Elektroauto

Für die Herstellung eines Elektroautos werden mehr Energie und natürliche Ressourcen benötigt als für ein gewöhnliches Auto mit Verbrennungsmotor (Benzin oder Diesel), und seine Ökobilanz ist zum Zeitpunkt der Inverkehrsetzung etwa doppelt so hoch. Im Laufe der gefahrenen Kilometer holt es diesen Rückstand jedoch auf, wenn in dem Strom, mit dem es aufgeladen wird, erneuerbare Elektrizität enthalten ist. Mit dem Schweizer Strommix hat ein Elektroauto am Ende seiner Lebensdauer (200.000 km) letztendlich nur noch halb so viele negative Auswirkungen auf das Klima wie ein Auto mit Verbrennungsmotor.

Wenn man viele Kilometer zurücklegen muss, kann man sich deshalb überlegen, ob es nicht besser ist, mit Strom zu fahren und sein altes Auto auf dem Occasionsmarkt zu verkaufen, wo es vielleicht von jemandem gekauft wird, der wenig fährt und somit weniger Schadstoffe ausstösst als man selbst… Fährt man hingegen wenig, kann es durchaus sinnvoll sein, sein Auto mit Verbrennungsmotor noch so lange wie möglich zu nutzen, bevor man auf ein Elektrofahrzeug umsteigt. Mit dem Carculator auf der Website des Paul Scherrer Instituts kann helfen zu entscheiden, ob es sinnvoll ist, sein altes Auto stehenzulassen.

Abgesehen davon, hat Warten oft sein Gutes: es ermöglicht einem, die eigenen Mobilitätsbedürfnisse besser einzuschätzen sowie die ökologischen Herausforderungen unserer Zeit zu verstehen. Und wenn man langfristig ein neues Auto für unverzichtbar hält stellt man fest, dass mit der Zeit leichtere und sparsamere Elektrofahrzeuge auf den Markt kommen, deren Fabrikation weniger Umweltschäden verursachen.t.

Carculator • für Vergleiche und die Berechnung der Umweltverträglichkeit von Fahrzeugen (wissenschaftliches Tool) des Paul Scherrer Instituts

Es ist allgemein bekannt, dass die Auspuffrohre von Benzin- und Dieselfahrzeugen (Verbrennungsmotoren) zu viel CO2 (welches das Klima unseres Planeten aufheizt) und zu viele Schadstoffe (die der Gesundheit schaden) ausstossen. Aus diesem Grund hat die Europäische Union beschlossen, dass ab 2035 keine neuen Autos und leichten Nutzfahrzeuge mit Verbrennungsmotor mehr auf dem europäischen Markt verkauft werden dürfen.

Die Schweiz hat sich verpflichtet bis 2030 ihre Treibhausemissionen (grösstenteils CO2) im Vergleich zu 1990 um 50% zu verringern. Allerdings gab es 1990 "nur" 3 Millionen Personenwagen in unserem Land, während wir uns heute der 5-Millionen-Marke nähern. Alle Autos mit Verbrennungsmotoren durch oft schwerere Hybrid- oder Elektromodelle zu ersetzen, wird also nicht den überlebenswichtigen ökologischen Wandel herbeiführen, den unsere Gesellschaften vollziehen müssen. Die Autos müssen zudem leichter werden, ihre Anzahl muss sich verringern und unsere Mobilität muss sich stärker auf die Nutzung von öffentlichen Verkehrsmitteln, auf Car-Sharing, auf leichte Zweiradfahrzeuge und das für unsere Gesundheit empfohlene Zu-Fuss-gehen verlagern.

Nachstehend finden Sie eine kurze Beschreibung der wichtigsten Motorisierungen, die auf dem Personenwagenmarkt (noch) erhältlich sind. Ihre Klimabilanz wird für Fahrzeuge einer ähnlichen Klasse (der gleichen Grösse) angegeben.

Benzin- oder Dieselfahrzeuge • Der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors (Benzin oder Diesel) ist nicht gut: nur 30% der Energie des Kraftstoffs wird dazu genutzt, um das Fahrzeug anzutreiben, der Rest wird in Wärme umgewandelt. Bei gleicher Leistung verbraucht ein Dieselmotor etwa 20% weniger Kraftstoff als ein Benziner und stösst etwas weniger CO2 aus. Allerdings verursacht er bis zu zehnmal mehr NOx-Emissionen und – wenn er nicht mit einem wirksamen Partikelfilter ausgestattet ist – bis zu 1000-mal mehr Feinstaub. Über den gesamten Lebenszyklus betrachtet hat ein kleines, sparsames Benzinauto eine vergleichbare Klimabelastung wie ein grosser Elektro-SUV.

