Das Elektroauto - einen Haken gibt es noch

 

Schwund im Akku, wo ist der Strom geblieben?

 

von Dr. Günter Haese

 
 

Das Jahr 2020 läutet den großen Wandel hin zur Elektromobilität ein. Das Ganze wirkt wie eine weitgehend politisch getriebene Mobilmachung, die dem Bürger als zwingend notwendig, überfällig und alternativlos präsentiert wird, wobei die deutschen Automobilbauer in ein Veränderungsszenario gedrängt wurden, in dem noch etliche ungelöste Fragen im Raum stehen. Dieser Beitrag soll sich einer praktischen Erkenntnis widmen, die der Autor im persönlichen, mehrjährigen Gebrauch mit Elektroautos gewonnen hat. Es gibt da noch ein „kleines“ Problem, welches bislang relativ diskret behandelt wurde und die öffentliche Plattform noch nicht erreicht hat. Es geht um den Verschleißeffekt von Lithium-Ionen-Batterien, der innerhalb relativ kurzer Zeit dazu führt, dass sich der spezifische Strombedarf schnell um 30, 40 oder gar 50% erhöht. Hier verschwinden hinter dem Stromzähler große Energiemengen, was nicht nur gravierende Folgen auf die individuellen Betriebskosten hat, sondern dem momentan zwanghaft fröhlichen Elektromobilitäts-Hype einen weiteren bitteren Beigeschmack geben könnte.

 

Die Wohnungsgenossenschaft hat vor ca. 3 Jahren zwei Elektroautos der Marke VW eUp angeschafft, die seitdem im täglichen Gebrauch sind. Vorab sei angemerkt, dass dies kein VW-Bashing werden soll, VW ist ein hervorragender Automobilbauer. Es ist ein Genuss, mit diesem Elektromodell in der Stadt zu fahren, wobei elektroautotypischer Komfort, wie lautloses Gleiten und hohe Agilität in besonderem Maße hervorzuheben sind. Es gibt aber Dinge, die fallen einem erst im mehrjährigen täglichen Umgang auf und dringen dann irgendwann schlagartig ins Bewusstsein. Im ersten Jahr erschleicht einen die praktische Erfahrung, dass Elektroautos im Winter bei niedrigen Temperaturen eine wesentlich geringere Reichweite haben. Nach dem zweiten Jahr bemerkt man, dass selbst bei sommerlichen Temperaturverhältnissen die Kapazität der Batterie irgendwie gelitten haben muss. Im dritten Jahr steht fest, der Reichweitenverlust ist ein dauerhaftes Problem, die tägliche Streckenplanung muss gedanklich angepasst werden.

 

Auf der einen Seite kennt man das Phänomen der abnutzenden Akkus vom täglichen Handygebrauch, spätestens nach drei bis vier Jahren macht das Gerät keinen Spaß mehr, und man hängt dauerhaft am Kabel. Auf der anderen Seite bewirbt die Automobilindustrie momentan die prinzipiell identische Technologie mit einer Batterie-Garantie von 8 Jahren bzw. 160.000 km Laufleistung. Natürlich weiß jeder, dass man langfristig bei Elektroautobatterien einen gewissen Kapazitätsschwund in Kauf nehmen muss, doch im Großen und Ganzen ist laut Herstellerangaben natürlich alles im „grünen“ Bereich. Die Praxis läßt allerdings Zweifel aufkommen.

 

Betrachten wir den konkreten Fall. Die nachfolgende Tabelle enthält alle relevanten Informationen, um eine erste nachvollziehbare Einschätzung des Problems vornehmen zu können. Angemerkt sei, dass beide Autos mit einem halben Jahr Versatz gekauft und in Betrieb genommen wurden und somit aus verschiedenen Produktionsserien stammen. Es kann sich bei der Analyse also keineswegs um einen „Einzelfall-Ausreißer“ handeln, mit hoher Wahrscheinlichkeit plausibilisieren hier zwei unabhängige, aber völlig vergleichbare Testobjekte das gleiche Problem.

 

Der Clou der Erkenntnis liegt in der Strom- bzw. Leistungsmengenzählung. Hierzu eignen sich übliche elektronische Strommengenzähler, die in jedem Elektromarkt für wenig Geld verfügbar sind. Das Interesse der Untersuchung bezog sich auf die Fragestellung, welche Strommenge eine Elektroautobatterie für eine Vollladung benötigt, wenn die Kapazität durch Verschleiß geschrumpft ist. Nach einer ersten Gefühls- und Verstandesbewertung würde man zu der Annahme neigen, dass die von der Batterie aufgenommene Energieleistung entsprechend dem eigenen Kapazitätsschwund geringer ausfallen müsste, weil sich sonst im anderen Falle überschüssige, bzw. nicht mehr ladbare Energie in Wärme umwandeln müsste, was zu einer signifikanten Temperaturerhöhung des Akkus führen würde. Dieser Ansatz ist nicht völlig falsch, aber auch keineswegs richtig. Mehrere unabhängig voneinander durchgeführte Messungen führen zu der Erkenntnis, dass die geladene und die anschließend verfügbare Energiemenge mit zunehmendem Verschleiß immer weiter auseinanderdriften. Es gibt offenbar bei derzeitigen Elektroauto-Akkus im Rahmen der Alterung und Abnutzung ein physikalisch bedingtes „Energieloch“, welches sich im ersten Ansatz auch nicht durch Temperatureffekte erklären lässt. An dieser Stelle sollen keine wissenschaftlichen Erklärungen abgeliefert werden, sondern wir wollen zunächst erst einmal nur die „Baustelle“ aus praktischer Sicht öffnen.

