Ganz schön von vorgestern

Der lange Weg der Elektromobilität

Von F. Meyer

Sanft surrende Elektroautos: keine Abgase, keine Geräusche, dafür bestes Umweltgewissen und sogar von der Bundesregierung gefördert – für viele die Definition von automobiler Zukunft schlechthin.

Der lange Weg der Elektromobilität

Moderne Elektroautos Reihe in Reihe an der „Zapfsäule“: Automobile Zukunftsmusik? Von wegen, die Kombiantion „Auto+Elektromotor+Batterie“ ist fast so alt wie das Automobil an sich./ fotolia.com © malajscy 

Was viele allerdings nicht wissen: Elektromobilität ist eigentlich so alt wie das Auto selbst. Bloß: Wo der Weg von Diesel- und Benzinmotoren einer geraden Linie folgte, gleicht der des Elektroautos einem willkürlich geknickten Zollstock. Folgen Sie uns in die von vielen Rückschlägen geplagte, spannende, über hundertjährige Geschichte des strombetriebenen Autos. 

 

1) Elektromobilität –Grundlagen

Doch was wäre Geschichte ohne eine Prise Technik? Und genau der widmet sich das erste Kapitel unserer elektrischen Zeitreise.

1.1 Technischer Aufbau

1.1.1 Motor Übersicht

E-Motor ist nicht gleich E-Motor, im Auto sind sie fast so vielfältig wie die Bauweisen von Verbrennungsmotoren Die wichtigsten Bauarten sind:

• Gleichstrommotoren wie Reihen- oder Nebenschlussmotoren. Vorteil: Auch Batterien liefern Gleichstrom. Dieser muss also nicht umgewandelt werden.

• Drehstrommotoren, darunter Asynchron- und Synchronmotoren. Vorteil: Sie sind sehr robust und praktisch wartungsfrei.

Der größte Vorteil des E-Autos ist: Es wird kein schweres Getriebe benötigt: Die Motoren können jedes Drehzahlband für alle Geschwindigkeiten abdecken. Dadurch wird das Batteriegewicht teilweise wieder ausgeglichen.

 

1.1.2 Speichermedium Übersicht

Der Stromspeicher ist der größte Haken des E-Autos: Akkumulatoren haben eine erheblich geringere Energiedichte als Benzin und Diesel. Sie müssen also größer (und schwerer) sein, um gleiche Leistungen und Reichweiten zu ermöglichen. Ein weiterer Nachteil: Akkus haben eine Lebensdauer, die von Umgebungstemperatur und der Anzahl der Ladezyklen abhängt.

 

1.2 Umweltbilanz

1.2.1 Energieverbrauch

Rechnet man den nackten Energieverbrauch von Verbrennungs- und Elektromotoren gegeneinander auf, lässt der E-Motor die Verbrenner weit hinter sich: Durch die geringere Anzahl von Bauteilen muss hier weniger bewegt werden. Das reduziert den Energieverbrauch gehörig: Er ist rund dreimal niedriger als beim Verbrennungsmotor. Bei einer Jahreslaufleistung von 20000km geht Volkswagen davon aus, dass ein E-Auto seinem Besitzer monatlich gut 70 Euro einspart.

1.2.2 Reichweite

Ein E-Auto-Knackpunkt ist hingegen die Reichweite: Sie hängt nicht nur vom Akku-Alter ab, sondern auch von der Außentemperatur: Tiefe Temperaturen reduzieren die Leistungsabgabe, höhere beschleunigen hingegen die Batteriealterung. Reichweiten im unteren dreistelligen Bereich sind eher Regel als Ausnahme – und werden von Experten kritisiert.

1.2.3 CO2-Bilanz

Beim Kohlendioxid-Ausstoß ist das Elektroauto hingegen Champion: Sein direkter Beitrag ist Null – wobei in die Rechnung einbezogen werden muss, woher der Strom kommt. Aus diesem Grund sind Elektroautos mitnichten „Null-CO2-Fahrzeuge“, bloß die Herkunft der Emissionen unterscheidet sich:

1.2.4 Herstellung

Obige Grafik spiegelt auch die Herstellung wieder: Prinzipiell verläuft diese nicht anders wie bei jedem Auto. Was das Elektroauto jedoch problematisch macht: Für die Batterieherstellung wird viel Energie benötigt, zudem seltene Erden wie Lithium, Nickel und Kobalt. Insgesamt fällt dadurch die Umweltbilanz eher durchwachsen aus.