Hybridautos (nicht aufladbar) • Sie verfügen über einen Verbrennungsmotor (Benzin/Diesel) und einen Elektromotor, der mit einer Batterie gekoppelt ist, die vom Verbrennungsmotor aufgeladen wird. Im Laufe ihres Lebenszyklus (200'000 km), stossen sie bis zu 20% weniger CO2 aus als herkömmliche Autos. Sie eignen sich besonders für den Stadtverkehr, wo sie weniger Treibstoff verbrauchen als normale Autos; verlieren diesen Vorteil aber auf Überlandfahrten oder auf Autobahnen.

Plug-in-Hybridautos • Sie haben einen (manchmal zwei) Elektromotor(en) und einen Verbrennungsmotor (Benzin/Diesel) und können an das Stromnetz angeschlossen werden, um ihre Batterie aufzuladen, die grösser ist als die Batterien von nicht aufladbaren Hybridautos. Theoretisch besteht ihr Vorteil darin, dass sie für kurze Strecken den Elektromotor und für lange Distanzen den Verbrennungsmotor nutzen können. In der Praxis zeigen Verbrauchstest, dass viele Plug-in-Hybridautos übermotorisiert sind und die meiste Zeit im Hybridmodus fahren (beide Motorentypen werden genutzt), wodurch sie ihre CO2-Emissionen nicht wie erwartet senken können. Aufgrund der starken Beanspruchung ihrer Batterien wird ihre Lebensdauer kürzer als die von Hybrid- oder Elektroautos eingeschätzt, so dass ihre Klimabelastung nicht viel geringer ist, als die eines gewöhnlichen Autos (~20%).

Elektroautos • Bei der Herstellung haben sie eine doppelt so hohe Ökobilanz wie Autos mit Verbrennungsmotor (Benzin/Diesel), was mit der Herstellungsweise und der Grösse der Batterie zusammenhängt. Über ihre gesamte Lebensdauer gesehen ist diese Auswirkung jedoch geringer als bei gewöhnlichen Autos, ausser in den Teilen der Welt, in denen der Strom ausschliesslich aus kohlebetriebenen Kraftwerken stammt. Über seine Lebensdauer (200'000 km) hat ein Elektroauto, das mit dem Schweizer Strommix aufgeladen wird, nur halb so grosse Auswirkungen auf das Klima wie ein ähnliches Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. In städtischen Zentren hat ein Elektroauto den Vorteil, dass es leise fährt und keine gesundheitsschädlichen Abgase ausstösst. Ein Elektromotor ist wesentlich energieeffizienter als ein Verbrennungsmotor: mehr als 75% des zum Aufladen verwendeten Stroms wird zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt (gegenüber dem Wirkungsgrad von nur 30 % eines mit fossilen Brennstoffen betriebenen Motors).

Elektrofahrzeuge, die mit einer wasserstoffbetriebenen (H₂) Brennstoffzelle ausgestattet sind, trifft man noch selten auf unseren Strassen an. Diese Technologie ist vor allem für schwere Fahrzeuge interessant, die eine grosse Reichweite benötigen und die auch Zugang zu Ladestationen haben (welche in der Schweiz noch selten sind). Bei der Oxidation des Wasserstoffs in der Brennstoffzelle entstehen lediglich Wasser und Wärme. Die Klimabilanz solcher Fahrzeuge hängt davon ab, aus welcher Quelle der Wasserstoff stammt. Es ist eine ökologisch interessante Lösung, wenn der Wasserstoff durch Wasserelektrolyse mit dem überschüssigen Strom erzeugt wird, der nicht mit einem besseren Wirkungsgrad verwendet oder gespeichert werden kann. An dieser Stelle sei erwähnt, dass es auch Verbrennungsmotoren gibt, die Wasserstoff als Treibstoff verwenden, wie z.B. gasbetriebene Autos.

Mit Erdgas/Biogas betriebene Autos • Sie haben einen ähnlichen Verbrennungsmotor wie ein Benzinmotor, produzieren aber weniger Schadstoffe (Feinstaub, NOx und VOC). Wenn sie fossiles Erdgas verbrennen, stossen sie etwa 20% weniger CO2 aus als benzinbetriebene Autos. An Schweizer Tankstellen enthält CNG (Compressed Natural Gas) bis zu 40% Biogas (erneuerbare Energie aus der Vergärung von organischen und landwirtschaftlichen Abfällen). Die CO2-Bilanz eines Autos, das zu 100% mit Biogas fährt, kann besser sein als die eines Elektroautos, das mit erneuerbarem Strom aufgeladen wird. Die Zukunft dieser Technologie ist jedoch nicht gesichert, da sich die Autohersteller von ihr abzuwenden scheinen und Ladestationen rar sind.

