Alternative Antriebe - Elektroautos

Das Elektroauto:

Zukunftslösung oder Zwangslösung?

Elektroautos werden mit einem oder mehreren Elektromotoren angetrieben. Die benötigte elektrische Energie stammt in der Regel aus einer wiederaufladbaren Batterie (Akkumulator). Befürworter verweisen auf die geringere Umweltbelastung der Elektromobilität.

Für Kritiker sind die E-Autos wegen der geringen Reichweite nur bedingt alltags­tauglich.

Welche Vor- und Nachteile die „Stromer“ haben und wie die Technologie funktioniert – dieser Artikel informiert darüber.

Bisher hat sich nur ein kleiner Teil der Autofahrer für die elektrische Alternative zum Verbrennungsmotor entschieden. Laut Kraftfahrtbundesamt sind in Deutschland nur rund 25.500 „Stromer“ zugelassen (Stand: 2016) – ein verschwindend geringer Anteil eines Gesamtbestands von mehr als 45 Millionen zugelassenen Pkw. Allerdings hat sich die Zahl zwischen 2012 und 2016 mehr als verfünffacht, und die Politik will die Verbreitung der Elektromobilität vorantreiben. Dafür wurde mit Beteiligung der Automobilindustrie im Sommer 2016 ein Förderprogramm geschaffen. Doch was sind E-Autos eigentlich genau, wie funktioniert der Elektroantrieb?


Diese Versicherungsbegriffe spielen im Text eine Rolle
Begriff
Erklärung
TypklasseFahrzeuge werden jährlich entsprechend der Schadensbilanz des jeweiligen Modells Typklassen zugeordnet. Die Typklasse dient der Ermittlung des Schadensrisikos und fließt in die Beitragsberechnung der Kfz-Versicherung ein.
RegionalklasseZulassungsbezirke werden entsprechend der Unfallstatistik Regionalklassen zugeordnet. Auch diese Einordnung dient der Risikobewertung und mithin der Beitragsberechnung.

Die Funktionsweise des Elektroantriebs

Seit Jahrzehnten treiben fast ausschließlich Verbrennungsmotoren die Autos an. Sie gewinnen die Energie aus Benzin und Diesel oder auch aus alternativen Kraftstoffen wie Erdgas oder Biodiesel. In einem Elektromotor kommt dagegen ein vollkommen anderes Verfahren zum Einsatz. Das Prinzip lässt sich vereinfacht so beschreiben:

Hauptkomponenten des E-Motors sind ein Stator und ein Rotor. Durch die Wicklungen des Stators wird Wechselstrom geleitet, wodurch ein Magnetfeld entsteht. Dieses Magnetfeld wirkt auf den ebenfalls magnetischen, drehbaren Rotor. Da sich die Polung des Stators durch den Wechselstrom permanent verändert, wird der Rotor in kurzen Intervallen angezogen und abgestoßen. Durch diese Rotation entsteht die für den Antrieb des Autos notwendige Bewegungsenergie. Neben reinen Elektroautos fertigen Automobilhersteller auch Hybridautos, in denen sowohl ein Elektro- als auch ein Verbrennungsmotor neben- bzw. miteinander arbeiten.

Info

Elektromotoren spielten bereits in der Frühphase des Automobilbaus eine wichtige Rolle. So überschritt 1899 ein Elektrofahrzeug als erstes überhaupt die Geschwindigkeitsmarke von 100 Stundenkilometern.

Der Strom für den Elektromotor wird in einem Lithium-Ionen-Akku gespeichert. Dieser kann vergleichsweise große Energiemengen aufnehmen. Durch Rekuperation ist es möglich, den Akku während der Fahrt zu laden. Beim Bremsen wird Bewegungsenergie wieder in elektrische Energie umgewandelt und eingespeist. Solche Systeme sind mitunter auch in konventionellen Autos anzutreffen. Bei diesen lädt sich allerdings nicht der Akku, sondern die Starterbatterie auf. Die Rekuperation kann den Energieverbrauch des E-Motors allerdings nicht kompensieren.

Anzahl der in Deutschland zugelassenen Elektroautos


Wie umweltfreundlich sind Elektroautos?