Allerdings gilt: Je mehr produziert werden, desto besser wird (neben der Forschung) auch die Auslastung von Hersteller bis Strom-Zapfsäule und damit sinkt auch diese Bilanz zugunsten des E-Autos.

 

2) Geniestreich zur Jahrhundertwende

Doch nun genug der nüchternen Technik und hinein in die Geschichte: Das Elektroauto wurde nämlich geboren, als Kutschen noch das Straßenbild dominierten.

2.1 Die ersten Autojahre: Energiefragen

Wie so oft bei neuen Techniken war auch beim Auto anfangs nicht klar, in welche Richtung es sich entwickeln würde. Nirgends zeigt sich das besser als bei der Antriebsvielfalt des ausgehenden 19. Jahrhunderts.

2.1.1 Dampfbetrieb

Dampf war nicht von ungefähr der Antrieb der ersten „echten“ Autos. Als der Franzose Amédée Bollée 1878 seinen Dampfwagen „La Mancelle“ baute, konnten Ingenieure immerhin schon auf über hundert Jahre Dampfmaschinen-Erfahrungen zurückblicken: Schon in den 1830ern liefen in England Dampf-Linienbusse und andere Fahrzeuge. Und in den USA war Dampf um die Jahrhundertwende sogar die aussichtsreichste Technik für Autos. Dort stellte der Stanley Rocket Steamer 1906 sogar einen Rekord auf: Mit 205km/h war er das erste Auto, das die „magische 200“ überschritt.

Allerdings änderte das nichts daran, dass Dampfautos schwere Kessel, Wassertanks und lange Aufheizzeiten benötigen. Weshalb sie in der Zwischenkriegszeit verschwanden. Bloß in England sorgten auch noch in den 1950ern schätzungsweise 100000 Dampf-LKW für den Gütertransport.

 

2.1.2 Benzin / Petroleum

Als Nicolaus Otto in den 1870ern mit der Produktion eines Verbrennungsmotors begann, war das, was heute an jeder Tankstelle erhältlich ist, ein Novum: Benzin und Petroleum sind Erdöl-Destillate. Jedoch waren sie zu dieser Zeit vor allem als Leuchtmittel für Lampen bekannt, die Förderung gering.

Allein aus diesem Grund prophezeite man dieser Motorenbauform nur einen Nischenplatz – zumal Bertha Benz‘ Überlandfahrt 1888 eindrucksvoll bewiesen hatte, wie löchrig das Benzin-Versorgungsnetz im Vergleich mit Kohle und Wasser noch war.

2.1.3 Diesel

Auch der 1893 von Rudolf Diesel gebaute Motor teilte ein ähnliches Schicksal. Wenngleich er mit einer Vielzahl von Betriebsstoffen laufen konnte. Der Nachteil der frühen Dieselmotoren: Sie waren groß und schwer. Weshalb die ersten Diesel-Fahrzeuge nicht vor 1922 gebaut wurden. Beim PKW dauerte es sogar noch fünf Jahre länger, bis Stoewer einen Prototyp vorstellte.

 

2.2 E-Auto 1900: Der Marktführer

Das führte um die Jahrhundertwende dazu, dass Elektrofahrzeuge praktisch die Marktführerschaft innehatten.

2.2.1 Die Konstrukteure

1839 baute der schottische Erfinder Robert Anderson ein Schienenfahrzeug, das mit einem Elektromotor (damals ebenfalls eine brandneue Erfindung) angetrieben wurde. Doch es sollte noch bis 1881 dauern, bis Gustave Trouvé ein Dreirad mit E-Motor und Bleiakkumulator ausstattete und damit durch Paris fuhr – noch mit Pedalen als Reserve.

