt man auf einen Preis von 3,22 €/Liter.
- Rechnet man 18,3 kWh für einen Liter Diesel bei 0,40 €/kWh kommt man auf einen Preis von 7,32 €/Liter.
- Rechnet man 18,3 kWh für einen Liter Diesel bei 0,20 €/kWh kommt man auf einen Preis von 3,66 €/Liter.
- Trotz allem
- Wir brauchen eine Lösung, um die vorhandenen Verbrenner klimaneutral zu betreiben, bis sie nach und nach abgelöst werden. Wodurch auch immer.
8 Herstellung von Benzin/Diesel
8.1 Raffinieren
- Für die Herstellung von Benzin/Diesel wird auch Strom gebraucht, u.a. für Piplines, Raffinerien und Tankstellen. Verlässliche Zahlen dazu sind schwer zu finden, sie schwanken zwischen 2 bis 7 kWh pro Liter.
- Nimmt man einen Durchschnittsverbrauch von 6 Liter/100 km und nur 2 kWh pro Liter an, kommt man auf einen Strombedarf von mind. 12 kWh/100 km!
- Allerdings erzeugen die Raffinerien dabei nicht nur Kraftstoffe sondern auch "Nebenprodukte" wie Flüssiggas, Naphtha und Mitteldestilla.
- Quelle
- Erdöl-Raffinerie Wikipedia
8.2 Fischer-Tropsch-Synthese
Man kann auch aus Wasserstoff und CO2 Kraftstoffe herstellen.
Dazu wird die Fischer-Tropsch-Synthese verwendet. Diese verwendet Katalysatoren, die auf den Übergangsmetallen Cobalt, Eisen, Nickel und Ruthenium basieren. Als Träger finden poröse Metalloxide mit großen spezifischen Oberflächen wie Kieselgur, Aluminiumoxid, Zeolithe und Titandioxid Verwendung. Also Cobalt!
9 Wirkungsgrad und Energiedichte
- Ein E-Auto hat einen Gesamt-Wirkungsgrad von der Strom-Herstellung bis zum Elektro-Antrieb von ca. 69 %
- Ein Wasserstoff-Auto hat einen Gesamt-Wirkungsgrad von der Wasserstoff-Herstellung bis zum Elektro-Antrieb von ca. 26 %
- Ein E-Fuel-Verbrenner-Auto hat einen Gesamt-Wirkungsgrad von der Herstellung bis zum Antrieb von ca. 13 %
- Im Gegenzug hat Benzin eine viel, viel höhere Energiedichte
- Ein Liter Benzin entspricht ca. 0,75 kg. bei 50 Litern sind das 37,5 kg.
- Benzin hat eine Energiedichte von 11,5 kWh/kg.
- Bei 50 Litern sind das also 432 kWh!!!
- Die größeren Batterien derzeit (2021) haben gerade mal eine Kapazität von 80-100 kWh!
- Oder anders herum
- Eine 60 kWh Batterie entspricht ca. 7 Liter Benzin.
- Eine 100 kWh Batterie entspricht ca. 11,5 Liter Benzin.
- Ein 40 Liter Tank mit Diesel entspricht 392 kWh
- Ein 70 Liter Tank mit Benzin entspricht 679 kWh
- Der Wirkungsgrad eines Verbrenners liegt bei ca. 30 %. Also werden ca. 70 % der Energie "verschwendet", also in Wärme umgewandelt.
- Ja ich weiß: Energie verschwindet nicht, sie wird nur umgewandelt, hier halt in Wärme!
- Ein Verbrenner-Auto ist also eigentlich eine rollende Heizung.
- Der Wirkungsgrad eines Elektrofahrzeugs liegt bei ca. 90 %, auch Dank der Rekuperation beim Bremsen. Deshalb kommt ein E-Auto mit umgerechnet 7 Liter Benzin 300-400 km weit.
- Ein Benziner kommt damit ca. 100 km weit, ein Kleinwagen vielleicht 150 km.
10 Studien
Es gibt unzählige Studien zum Thema Elektromobilität.
Diese Studie des ICCT kommt zu diesem Schluss:
"Die Lebenszyklus-Emissionen der in Europa neu zugelassenen BEVs liegen in der Kompaktklasse bereits heute 66%-69% niedriger als für vergleichbare neue Benzin-Pkw. Aufgrund des sich stetig verbessernden Strommix erhöht sich dieser Emissionsvorteil von BEVs für Neufahrzeuge im Jahr 2030 auf etwa 74%-77%. Sofern sie vollständig mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben werden, erreichen BEVs bis zu 81% niedrigere Lebenszyklus-Emissionen als Benzinfahrzeuge."
11 Kosten für Ladestationen
Die Kosten für eine Elektro-Ladestation betragen ca. 500.000 € pro Säule.
Die Kosten für eine Wasserstoff-Station betragen ca. 1.500.000 € pro Säule.
12 Wenn alle Verbrenner gleichzeitig tanken
Im Netz gibt es Aussagen, die ein Chaos vorhersagen, wenn alle E-Autos gleichzeitig laden würden.
Deshalb mal die Rechnung, was passieren würde, wenn alle Verbrenner gleichzeitig tanken würden:
Wie viele Tankvorgänge kann so eine Tank-Säule bedienen:
5 Minuten Tanken 3 Minuten bezahlen 8 =Minuten pro Tankvorgang 7,5 Autos pro Stunde pro Säule können tanken
Wenn alle gleichzeitig tanken:
14.118 Tankstellen in Deutschland gibt es 2020
6 Durchschnittliche Anzahl Säulen pro Tankstelle
84.708 = Säulen gesamt
59.000.000 Autos gibt es in Deutschland 2021
696,51 = Autos pro Säule
29,02 = Autos pro Stunde pro Säule
2,07 = Autos pro Minute pro Säule
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