Leonardo ENERGY Deutschland

All dessen ungeachtet titelte die Fachpresse wieder einmal, wie so oft: »Markteinführung von Elektroautos startet«! Dabei muss man diese Fachveröffentlichung schon lobend hervorheben, da im Text wirklich Daten und Fakten wiedergegeben werden. Üblicherweise finden sich dort immer nur Absichtserklärungen oder Szenarien ohne Angabe der angenommenen Ausgangsdaten, denn gibt man diese an, so ist die Folge – wie im vorliegenden Fall – dass der Text das Gegenteil dessen aussagt, was in der Überschrift steht. Im vorliegenden Fall jedoch werden wirklich einmal zwei vergleichbare Modelle einander gegenüber gestellt. Die dort abgebildete Tafel 2 wurde hier etwas erweitert und aktualisiert (denn Benzin wird ja munter immer teurer) als Tabelle 1 wiedergegeben.

Dabei treten folgende Erkenntnisse zu Tage:

• Diese Fahrzeuge sind hinsichtlich Größe und Fahrleistungen wirklich vergleichbar.
• Dies ist ein echtes Elektroauto mit einem eigenen Konzept! Man erkennt es an den leicht unterschiedlichen Abmessungen und Wendekreisen, an den Unterschieden im Antriebskonzept vorne / hinten und dem Weglassen des Schaltgetriebes beim Elektroauto.
• Die Energiekosten des Elektrofahrzeugs liegen bei nur knapp einem Drittel derer des Benzinfahrzeugs!
• Nur liegt der Kaufpreis leider beim Dreifachen des Benzinfahrzeugs.
• So muss das E-Auto unglücklicherweise annähernd eine halbe Million Kilometer fahren, ehe sich der Mehrpreis amortisiert hat.
• Die Reichweite wird mit 150 km genannt – bei 16 kWh Akku-Kapazität schon eine gewagte Angabe. In Praxistests wurden gut 100 km erreicht.
• In jedem Fall entspricht dies über 3000 Ladezyklen und damit dem Ende der Lebensdauer des Akkumulators.
• Im Übrigen hat der Wagen damit gut 2 Jahre seines Lebens an der Steckdose zugebracht, während derer er zum Fahren also nicht zur Verfügung stand. Natürlich könnte man sich für 20.000 € einen Zweitakku besorgen, um dieses Problem zu umgehen, doch wird dies die Kostenbilanz nicht gerade verbessern. Auch die an dieser Stelle immer ins Feld geführten »Leasing-« und andere Modelle lösen dieses Problem nicht, denn letztlich müssen die 20.000 € von irgendjemandem bezahlt werden, und selbst wenn das der Staat ist, sind wir das letztendlich alle miteinander.
• Dabei ist selbst diese Rechnung noch stark geschönt, da auch hier wieder der reale Benzinpreis einschließlich Mineralölsteuer verwendet, aber keine entsprechende Abgabe auf den »Autostrom« eingerechnet wurde, wie sie nach der erhofften erfolgreichen Einführung der »Elektromobilität« zur Finanzierung des Straßenbaus wird erhoben werden müssen.

Vom »Durchbruch« zur Marktfähigkeit der Elektroautos bleibt so nicht viel übrig. Zwar kann ein Lithium-Atom nur ein Elektron zur Verfügung stellen, was weniger als ¹/₁₀₀₀₀ der Masse des Li-Atoms ausmacht. Man könnte also sagen, mehr als 99,99% selbst der »aktiven Masse« eines Li-Ionen-Akkus seien gewissermaßen »toter Ballast«. Doch gilt das Gleiche auch für »gewöhnliche« chemische Reaktionen, denn auch diese spielen sich nur unter den äußeren »losen« Elektronen eines jeden Atoms ab. Wenn ein Li-Ionen-Akku ausschließlich aus Lithium bestünde und sämtliches Lithium auch wirklich an der gewünschten chemischen Reaktion beteiligt wäre, könnte 1 kg Lithium immerhin etwa 7 kWh elektrische Energie speichern. Das ist aber schon 70 Mal so viel wie in der Praxis heute erreicht werden und stellt eine theoretische Obergrenze unter niemals erreichbaren Idealbedingungen dar. Mineralöl-Kraftstoffe bringen es auf etwa 10 kWh/kg – die aber vollständig am Prozess beteiligt werden. Wäre dies auch beim elektrochemischen Speicher gegeben, so hätte dieser angesichts des deutlich besseren Wirkungsgrads des Elektromotors ganz klar die Nase vorn.

So ist es nur leider nicht. Dies fängt schon damit an, dass kein elementares Lithium zum Einsatz kommt, sondern Verbindungen wie beispielsweise Li₄Ti₅O₁₂ für die Kathode, LiFePO₄ für die Anode und Li₃PO₄N als Elektrolyt. Das allein macht schon 13 kg Gesamtmasse für 1 kg Lithium aus. Der Faktor 70 fällt somit auf etwa 5. Trägermaterial für die Elektroden, Gehäuse und Anschlüsse sind darüber hinaus auch noch unentbehrlich. Dünner als dünn kann man diese Bauteile nicht machen; das wäre insbesondere bei Anschlüssen und Elektroden, die schließlich den Strom aufnehmen müssen, kontraproduktiv. Weit unter den Faktor 5 kann man also bei aller Forschung nicht mehr kommen. Das »Ende der Fahnenstange« ist noch nicht erreicht, aber schon nahe.

Das Blei-Atom stellt 4 Elektronen für chemische Reaktionen zur Verfügung, ist aber 30 Mal so schwer, was den Vorteil weit mehr als aufschluckt. Für gleiche Speicherkapazität müsste theoretisch, wie oben betrachtet, 14 Mal mehr Blei eingesetzt werden, wenn man mit einer Zellenspannung von 2 V für Blei- und 3,7 V für Lithiumzellen rechnet. Tatsächlich ist die Energiedichte in der Praxis »nur« 4 Mal geringer als bei Li-Ionen-Akkus. Also wird das Blei weitaus besser ausgenutzt als das Lithium. Das ist auch logisch, denn hier kommen PbSO₄ bzw. im aufgeladenen Zustand PbO₂ zum Einsatz. Das Atomgewicht von Blei liegt bei 207, Sauerstoff bei 16 und Schwefel hat fast genau 32. Das Blei macht also seinem Ruf Ehre und überwiegt alle anderen Elemente in den vorkommenden Verbindungen bei weitem. Lithium bringt es nur auf 7, Eisen jedoch schon auf 56 und Titan auf 48. Entsprechend dieser »Stöchiometrie« verhalten sich die einzusetzenden Massen der Elemente in den jeweiligen Verbindungen.

Doch Masse und Volumen der Akkumulatoren stellen nur das zweit- und das drittgrößte Hemmnis beim Elektroauto dar. Das größte ist und bleibt der Preis, und dieses Problem kann sich bei Verbesserung der Leistungsdichte nur noch verschärfen. Eine Million Kilometer (warum sagt eigentlich niemand »ein Gigameter«?) zur Amortisation des Akkus unter realistischen steuerlichen Bedingungen – das hieße, die Energiepreise müssten sich verzehnfachen und der Preis des Akkus gleichzeitig auf ein Zehntel fallen, damit sich das E-Auto nach 10.000 km bezahlt macht. Bei der Energie können wir hier ganz zuversichtlich sein…

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