Ein Jahr später demonstrierte Werner Siemens sein Elektromote – praktisch der Vorläufer moderner Oberleitungsbusse. Das erste „echte“ Elektroauto kam hingegen aus England: Die Professoren William Ayrton und John Perry bauten ebenfalls 1882 ein Dreirad um und erzielten damit immerhin Geschwindigkeiten von 14km/h – bei einer Reichweite von 40 Kilometern.

Dass Elektroautos in den ausgehenden 1800ern die vielversprechendste Fortbewegungsmöglichkeit waren, bewies der Amerikaner Andrew Riker als er 1896 mit einem von ihm konstruierten Wagen das erste Rundstreckenrennen der USA gewann – vor allen anders motorisierten Fahrzeugen.

2.2.2 Die Autos

1900 waren 38% aller Autos in den USA elektrisch angetrieben. Und in Deutschland bauten fast 30 Hersteller auf diese Art motorisierte Autos. Interessant dabei: Mit rund 100 Kilometern waren die damaligen Reichweiten ähnlich wie bei heutigen Autos – wobei man bedenken muss, wie viel weniger Verbraucher damals in den Autos werkelten.

2.2.3 Die Rekorde

Und wo im Vergleich mit anderen Motoren nichts qualmte und dampfte, erwuchsen auch Rekorde: 1899 trieb Konstrukteur Camille Jenatzy seine torpedoförmige „La Jamais Contente“ (Die nie Zufriedene) als erstes Straßenfahrzeug über die 100km/h-Marke – ein Jahr zuvor hatte der Rekord noch bei 62km/h gelegen – ebenfalls von einem Elektroauto aufgestellt.

 

2.3 Der Niedergang

2.3.1 Das billige Öl

Allerdings konnten diese Rekorde eines nicht verleugnen: Bei Elektroautos war es auch damals schwer, mehr Reichweite zu generieren, ohne die Akkus zu vergrößern und das Gewicht in die Höhe zu kurbeln. Zudem betrieb die US-Firma Standard Oil massive Lobbypolitik und trieb die Erdölförderung nach oben.

Ab 1910 setzen sich dann die ersten Anlasser für Benzinmotoren durch – rechtzeitig, um als Option für das seit 1908 gebaute Massenmodell T von Ford angeboten zu werden. Das machte die anstrengende Kurbelei überflüssig. Und als Henry Ford seine Motoren von Äthanol auf Benzin umstellte, war die seit Jahrzehnten schwelende Unsicherheit über die Antriebsformen auf einen Schlag beendet.

2.3.2 Eine kulturelle Frage?

Damals wie heute sahen und sehen viele in diesem Niedergang eine Folge von Konzerndominanz und Lobbyismus. In Wahrheit ist die Rechnung jedoch einfacher: Benzingetriebene Autos waren damals schlicht die komfortabelste Alternative. Sie führten ihren Kraftstoff mit sich, zu einer Zeit, in der außerhalb der Städte kaum Stromleitungen verlegt waren, mit denen E-Autos hätten aufgeladen werden können. Heute ist das anders: Strom ist praktisch überall verfügbar. Elektrische Tankstellen sind mittlerweile nicht mehr nur in Großstädten zu finden. Neben den von der Regierung geförderten „Zapfsäulen“ sind nun auch private Tankmöglichkeiten von unterschiedlichsten Anbietern zu finden. In einem Pilotprojekt hat Rewe an zehn verschiedenen Berliner Märkten Ladestationen errichtet und versucht so zur Bedarfsdeckung der Elektroautos in der Hauptstadt beizutragen. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts waren solche Bereitstellungsmöglichkeiten jedoch schlicht nicht realisierbar, wohingegen Benzin notfalls in Kanistern mitgeführt werden konnte. In diesem E-Netz-Ausbau liegt auch mit einer der Gründe, warum Elektromobilität heute bessere Chancen hat, den Durchbruch zu schaffen.

2.3.3 Dennoch nicht totzukriegen

Dass das E-Auto dennoch nicht von der Bildfläche verschwand, ist nur der weiteren Verbreitung der Stromnetze zu verdanken: Diese ermöglichten es nämlich, akku-unabhängige Fahrzeuge durch Oberleitungen zu betreiben. Und wo es nicht auf Reichweiten, sondern simple Technik und Wartungsfreiheit ankam, hatten Elektromobile nach wie vor ihren Platz: In Amerika und Großbritannien etwa wurden jahrzehntelang Post und Milch mit Elektro-Lieferwagen transportiert. Lediglich im Massen-PKW-Bau war Strom erst einmal für lange Jahre passé.

