Bei einem rein elektrisch betriebenen Auto besteht ein großer Unterschied, ob es für die tägliche Fahrt zur Arbeit oder für längere Reisen genutzt wird. Die Reichweite der meisten Elektroautos beträgt heute 200–400 km (120–260 Meilen) mit einer vollständigen Aufladung. Bei einigen Luxusmodellen könnte die Reichweite mehr als 500 km betragen. Ein Beispiel dafür ist das rund 100.000 US-Dollar teure Tesla Model S.
Wenn ein rein elektrisch betriebenes Auto täglich für Entfernungen unter 100 km genutzt wird, gibt es keine Probleme. Man weiß, dass die Ladung für die Hin- und Rückfahrt reicht und kann das Elektroauto über Nacht laden. Manchmal stellen Firmen auch Ladesäulen am Arbeitsplatz auf.
Das Problem beginnt mit längeren Fahrten oder bei Menschen, die ihr Fahrzeug den größten Teil des Tages nutzen. Mit der heute vorhandenen Infrastruktur und Technik kann es schwierig werden, ein Elektroauto zu nutzen, ohne alle zwei bis drei Stunden einen Ladestopp einzulegen und eine weitere Stunde an einer Schnellladestation zu warten.
Viele Haushalte, insbesondere in den USA, nutzen zwar ein EV, haben aber noch einen anderen Pkw für längere Fahrten. Sie nutzen das EV zum täglichen Pendeln oder zum Einkaufen. Längere Strecken werden dann im größeren, mit Verbrennungsmotor betriebenen, Fahrzeug zurückgelegt.
In manchen Ländern bieten EV-Hersteller ihren Kunden, die ein Elektroauto kaufen, die Nutzung eines konventionellen Fahrzeugs für einen bestimmten Zeit des Jahres an. Das ist jedoch alles andere als ideal, insbesondere wenn wir den Umstellung auf rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge wünschen und Emissionen reduzieren wollen.
Von Wechselbatterien zu Flüssigwasserstoff
Vor ein paar Jahren propagierten mehrere Startups die Idee von austauschbaren Batterien für EVs. Das Konzept war einfach: Man fährt mit seinem Elektroauto zu einer Servicestation, die leere Batterie gegen eine volle austauschen und man innerhalb weniger Minuten wieder startklar.
Dieses Konzept funktioniert jedoch leider nur mit kleinen EVs, beispielsweise Dreirädern oder Motorrollern. In vielen Großstädten nutzen Anbieter von Elektroroller-Sharing diese Methode, um ihre Fahrzeuge aufgeladen zu halten: Anstelle der Nutzung von Ladestationen können sie eine mobile Lösung anbieten, indem sie Lieferwagen zum Austausch von Batterien in ihrem Servicegebiet nutzen.
Batterien für Elektroautos sind jedoch ziemlich groß und schwer, und der Einbau einer Austauschmöglichkeit könnte insbesondere bei in der Kompaktklasse für höhere Preise sorgen und die Produktion erschweren. Eine solche Lösung würde außerdem auch voraussetzen, dass gewisse Normen für Wechseleinheiten unter den verschiedenen Herstellern festgelegt werden.
Manche Experten sehen die ideale Lösung zur Energieversorgung von EVs in Brennstoffzellen mit flüssigem Wasserstoff. Dies hätte den Vorteil eines vollständig elektrischen, sauberen Antriebsstrangs kombiniert mit dem „Tankstellenmodell“ zum Auffüllen. Diese Technologie erlebte zwar hohe Investitionen und Fortschritte, steckt aber weitgehend noch in der Experimentierphase.
Die größten Probleme für Wasserstoffzellen liegen in der Produktion, dem Transport und der Sicherheit. Die Herstellung von Wasserstoff ist teuer und benötigt oftmals mehr Energie als der erzeugte Wasserstoff liefern kann. Ferner müsste er zu den Servicestationen transportiert werden. Außerdem wären zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen zum Lagern und für den Betankungsvorgang des Elektroautos erforderlich. Hierbei ist anzumerken, dass bei schweren Nutzfahrzeugen und in der Eisenbahnbranche ein großes Interesse an Flüssigwasserstoff besteht.