Wenn ein Mieter eine Ladestation (Wallbox) für sein Elektroauto installieren möchte, muss er die Zustimmung des Eigentümers oder der Hausverwaltung einholen, die das Recht haben, dies zu verweigern. Dasselbe gilt für Miteigentümer (Stockwerkeigentümer) : Sie müssen die Zustimmung der Eigentümerversammlung einholen. Das ist auch sinnvoll, denn das schnelle Aufladen der Batterie eines Elektroautos (bis zu 32 Ampere) kann das Hausnetz stark – oder sogar gefährlich – belasten. Normalerweise ist es zwar möglich, eine Batterie an einer gewöhnlichen Steckdose (13 Ampere) aufzuladen, aber das kann sehr, sehr lange dauern...

Bevor man einen Antrag stellt, ist es sinnvoll, seine Nachbarn zu befragen, ob sie Interesse an einer Ladestation haben. In diesem Fall kann man erwägen, ein zentrales System zu installieren, das die Ladung mehrerer Ladestationen steuert (zentraler Trennschalter, zentrale Abrechnung des Stroms, der von jeder angeschlossenen Ladestation entnommen wird, Möglichkeit, Ladestationen hinzuzufügen oder zu entfernen...).

Vor der Installation, sollten Sie einige wichtige Modalitäten klären: Wer trägt die Kosten für die Installation? Wer erhält kantonale Subventionen, falls es welche gibt? Wer bezahlt die Ladestation? Wie wird der Stromverbrauch abgerechnet? Muss die Gebäudeversicherung angepasst werden und wer bezahlt sie? Kann der Mieter (oder der Miteigentümer) bei einem Umzug seine Ladestation oder seinen Anteil an den Installationskosten zurückerhalten?

Die meisten Kantone gewähren eine reduzierte Besteuerung (Fahrzeugsteuer) für schadstoffarme Fahrzeuge, die auf ihrem Gebiet zugelassen sind. Einige Kantone gewähren auch Fördergelder für die Installation einer Ladestation. Auf der Website FRANCS ENERGIE  können Sie die Verfügbarkeit nach Ihrer Postleitzahl abfragen. Siehe auch die kantonalen Informationen.

Berühren Sie die Wappen, um zu den kantonalen Informationen zu gelangen

Für Elektroautos gelten die gleichen physikalischen Bestimmungen wie für Autos mit Verbrennungsmotor (Benzin/Diesel) : Je grösser, schwerer und stärker sie sind, desto mehr Kraftstoff verbrauchen sie . Ausserdem müssen die Batterien umso grösser sein, je grösser die Reichweite sein soll. Grosse Modelle wiegen über 2500 kg und haben Batterien, die mehr als 80 kWh speichern können – das entspricht etwa 160 Batterien eines Elektrofahrrads. Da eine Batterie mit grosser Kapazität das Auto schwerer macht und den Stromverbrauch und die Umweltbelastung erhöht, muss man einen Kompromiss finden. Wenn man darüber nachdenkt, scheint es sinnvoller, die Reichweite seines Fahrzeugs nach den Kilometern auszuwählen, die man im Alltag zurücklegt und nicht in einem hypothetischen Urlaub. Oftmals ist es jedoch die Angst vor einer zu geringen Reichweite bei einer Freizeitfahr, die zum Kauf eines Fahrzeugs führt, das für die meisten Fahrten viel zu schwer ist.

Zum Zeitpunkt seiner Marktzulassung hat ein Elektroauto eine Ökobilanz (CO2-Emissionen, graue Energie , Verbrauch natürlicher Ressourcen, Umweltverschmutzung…), die negativer ausfällt als diejenige eines vergleichbaren Benzin- oder Dieselautos. Alle möglichen Studien haben versucht zu definieren, wie viele Kilometer ein Elektroauto fahren muss, damit es den Punkt erreicht, an dem seine Klimabilanz besser ausfällt als die eines Autos mit Verbrennungsmotor. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dies vor allem von der Grösse und der Herstellungsweise der Batterie sowie dem Anteil an erneuerbarem Strom (Wasser, Sonne, Wind…) abhängt, der im Strom enthalten ist, mit dem die Batterie aufgeladen wird. Mit dem Schweizer Strommix liegt dieser Kipppunkt bei etwa 30'000 km. Und über seine Lebensdauer (200'000 km) wird ein Elektroauto eine Umweltbilanz aufweisen, die das Klima nur halb so stark belastet wie ein Auto mit Verbrennungmotor (Benzin/Diesel).