 

3) Die Wiederbelebung

Die Massenförderung von Öl und nicht zuletzt die extrem hohe Verbreitung von Benzinmotoren im Ersten Weltkrieg hatten Fakten geschaffen, gegen die der E-Motor schwerlich ankam. Was aber, wenn die Ölversorgung stockte?

3.1 Ölkrisen

3.1.1 1973: Der Weckruf

Im Yom-Kippur-Krieg 1973 hatte der Westen Israel durch Militärhilfen vor einer Niederlage bewahrt. Aus diesem Grund drosselte die OPEC, die von den angreifenden arabischen Staaten dominiert wurde, die Förderung um nur fünf Prozent. Das reichte schon, um den Westen ins Chaos zu stürzen: Benzin war während der Ölkrise vielerorts ausverkauft. Dieses Vorführen der Abhängigkeiten führte zum Umdenken. Eine der Folgen: Erstmals begannen Hersteller und Zulieferer, sich wieder für elektrische PKW zu interessieren.

Allerdings: Dauerhaft führte die Krise in anderen Bereichen zu Neuerungen, etwa bei der Exploration neuer Ölquellen und sparsameren Verbrennungsmotoren. Es brauchte einen weiteren Schubser.

 

3.1.2 1991: Der Startschuss

Der kam allerdings erst knapp 20 Jahre später, war aber ebenfalls kriegerisch bedingt: Der Golfkrieg hatte erneut die Ölpreise durch die Decke schießen lassen – obwohl es kaum zu Produktionseinbußen gekommen war.

 

3.2 Kalifornien gibt den Anstoß

3.2.1 Verschärfte Abgasregelungen

Gleichsam zwang die Regierung Kaliforniens die Autohersteller, künftig emissionsfreie Fahrzeuge anzubieten. Und weil der US-Staat der bevölkerungsreichste des Landes ist, zogen die Hersteller zähneknirschend an die Reißbretter – diesen Markt zu ignorieren, konnte sich niemand leisten. Zumal Gefahr bestand, dass andere Staaten nachzögen.

3.2.2 Neue Batterieentwicklungen

Allerdings stand das nach wie vor ungelöste Reichweitenproblem im Raum: Blei-Akkumulatoren waren jahrzehntealte Technik, zudem buchstäblich bleischwer. Alternativen wie der Lithium-Ionen-Akku waren nur theoretisch bekannt. Jedoch sorgten die 90er dafür, dass praktisch Anwendbares entworfen wurde. Dennoch: Auch heute ist der ideale Akku noch nicht erfunden.

 

3.3 Die E-Autos der 90er

3.3.1 BMW E1

Den Anfang machte 1991 der BMW-E1. Seine Besonderheit: Dank einer Natrium-Schwefel-Batterie war der E1 für Reichweiten bis 200km gut. Dass selbst spätere Prototypen mit Hybrid-Antrieb nicht zur Serienreife führten, lag an der Marktlage: Die Zeit war noch nicht reif.

3.3.2 Mercedes A-Klasse

1993 Stellte Mercedes-Benz auf der IAA seine Studie-A vor, die bis zur heute bekannten A-Klasse weiterentwickelt wurde. Zum Einsatz sollte eine mit AEG entwickelte „Zebra-Batterie“ kommen. Doch auch hier hatten die Kaufleute Bedenken: Die marktreife Elektro-A-Klasse wurde aus wirtschaftlichen Gründen ersatzlos gestrichen.

3.3.3 GM EV1

Auf der anderen Atlantik-Seite reagierte General Motors mit dem EV1 direkt auf Kaliforniens Gesetzgebung. Das Auto wurde sogar zwischen 1996 und -99 über 1000 Mal verkauft. Allerdings wurde die Produktion aufgrund mangelnder Nachfrage ebenfalls eingestellt. Und weil GM die Ersatzteilversorgung nicht garantieren konnte, nahm man alle Fahrzeuge zurück und verschrottete sie bis auf wenige Exemplare.