Bei dieser Frage können sich Experten schon einmal in die Haare kriegen. Für Elektroautos spricht, dass sie während der Fahrt keine Schadstoffe ausstoßen und bedeutend weniger Lärm erzeugen. Außerdem ist der Wirkungsgrad des Elektronantriebs höher als der eines Verbrennungsmotors: Der E-Motor wandelt rund 90 Prozent des eingesetzten Stroms in Bewegungsenergie um – nur ein geringer Anteil geht durch Wärme verloren. Der Verbrennungsmotor dagegen wandelt nur etwa ein Drittel des Kraftstoffs in Bewegungsenergie um. Der Rest geht in Form von Wärme und Abgasen verloren.

Allerdings wäre es zu kurz gegriffen, nur auf den Betrieb des Fahrzeugs zu schauen. Um die Umweltbilanz zu erfassen, muss der gesamte Prozess vom Abbau der verbauten Rohstoffe über die Stromerzeugung bis hin zum Fahrbetrieb selbst berücksichtigt werden. Hierbei kommt es vor allem auf zwei Faktoren an:

1. Wie wird der Strom erzeugt?
Die Aussage, dass Elektroautos kein klimaschädliches CO2 und andere schädliche Abgase wie Stickoxide ausstoßen würden, stimmt nur dann, wenn der Strom, mit dem sie angetrieben werden, aus Quellen erneuerbarer Energie stammt. Wird der Strom dagegen in Kohlekraftwerken erzeugt, verlagert sich der Ausstoß lediglich vom Fahrzeugbetrieb auf die Stromproduktion. Kohlekraftwerke stoßen nicht nur Abgase aus, sondern arbeiten auch ineffizient. So gehen 60 bis 70 Prozent der Energie verloren, bevor sie ins Stromnetz eingespeist werden.

2. Welche Ressourcen werden eingesetzt?
Für die Batterien von Elektroautos werden seltene Metalle wie Gallium, Lithium und Kobalt benötigt. Wenn die Zahl von Elektroautos steigen soll, muss auch der Abbau dieser Rohstoffe ausgeweitet werden – und das geht zwangsläufig mit Umweltschäden einher. Entscheidend wird sein, dass das Recycling alter Fahrzeuge effizient abläuft und dass auf diese Weise kostbare Rohstoffe zurückgewonnen werden können.


Reichweite des Elektroantriebs

Die relativ geringe Reichweite ist ein gewichtiges Argument gegen E-Autos: Mit einer Akkuladung kommt man bisher bei Weitem nicht so weit wie mit einer Tankfüllung. Die meisten Modelle können mit einer Akkuladung 100 bis 200 Kilometer zurücklegen. Fahrzeuge wie der BMW i3 haben allerdings bewiesen, dass es auch deutlich weiter gehen kann und Teslas Model S soll bis zu 560 Kilometer schaffen, wenn die Batterie voll aufgeladen wurde.

Die Reichweite ist dabei von einer Reihe von Faktoren abhängig. Ähnlich wie bei einem Verbrennungsmotor erhöht sie sich zum Beispiel, wenn man mit niedrigerer Geschwindigkeit unterwegs ist. Eingeschaltete Heizung und Klimaanlage lassen den Energiestand schneller sinken. Ein wichtiger Faktor ist außerdem die Außentemperatur, denn bei niedrigen Temperaturen ist die Leistungsfähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien eingeschränkt.

Strom tanken: Ladestation statt Zapfsäule

Aktuell umfasst das öffentliche Netz etwa 5.000 Ladestationen (Stand: Juli 2016). Problematisch kann es vor allem in ländlichen Gebieten werden. Dort ist das Versorgungsnetz noch sehr grobmaschig. Häufig sind Ladestationen an Parkplätzen, in Tiefgaragen, bei Autohändlern und auf Autobahnraststätten zu finden.