Abgesehen davon muss man wissen, dass Elektromotoren beim Anfahren oft ein sehr starkes Drehmoment haben, was zu einem viel höheren Reifenverschleiss (Quelle für Feinstaub) führt als bei Autos mit Verbrennungsmotoren. Dieser Verschleiss ist darauf zurückzuführen, dass Elektroautos schwerer sind. Das sie hingegen mit einem System zur Energierückgewinnung beim Bremsen ausgestattet sind, werden ihre Bremsbeläge weniger stark beansprucht und setzten weniger Feinstaub frei.

Umweltbilanz

Carculator wissenschaftlicher Rechner des Paul Scherrer Instituts

European Federation for Transport and Environment (auf Englisch)

   

Bilanzen von Verbrauch und Emissionen
über den Lebenszyklus eines Mittelklassewagens

•  Benzin- oder Dieselfahrzeug + info

  Benzin- oder Dieselfahrzeug (Mittelklassewagen)

  Über seinen gesamten Lebenszyklus (200'000 km) hinweg ist etwa die Hälfte seiner Klimawirkung auf seinen Treibstoffverbrauch zurückzuführen.

  Carculator • Rechner für die Klimawirkung von Fahrzeugen (wissenschaftliches Tool) des Paul Scherrer Instituts

•  Hybridauto + info

  Hybridauto (Verbrennungsmotor + Elektromotor)

  Im Jahr 2035 dürfen Hybridautos nicht mehr auf den europäischen Markt gebracht werden, da sie fossilen Treibstoff verbrennen und ihre direkten CO2-Emissionen über den Auspuff zu hoch sind.

  Carculator • Rechner für die Klimawirkung von Fahrzeugen (wissenschaftliches Tool) des Paul Scherrer Instituts

•  Plug-in-Hybridautos + info

  Plug-in-Hybridauto

  Ebenso wie die nicht aufladbaren Hybrid-Autos dürfen neue Plug-in-Hybriden ab 2035 nicht mehr auf den europäischen Markt gebracht werden, da ihre direkten CO2-Emissionen über den Auspuff zu hoch sind.

  Carculator • Rechner für die Klimawirkung von Fahrzeugen (wissenschaftliches Tool) des Paul Scherrer Instituts

•  Elektrofahrzeug + info

  Elektroauto

  Ein Elektroauto hat – am Ende seiner Lebenszeit (nach 200'000 km) – eine weniger klimaschädliche Bilanz als ein Benzin- oder Dieselauto. Das heisst aber nicht, dass es "gut für die Umwelt" ist. Je weniger wir mit dem Auto fahren, desto besser geht es unserem Planeten…

  Carculator • Rechner für die Klimawirkung von Fahrzeugen (wissenschaftliches Tool) des Paul Scherrer Instituts

1. Benzin (fossiler Treibstoff)
2. Strom aus dem Stromnetz (Schweizer Strommix)
3. CO₂ - Auswirkungen auf das Klima
4. Luftverschmutzung durch das Fahrzeug (Auspuff, Bremsenverschleiss und Reifenabrieb etc.)
Die Messgeräte zeigen im Vergleich zum benzinbetriebenen Fahrzeug relative Werte an

In der Schweiz fährt ein Elektroauto im Jahresdurchschnitt etwa 15'000 km, steht 90% der Zeit still und verbraucht etwa 3'000 kWh Strom – das entspricht fast der Menge an Strom, die ein typischer 3-Personen-Haushalt (ohne Heizung und Warmwasserboiler) verbraucht.

Um 3'000 kWh Strom pro Jahr zu erzeugen, benötigt man etwa 15 m² photovoltaische Solarmodule. Aber Vorsicht: diese 15 m² produzieren im Winter fünfmal weniger Strom als im Sommer (siehe Grafik) und gar nichts, wenn die Sonne untergegangen ist. Man sollte also "Ich produziere soviel Strom, wie ich verbrauche" nicht mit "Ich produziere den gesamten Strom, den ich verbrauche" verwechseln. Im Winter wird das Fahrzeug vor allem mit Strom aus dem Stromnetz fahren, das in der Schweiz zum Teil auch durch Importe aus Kraftwerken mit fossilen Energieträgern (Kohle, Gas oder Heizöl) gespeist wird.