 

3.4 Kurze Sinnkrise

Auch nach zwei Ölkrisen gelang es dem E-Auto nicht, sich durchzusetzen – die Kunden wollten es nicht, sparsamere Verbrennungsmotoren reichten, um die Ölpreisanstiege zu kompensieren und letztendlich waren die Entwicklungen nur durch Gesetze angestoßen worden. Dieser Mix führte um den Jahrtausendwechsel dazu, dass das Herstellerinteresse wieder abnahm.

3.4.1 Who killed the electric car?

In dieser Sinnkrise entstand der Dokumentarfilm „Who killed the electric Car?“ Er zeigte mit beißendem Spott die Verflechtungen der großen Hersteller mit der Ölindustrie und den Regierungen und wie diese Seilschaften in den 1990ern ein Durchstarten des Elektroautos verhinderten.

4) Durchstarten in den 2000ern

Aber: Auch wenn die großen Hersteller nicht wirklich wollten, der elektrische Stein war nun unaufhaltsam in Bewegung: Die 2000er markierten die größten Fortschritte seit den ersten Elektrokutschen.

4.1 Hintergründe: Woran liegt’s?

4.1.1 Oil-Peak

Vor allem setzte sich in den Köpfen eines durch: Öl ist endlich und wird immer teurer. Wann der Fördergipfel erreicht ist, darüber sind sich Wissenschaftler uneins. Dass aber über kurz oder lang Öl zu kostbar werden wird, um es zu verbrennen, ist sicher.

4.1.2 Umweltbewusstsein

Daneben wurde uns immer mehr vor Augen geführt, welche Folgen die Ölverbrennung, insbesondere beim Klimagas CO2 für uns alle haben kann.

4.1.3 Technische Entwicklungen

Nicht zuletzt nahmen sich nun kleinere Firmen der Entwicklung an, die die großen Hersteller verschlafen hatten. Ihr Vorteil: Sie waren flexibler, mussten nicht auf riesige Märkte und Produktionszyklen Rücksicht nehmen. Mit Erfolg: Was in den vergangenen 15 Jahren allein in der Akkumulatoren-Entwicklung geleistet wurde, wurde in den vorherigen 60 Jahren nicht zusammen geschafft.

 

4.2 Der Hybrid als „Appetitanreger“

4.2.1 Technischer Überblick

Zudem versuchten die Hersteller nun (ebenfalls mit verschärften Flottengesetzen im Hinterkopf) dem Kunden Strom schmackhaft zu machen. Reine Elektrofahrzeuge waren noch kein adäquater Ersatz. Was aber, wenn man Ein Serienfahrzeug mit Verbrennungsmotor nimmt Einen kleineren Motor einbaut Diesen um einen Elektromotor ergänzt Und noch eine Batterie unterbringt?

Dann erhält man einen Hybriden – ein Zwitterfahrzeug, bei dem der Verbrennungsmotor nur läuft, wenn der Akku leer ist. Der vielleicht größte Vorteil: Diese Autos waren und sind mit bestehenden Techniken auch in Großserie zu realisieren und kamen damit sowohl Herstellern als auch Kundenwünschen entgegen.

4.2.2 Die ersten Hybride

Obwohl der erste Hybrid nach heutigem Verständnis schon 1899 rollte, war es der japanische Autohersteller Toyota, der den heutigen Anfang machte: Er lieferte schon 1997 den Prius mit aus. Die erste Serie verkaufte sich zwar nicht sonderlich gut und wurde auch nur in Japan vermarktet. Allerdings blieben die Japaner am Ball (was sie sich durch ihre Rolle als weltgrößter Autohersteller auch leisten konnten) – und konnten deshalb liefern, als Mitte der 2000er der Bedarf anstieg und Ende des Jahrzehnts explodierte.

 

4.2.3 Und heute?

Heute sind Hybriden nicht mehr aus den Herstellerkatalogen wegzudenken: Praktisch jeder Autobauer bietet mindestens ein Modell als Hybrid an. Erster deutscher Hersteller war Mercedes, der 2009 eine Hybrid-Version seines S-Klasse anbot. Und selbst bei Sporthersteller Porsche gibt es mittlerweile Hybriden – wenn auch im Geländewagen Cayenne und nicht den 911er-Rennern.