Die verschiedenen Stecksysteme in der Übersicht
Stecksystem
Beschreibung
Haushalts-
Steckdose
Herkömmliche Schuko-Steckdosen können mit dem entsprechenden Kabel als Ladestationen eingesetzt werden. Das Auto lässt sich so über Nacht aufladen. Diese Zeit ist auch einzuplanen, denn der Ladevorgang kann bis zu 13 Stunden in Anspruch nehmen. Auch CEE-Stecker können als Ladestationen eingesetzt werden.
WandstationenFür Haushalte werden sogenannte Wandladestationen bzw. Wallboxes angeboten. Diese verkürzen die Ladezeit gegenüber Haushaltssteckdosen. Die verbrauchte Energie wird dabei über den heimischen Stromanbieter abgerechnet.
Typ-2-SteckerDie EU-Kommission hat Stecker des Typs 2 (EN 62196) als Standard für öffentliche Ladestationen festgelegt. Diese erreichen eine Ladeleistung von 43 kW (400 Volt). Es dauert damit etwa 6 bis 8 Stunden, um einen Akku aufzuladen.
CCS-LadestationenCCS-Ladestationen (CCS steht für „Combined Charging System“) bzw. Schnellladestationen arbeiten mit Gleichstrom. Weil dabei höhere Ladeströme möglich sind als bei Wechselstrom, erfolgt das Aufladen bedeutend schneller. Bei VWs e-Golf können so beispielweise 80 % der Akkukapazität in 30 Minuten geladen werden.
Tesla SuperchargerDer US-amerikanische Automobilhersteller Tesla Motors hat mit dem Tesla Supercharger eine eigene Steckervariante entwickelt. Auch sie arbeitet mit Gleichstrom und erreicht schnelle Ladezeiten.

    Lohnt sich ein „Stromer“ finanziell?

    Die Antwort lautet: in der Regel nicht. Der Kaufpreis eines E-Autos liegt meist deutlich über dem eines vergleichbaren Modells mit Benzin- oder Dieselantrieb. Je nach Hersteller und Modell sind Preisunterschiede von 10.000 Euro und mehr gegeben. Hinzu kommt, dass der Wertverlust bei Elektroautos deutlich höher ist als bei Benzin- und Dieselautos.

    Diese finanziellen Nachteile werden auch nicht durch die deutlich geringeren Betriebskosten der E-Autos aufgewogen. Der ADAC hat in einer Untersuchung im Februar 2016 ermittelt, dass die Kosten von Elektroautos im Schnitt pro Kilometer etwa 10 Cent höher sind als bei vergleichbaren Benzin- und Dieselmodellen. Das Kostenverhältnis hängt immer auch von den aktuellen Strom- und Kraftstoffpreisen ab.


    Förderung beim Kauf eines Elektroautos

    Der Staat setzt große Hoffnungen in die Idee, mit der Elektromobilität klimapolitische Ziele zu erreichen. Deswegen wird seit dem 2. Juli 2016 der Kauf eines Elektroautos mit dem sogenannten „Umweltbonus“ gefördert. Bei der Antragsstellung gilt: „Der frühe Vogel fängt den Wurm.“ Denn wenn der für den Umweltbonus eingerichtete Fördertopf einmal ausgeschöpft ist, besteht zunächst keine weitere Fördermöglichkeit. Bund und Automobilindustrie haben dafür 1,2 Milliarden Euro zur Verfügung gestellt. Mit diesem Betrag kann der Kauf von etwa 400.000 Fahrzeugen bezuschusst werden. Unabhängig davon, wie viel Geld beantragt wurde, läuft das Programm am 30. Juni 2019 aus. Die wichtigsten Fakten zur Förderung in der Übersicht:

    • 4.000 Euro Zuschuss beim Kauf eines reinen Elektroautos
    • 3.000 Euro Kaufzuschuss bei einem Hybridantrieb. Voraussetzung dafür ist, dass sich der Elektroantrieb des Hybridfahrzeugs mit einem Stecker aufladen lässt (Plug-in-Hybrid).
    • Gefördert werden nur Fahrzeuge bis zu einem Listenpreis von 60.000 Euro
    • Zur Antragsstellung ist der Halter des Fahrzeugs berechtigt
    • Neben Privatpersonen sind auch Unternehmen, Stiftungen und Körperschaften zur Förderung berechtigt
    • Jahres- und Gebrauchtwagen sind von der Förderung ausgenommen
    Info

    Der Listenpreis ist der Nettopreis eines Basismodells zum Zeitpunkt der Markteinführung. Sowohl die Mehrwertsteuer als auch Extras, die in den Kaufpreis einfließen, werden nicht berücksichtigt.

    Wie kann man den Umweltbonus beantragen?