Ultraschnelles mobiles Laden könnte die nächste Lösung sein
Wird ein Smartphone oder Laptop an ein Schnellladegerät angeschlossen, gewöhnlich mit einem USB-C-Kabel, teilt das Gerät dem Ladegerät mit, wie viel Leistung es beim Schnellladen aufnehmen kann. Einige Smartphone-Modelle können derzeit eine Leistung von rund 30 W pro Stunde aufnehmen, wodurch sich der Akku in weniger als einer Stunde wieder vollständig aufladen lässt. Wenn die Batteriekapazität in die Nähe von 80 % kommt, reduziert das Ladegerät seine Abgabeleistung, um Schäden am Akku zu vermeiden.
Zwar gibt es erhebliche Unterschiede zwischen den Batterien eines Elektroautos und den Akkus in einem Smartphone, die Art des Ladens ist aber recht ähnlich. Beide Batterietypen nutzen Gleichstrom verschiedener Wattstärken.
Das Schnellladen lässt sich durch zwei Technologien verbessern: den CHAdeMO-Steckverbinder und kabellose Ladeschalen. Beide können Gleichstrom an das Fahrzeug liefern und die klobigen Gleichspannungswandler überflüssig machen, weil diese Umwandlung in der Ladestation erfolgt.
Zwar bevorzugen viele Menschen die bequeme und kostengünstige Lösung zum Laden ihrer Autos zu Hause an einer gewöhnlichen Steckdose. Viele EV-Eigentümer würden aber gerne in eine CHAdeMO-Ladestation investieren, weil diese es auch Technologien zum Einspeisen vom Fahrzeug ins Haus und ins öffentliche Netzwerk ermöglicht.
Absolut keinen Sinn macht es dagegen, weiterhin auf der Straße Ladestationen zu installieren, die kein schnelles DC-Laden unterstützen. EV-Eigentümer (insbesondere dann, wenn sie auf unabhängige Ladeinfrastruktur angewiesen sind), müssen wissen, dass ihr Auto mindestens 2 kW pro Stunde aufnehmen könnte, wenn es an einer Ladestation ankommt.
Kabelloses Laden könnte bald zur Norm werden. Drahtloses Laden ist heute als Sonderausstattung bei manchen Modellen einiger Hersteller erhältlich, z. B. Toyota und BMW. Es könnte jedoch morgen der normale Weg zum Energietransport in Elektroautos an Ladestationen und auf der Straße sein.
Im Jahr 2012 gründete das US Department of Energy und das Oak Ridge National Laboratory das Projekt „Wireless Charging for Electric Vehicles“ zum kabellosen Laden von Elektrofahrzeugen. Damals erkannte man, dass „kabelloses Laden als wichtige Enabling-Technologie zur Verbesserung der Akzeptanz von Elektrofahrzeugen angesehen wird“.
Das (für 2015 gesteckte) Ziel war es, die Machbarkeit des kabellosen Ladens für leichte EVs auf der Basis der Norm SAE J2954 zu zeigen. Die neueste Version J2954_202010 unterstützt das kabellose Laden zu Hause und an öffentlichen Orten. Sie ist derzeit für stationäre Anwendungen (Laden bei stillstehendem Fahrzeug) gedacht. Zukünftige Versionen könnten auch dynamische Anwendungen beinhalten, da Straßenbetreiber beschließen könnten, kabellose Ladebereiche unter der Oberfläche zu installieren, die EVs auch während der Fahrt laden könnten.
Plugless, ein Unternehmen, das Ladestationen für das drahtlose Aufladen von Elektrofahrzeugen herstellt und verkauft, bietet Upgrade-Kits für Tesla Model S, BMW i3, Nissan Leaf und Chevrolet Volt an. Dieser Liste sollen in Kürze weitere Fahrzeuge hinzugefügt werden.
Für die allgemeine EV-Akzeptanz braucht es schnelle Lademöglichkeiten
Reichweitebedenken bestehen für EV-Eigentümer nach wie vor. Dies wird so lange ein Hemmschuh für den allgemeinen Durchbruch von rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bleiben, bis es überall eine große Anzahl schneller und ultraschneller Ladestationen gibt.
Glücklicherweise gibt es die Technologie dazu bereits. Was fehlt, sind Preiseffekte durch große Stückzahlen sowie Investitionen vom Staat und von privaten Betreibern zur möglichst schnellen Einführung der Infrastruktur.
Mit der zunehmenden Anzahl von EVs im Straßenverkehr würden auch private Investoren motiviert, als Betreiber von Schnellladestationen in diesen potenziell äußerst lukrativen Markt einzusteigen.
Mehr über die Zukunft des EV-Ladens erfahren Sie im Beitrag Die Zukunft des Ladens von Elektrofahrzeugen wird von intelligenten Funktionen und allgemeiner Verfügbarkeit geprägt sein.