Theoretisch kann die Photovoltaikanlage eines Einfamilienhauses (25 bis 120 m² Solarmodule) eine Spitzenleistung von 5 bis 25 kW erbringen, was ausreicht, um eine Batterie auf volle Leistung aufzuladen. In der Realität wird das Fahrzeug jedoch, wenn es einfach an eine gewöhnliche Ladestation angeschlossen ist, - im Durchschnitt – nur 15% Solarstrom nutzen, während die restliche Elektrizität aus dem Netz stammt. Der Anteil des Solarstroms kann mit einer intelligenten Ladestation (Smart Charging), die die Batterie vorrangig lädt, auf über 50% steigen. Und dieser Eigenverbrauch kann über 90% erreichen, wenn:

• die Ladestation ihre Ladeleistung auch an den verfügbaren Solarstrom anpassen kann (was die Ladezeit verlängert),,
• die Ladestation über Nacht nicht vollständig auflädt, um die Morgenstunden zu nutzen (vor allem im Sommer),
• die Ladestation die Nutzungszeiten des Fahrzeugs und die Sonnenscheindauer berücksichtigt (Statistiken und Wettervorhersagen).

Externe Batteriespeicher ermöglichen es, zu 100% Solar zu fahren, indem die Stromproduktion der Photovoltaikmodule und das Laden des Fahrzeugs zeitlich versetzt erfolgen. Die Umweltbilanz der Batterien ist jedoch derzeit (noch) nicht günstig, was die CO2-Emissionen und die Umweltbelastung betrifft. Wenn die Fahrzeugbatterie hingegen Strom für die elektrischen Geräte im Haushalt liefern kann, kann das stehende Fahrzeug auch als stationäre Batterie fungieren (V2H-System, vehicle-to-home). Tatsächlich verbraucht ein Haushalt ungefähr 10 kWh Strom pro Tag, während die Batterie der meisten Elektrofahrzeuge 20 bis 80 kWh bei einer Reichweite von etwa 300 km liefern kann. Es gibt also noch Spielraum. Es gibt (noch teure) intelligente Ladesysteme, mit denen die verfügbare Batterieladung zwischen dem Fahrzeug und den Haushaltsgeräten aufgeteilt werden kann – durch Priorisierung und Berücksichtigung der variablen Tarife des Stromanbieters. Bei diesem Gleichgewicht muss jedoch auch berücksichtigt werden, dass die Lebensdauer einer Batterie hauptsächlich von der Anzahl der Lade- und Entladezyklen abhängt.

Man braucht nur seine Hand auf die Motorhaube der Autos zu legen, die in der Sonne stehen, um festzustellen, dass eine schwarze Karosserie 25 °C wärmer sein kann als die eines weissen Autos. Die Farbe der Karosserie hat jedoch weniger Einfluss auf die Temperatur im Innern des Fahrzeugs, als man meinen könnte. Zwar wird sich der Innenraum eines schwarzen Fahrzeugs schneller aufheizen als der eines weissen – vor allem wenn die Sitze ebenfalls dunkel sind –, doch am Ende wird seine Temperatur «nur um etwa 10 Grad höher sein. Dafür gibt es mehrere Gründe. Zunächst einmal sind die meisten dunklen Lackfarben nicht matt, sondern glänzen und haben oft einen metallischen Schimmer. Zweitens absorbieren selbst die hellsten Karosserien Sonnenenergie, von der etwa die Hälfte aus unsichtbarer Strahlung (Ultraviolett und Infrarot) besteht. Und drittens sind die Karosserien isoliert, damit der Innenraum im Sommer nicht zu heiss und im Winter nicht zu kalt wird.

Für die Wärme im Innern des Autos während der Sommermonate hat die Transparenz der Scheiben eine grössere Wirkung als die Farbe der Karosserie. Die Fensterscheiben eines Autos lassen nämlich einen Grossteil der Sonnenenergie eindringen aber da sie für die Ferninfrarotstrahlung (die von unserem Körper und warmen Gegenständen ausgestrahlt wird) undurchlässig sind, lassen sie die Wärme des Innenraums nicht nach aussen entweichen. Das ist das Prinzip des Treibhauseffekts – das Prinzip, das sich der Gärtner zu Nutze macht, um seine Tomaten besser reifen zu lassen. Einige Windschutzscheiben können die Sonnenenergie besser filtern (athermische Windschutzscheiben), und das ist manchmal Teil der Kaufoption für ein Auto.

Abgesehen davon ist die Heizung oder die Klimaanlage des Fahrzeuginnenraums nach dem oder den Motoren immer noch der grösste Stromverbraucher. Die Leistung kann zwischen 500 und 3'000 Watt betragen und 10 bis 15% des Verbrauchs eines Elektroautos auf der Autobahn ausmachen. Einige Displays zeigen diesen Verbrauch an, so dass man die Heizung oder Klimaanlage besser steuern kann, um die Reichweite zu vergrössern.

Überhitzung im Auto