    Anträge für den Umweltbonus werden beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle gestellt. Die Antragsstellung kann nur über das dafür eingerichtete Online-Portal des BAFA erfolgen. Währen des Antragsverfahrens werden unter anderem der Kaufpreis und die Zulassung des Fahrzeugs geprüft.


    Elektroautos in der Kfz Versicherung

    Auch „Stromer“-Fahrer benötigen eine Haftpflichtversicherung; sie ist – wie bei allen Pkw – gesetzlich vorgeschrieben. Teil- und Vollkaskoversicherung sind dagegen freiwillig und Teil der Autoversicherung. Gesonderte Tarife für E-Autos bieten die Versicherer in der Regel nicht an. Einzelheiten sollten Sie allerdings mit dem Versicherer abklären. Besonders wichtig ist die Absicherung des Lithium-Ionen-Akkus. Weil diese Komponente teuer ist, sollten Sie sich hier nach den versicherten Schadensrisiken erkundigen.

    Zur Beitragsberechnung der Kfz Versicherung werden ganz ähnliche Kriterien wie bei Benzinern und Dieselfahrzeugen herangezogen. Dazu gehören vor allem der Leistungsumfang der Police und Faktoren wie die Typ- und Regionalklasse.

    Elektroautos und die Kfz-Steuer

    Die Steuerbefreiung von Elektrofahrzeugen beträgt:

    • 10 Jahre bei Erstzulassung zwischen dem 18. Mai 2011 und dem 31. Dezember 2015
    • 5 Jahre bei Erstzulassung ab 1. Januar 2016 bis 31. Dezember 2020 (Aufstockung auf 10 Jahre gilt als sehr wahrscheinlich).

    Hybrid-Fahrzeuge werden dagegen wie konventionelle Autos besteuert. Wenn die Befreiung ausgelaufen ist, werden E-Autos nach ihrem Gewicht besteuert. Allerdings wird auch dann nur die Hälfte des Steuerbetrags erhoben.


    Fazit: Innovative Technologie mit Entwicklungspotenzial

    Das Potenzial der Elektromobilität ist groß. Ein entscheidender Vorteil ist der deutlich höhere Wirkungsgrad im Vergleich zu Verbrennungsmotoren. Die elektrische Energie wird fast vollständig in Bewegungsenergie umgewandelt, nur ein geringer Teil geht durch Wärme verloren. Während der Fahrt werden außerdem keine klima- und umweltschädlichen Schadstoffe ausgestoßen.

    Wegen dieser Vorteile fördert der Staat die Verbreitung von Elektroautos durch finanzielle Anreize.
    Käufer eines rein elektrisch betriebenen Fahrzeugs bekommen 4.000 Euro Prämie. Für Plug-In Hybride gibt es 3.000 Euro. Das Programm endet, wenn das zur Verfügung gestellte Volumen von 1,2 Milliarden Euro abgerufen wurde. Ob Elektroautos durch die Förderung rentabel werden, bleibt allerdings fraglich. Der Anschaffungspreis ist in der Regel deutlich höher als bei vergleichbaren Benzin- und Dieselmodellen.

    Noch schwerer wiegt für viele die eingeschränkte Reichweite der Lithium-Ionen-Batterien. Aktuelle Modelle müssen häufig nach 100 bis 200 Kilometern ans Stromnetz. Allerdings ist die Entwicklung noch lange nicht abgeschlossen und einige Hersteller kommen mit einer Akkuladung deutlich weiter. Einschränkungen entstehen außerdem durch das derzeit noch begrenzte Angebot an Ladestationen.

    Vorteile
    Nachteile
    • Effiziente Technologie (Wirkungsgrad von über 90 %)
    • Durch hohen Anschaffungspreis in der Regel nicht rentabel
    • Kein Schadstoffausstoß während der Fahrt
    • Gegenüber Verbrennungsmotoren geringe Reichweite
    • Keine bzw. niedrige Kfz-Steuer
    • Netz öffentlicher Ladestationen noch sehr grobmaschig
    • Bis zu 4.000 Euro Umweltzuschuss
    • Umweltbilanz von der Art der Stromerzeugung abhängig
    • Großes Entwicklungspotenzial
    • Vergleichsweise lange Aufladezeit

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