 
 
 

 

Nebenbei sei noch erwähnt, dass die Testbedingungen beider Autos nahezu identisch waren, d.h. die Heizung und die Rekuperation waren ausgeschaltet, das Licht wurde nur sporadisch genutzt und die Fahrstrecken im Stadtverkehr sowie das Fahrverhalten waren gleichwertig.

 

Auffallend ist, dass nach einer relativ "übersichtlichen" Betriebsdauer ein deutlich verschlissener Akku im Verhältnis zu seiner Restkapazität eine überproportional viel zu große Strommenge für eine Vollladung benötigt. Das bedeutet, man fährt mit einer Vollladung immer weniger Strecke, bzw. man muss für die gleiche Strecke eine zunehmend größere Energiemenge laden und logischerweise auch häufiger eine Ladestation aufsuchen. Das Problem ist, wir reden hier nicht über Nachkommastellen, sondern wir haben es je nach Rechen- und Betrachtungsweise mit schwindenden Energiemengen im Bereich von 30 - 40% zu tun. Man mag sich mühelos vorstellen, dass nach 5 Jahren Batterienutzung der Energieschwund auch bei 50% und mehr liegen mag. Was am Anfang eines jungen Batterielebens noch recht harmlos erscheint, baut sich am Ende einer geschätzten Lebensdauer von 8 Jahren schnell zu einem zusätzlichen Energiebedarf auf, der gut bei der Hälfte der ursprünglich veranlagten Energiemenge liegen könnte. Man stelle sich ein Dieselauto vor, welches nach dem Kauf 5 Liter verbraucht und dann nach wenigen Jahren 7 - 8 Liter auf 100 km benötigt. Eine absurde Vorstellung.

 

Fairerweise soll nicht unerwähnt bleiben, dass die Batterieentwicklung mit zunehmender Verbreitung von Elektroautos natürlich große Fortschritte machen wird. Man wird sicher die Kapazität noch weiter erhöhen und problematische Inhaltsstoffe besser substituieren können, und man wird evtl. auch den oben betrachteten Verschleißeffekt minimieren können, aber eines ist sicher, es gibt Grenzen. Egal wie groß das Kapazitätspotential mal sein wird, Akkus halten im Dauerbetrieb nicht "ewig" und nutzen selbst bei optimalen Randbedingungen ab, das war schon immer so und das wird wahrscheinlich auch weiterhin so bleiben. Genau diese innere Abnutzung verschluckt bei zunehmendem Alter der jeweiligen Elektroautobatterie immer weiter zunehmende große Energiemengen, die man als "Blindenergie" bezeichnen kann, egal wie weit man mit einem Elektroauto irgendwann fahren können wird. Beim Handy bzw. beim Laptop war das bislang oberflächlich betrachtet mehr oder weniger egal, beim Elektroauto ist es das mit Sicherheit nicht mehr. Wenn irgendwann mal z.B. 10 Mio. Elektroautos unterwegs sein sollten, dann werden wir nach wenigen Jahren Strom für 13 oder 14 Mio. Autos benötigen. Man sollte den zusätzlichen Energiebedarf schon jetzt mal in Atom- oder Kohlekraftwerke umrechnen.

 

Es ergeben sich folgende Schlussfolgerungen:

 

1.

Die bislang bekannten Lithium-Ionen-Batterien unterliegen insbesondere bei Elektroautos nach kurzer Zeit einem beachtlichen Verschleiß, was dazu führt, dass das Verhältnis zwischen abgegebener und geladener Leistung immer kleiner wird. Im vorliegenden Untersuchungsfall liegt dieser "Energieschwund" nach drei Jahren in einer Größenordnung von knapp 40%. Der Mangel eines damit einhergehenden Reichweitenverlustes wird hierbei noch als gesondertes Problem betrachtet.

 

2.

Auf die Lebensdauer einer Elektroautobatterie gesehen kommen konservativ geschätzt mindestens noch einmal 50% an geladener Blindleistung hinzu, was das Fahren mit Elektroautos nicht nur entsprechend teurer macht, sondern auch zu höheren Aufwendungen bei der Energieerzeugung führt.

 

3.

Beim Vergleich Elektro- versus Verbrennungsmotorantrieb werden unter dem Aspekt des Klimaschutzes in den Medien momentan Zahlen von 100.000 bis 150.000 gefahrene Kilometer aufgeführt, bei denen das Elektroauto Emissionsvorteile haben soll. Dieser Wert würde sich durch die vorliegende Betrachtung deutlich nach hinten in Richtung Ende des zu erwartenden Batterielebenszyklus verschieben, vielleicht sogar auch noch darüber hinaus.

 

4.

Lithium-Ionen-Batterien sind z.Zt. hochproblematischer Sondermüll, für den es noch kein effizientes Recyclingkonzept gibt. Selbst wenn sich Rohstoffanteile dieses Batterietyps zukünftig wiederverwenden lassen, ist die dazu notwendige Energiemenge im Verhältnis zur Ausbeute voraussichtlich sehr hoch und müsste demzufolge in die jetzt schon problematische Gesamtbilanz dieses Batterietyps hinzugerechnet werden.

 

Viele erinnern sich an Zeiten, als man ein Dieselauto noch richtig gut finden konnte, ohne sich dafür schämen zu müssen. Das dürfte uns beim Elektroauto wahrscheinlich erspart bleiben.