Zukunft von Akkus für Elektroautos

Derzeit konzentrieren sich nahezu alle Fahrzeughersteller und Zulieferer auf Lithium-Akkus für Elektroautos, da es bei diesem Akku-Typ noch viel Raum für Weiterentwicklung gibt: Je nach verwendeten Materialien liegt die theoretisch erreichbare Energiedichte bei über 1000 Wh/kg (derzeit: 100–190 Wh/kg). Solch gute Werte erhofft man sich z. B. aus der Kombination von Lithium und Luft. Doch vor 2020 sind keine marktreifen Lithium-Luft-Akkus zu erwarten, und es ist ungewiss, ob sie überhaupt jemals die benötigte Zuverlässigkeit und Haltbarkeit erreichen.

Kostenentwicklung

Relativ sicher ist, dass die Kosten von elektroautotauglichen Lithium-Akkus sinken werden. Viele Experten erwarten mittelfristig (bis zum Jahr 2020) etwa 300 EUR/kWh.^[1] Zweifler weisen darauf hin, dass die derzeit knappe Fertigungs- und Rohstoffsituation für Qualitätsakkus keine große Hoffnung auf baldige drastische Preissenkungen macht.

Nur Optimisten halten langfristig sogar Preise von deutlich unter 300 EUR/kWh für möglich.^[2] Bei Lithium-Akkus heutiger Bauart kosten allein schon das Material und Standardteile fast 300 EUR/kWh.^[3] Die Optimisten sehen also zukünftige Erfindungen voraus.

Wenn der Ölpreis steigt, werden auch die Kosten für die Akkus steigen, da die Gewinnung der benötigten Rohstoffe viel graue Energie verschlingt und alle Energieformen teurer werden, wenn das Öl teurer wird. Deshalb erwarte ich auch bei deutlich höheren Benzin- und Dieselpreisen nicht, dass das Elektroauto vor 2020 – wenn überhaupt – von den Kosten her konkurrenzfähig wird. (Ähnlich enttäuschend war die Situation bei den Windkraftwerken: Als das Energiepreisniveau stieg, verteuerten sich die Rohstoffe für die Windräder so sehr, dass Windstrom wieder nicht günstiger als Strom aus konventionellen Kraftwerken war.)

Rohstoffverbrauch

Eine Massenproduktion von Elektroautos würde die Nachfrage nach Lithium stark steigen lassen. Für Salzseen, aus denen das begehrte Metall derzeit gewonnen wird, bedeutet das eine schlechte Zukunftsprognose: Ihnen droht die Zerstörung. 84% der geschätzten Lithiumvorkommen lagern in solchen Salzseen in Südamerika.^[4]

Der Preis von Lithium macht nur 1–2% der Kosten eines Lithium-Akkus aus.^[5] Sollte es also einen Engpass geben, kann auf teurere Abbauverfahren (z. B. aus Mineralien) ausgewichen werden. Andere benötigte Metalle machen mehr aus, aber auch da zeichnet sich keine baldige Erschöpfung der Lagerstätten ab. An einer Rohstoffknappheit wird die Elektrifizierung des Autoverkehrs wohl nicht scheitern, wenngleich vorübergehende Preisspitzen (etwa bei zu starker Förderung von Elektroautos) möglich sind. (Ähnliches wurde z. B. auch bei den Kosten von Solarzellen beobachtet.)

Zudem wird erwartet, dass zukünftig Lithium-Akkus wiederverwertet werden, sodass weniger Lithium neu abgebaut werden muss. Bei den aktuellen Preisen lohnt sich das noch nicht.

Alternativen zu Lithium-Akkus

In dem Film Die 4. Revolution schwärmte Hermann Scheer davon, an der Tankstelle geladene Flüssigkeit in das Elektroauto zu füllen. Damit entfielen die langen Ladezeiten und wir könnten alle problemlos überall hin umweltfreundlich fahren. Was er aber nicht dazusagte: Diese sogenannten Redox-Flow-Batterien haben nur eine geringe Speicherkapazität. Selbst bei Verwendung der besten heute verfügbaren Flüssigkeit und einem Tank, der 300 l fasst, käme der Elektroautofahrer nur rund 100 km weit.^[6] Er wird also ein sehr dichtes Tankstellennetz brauchen. Der Wirkungsgrad der Redox-Flow-Batterie wird mit "bis zu 80%" angegeben. Selbst wenn dieser Wert im Praxisalltag erreicht werden würde (was ich zu bezweifeln wage), wäre das nicht gerade sehr effizient.
Brennstoffzellen können ebenfalls mobil Strom erzeugen, aber wenn sie als Energiespeicher Wasserstoff verwenden, haben sie einen äußerst bescheidenen Wirkungsgrad, weshalb sie bis auf Weiteres keine sinnvolle Alternative sind.
Aufladen während der Fahrt mittels Solarzellen, die am Elektroauto angebracht wurden ("Solarfahrzeug"), ist ein reiner Hype. Selbst bester Sonnenschein reicht für Autos der gewohnten Gewichtsklasse, die Leistungen im zweistelligen Kilowatt-Bereich brauchen, bei weitem nicht aus.
Aufladen mittels im Boden versenkter Spulen zur drahtlosen Energieübertragung (Induktion) ist schon eher realistisch, aber nur als bequemere Lademöglichkeit, z. B. für Elektro-Taxis an Taxistandplätzen. Ein Aufladen während der Fahrt ist "Zukunftsmusik". Zudem treten beim drahtlosen Laden erhebliche Energieverluste auf, die sich zu den Verlusten im Akku addieren würden.

Mein Fazit

Eine Revolution ist nicht in Sicht. Wenn keine technologischen Durchbrüche erzielt werden, sieht es eher nach einer langsamen, beschwerlichen Entwicklung aus.

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Elektroauto-Modelle

Quellen

[1]	Boston Consulting Group: Pressemeldung vom 7.1.2010 über eine umfangreiche Studie Umweltbundesamt: Elektromobilität in Österreich. Szenario 2020 und 2050 (PDF, 3 MB), S. 11 (im PDF S. 13) Stefan Bratzel vom Center of Automotive der Fachhochschule der Wirtschaft in Bergisch-Gladbach lt. Artikel vom 17.2.2011 auf Wirtschaftsblatt.at Heise Autos: "Erster Deutscher Elektro-Mobil Kongress" in Bonn, 18.6.2009 Maximilian Kloess, TU Wien: Die Wirtschaftlichkeit teil- und vollelektrifizierter Antriebe in Österreich bis 2030 (PDF), S. 20
[2]	Kurt Sigl vom deutschen Bundesverband E-Mobilität lt. Artikel vom 5.10.2011 auf Zeit.de Carolin Reichert, Leiterin "Neue Geschäfte" bei RWE lt. Bericht vom 18.6.2009 auf Heise Autos
[3]	Joanneum Research und TU Graz: Quo vadis Elektroauto? (PDF, 4 MB), S. 37f. (im PDF S. 43f.) – "Fast 300 EUR/kWh" ergeben sich aus 25–30% von 800–960 EUR/kWh.
[4]	Verkehrsclub Österreich: Potenziale von Elektro-Mobilität, S. 19
[5]	Joanneum Research und TU Graz: Quo vadis Elektroauto? (PDF, 4 MB), S. 38 (im PDF S. 44)
[6]	Eine Vanadium-Bromid-Verbindung ist lt. Wikipedia mit 70 Wh/l die effektivste bisher bekannte Chemikalie. Ein Elektroauto braucht rund 20 kWh/100 km. 20 000 Wh/70 (Wh/l) = 286 l.

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