 

4.3 Das E-Auto wird Normalität

4.3.1 Danke, Tesla

Dass auch das Elektroauto mittlerweile normal wird, können wir unter anderem US-Hersteller Tesla verdanken. Dessen Chef Elon Musk hatte schon 2006 ein Stufenprogramm im Sinn: Sportwagen sehen gut aus. Außerdem sind hier die Zahlungsbereitschaft und die Möglichkeiten, die Leistungsvorteile des E-Motors zu demonstrieren, hoch. Mit dem so erwirtschafteten Geld kann ein halb so teurer sportlicher Fünftürer gebaut werden. Die damit erzielten Gewinne können wiederum in die Entwicklung eines günstigen Familienautos gesteckt werden.

Konsequent ging Musk ans Werk: Sein Tesla Roadster war ein klassischer Sportwagen – nur eben mit einem leistungsfähigen (300PS, 400Nm) Elektromotor. Der Lithium-Ionen-Akku reichte, um den Wagen nach nur 3,7 Sekunden über die 100km/h-Schwelle zu katapultieren – und hielt selbst bei sportlicher Fahrweise über 200km. Auch die Akku-Haltbarkeit war mit getesteten 200000 Kilometern sehr gut – einzig blieb der Preis, der bei mindestens 109000 Dollar lag.

 

4.3.2 Die erste elektrische Oberklasse

Konsequent folgte Musk auch weiter seinem Plan – und brachte 2012 sein Model-S heraus – die angekündigte Sportlimousine der Oberklasse.

Und auch hier reißen sich die Interessenten darum: Allein 2015 wurden rund 50000 Stück verkauft. Genug, um 2017 die dritte Stufe zu zünden: Der Tesla Model-3, das angekündigte Familienauto.

4.3.3 Die Generation E-Golf

Nicht verwunderlich, dass mit VW auch einer der großen Hersteller auf diesen Zug aufspringen will, den man vorher so oft hatte ziehen lassen. Seit 2014 bieten die Wolfsburger den Golf als E-Version an. Dass Konzerntochter Audi den auf der gleichen Plattform basierenden A3 als e-tron vermarktet, erstaunt nicht.

 

4.4 Ausblick

4.4.1 Registrierungszahlen

Allein die Registrierungszahlen beweisen: 2016 kann man behaupten, dass dem E-Auto endlich der Durchbruch gelungen ist:

4.4.2 Gesetzliche Vorgaben

Daneben haben aber auch die Regierungen erkannt, dass sie Elektromobilität auch denjenigen schmackhaft machen können und müssen, die normalerweise kein Interesse hätten. Aus diesem Grund beschloss die Bundesregierung, ab dem 2. Juli 2016 eine E-Auto-Prämie nach Vorbild der „Verschrottungsprämie“ aus 2009.

4.4.3 Standardisierungen

Doch müssen E-Autos immer noch geladen werden. Und das ist nach wie vor ein vielkritisierter Stolperstein, denn es gibt keine Standardisierungen bei den Ladesteckern. Aber: Deutschland wäre nicht das Land der Normen, wenn sich das DIN-Institut nicht mittlerweile der Sache angenommen und eine Roadmap veröffentlich hätte.

Zudem muss man einfach einer Tatsache ins Auge blicken: Angesichts der kilometerhohen Steine, die das Elektroauto in seiner Geschichte überwinden musste, ist mangelnde Einheitlichkeit von Steckdosen bloß noch ein kleines Schlagloch.

5) Zusammenfassung und Fazit

Das Elektroauto ist keineswegs ein Kind der 2000er, sondern kann auf eine über hundertjährige Geschichte zurückblicken, während der es sogar einmal Marktführer war. Jetzt ist allerdings endgültig die Zeit reif für diese Antriebsform: Alternative Hersteller wie Tesla haben die Akzeptanz gesteigert, wo die großen Hersteller nicht wollten oder aufgrund ihrer wenig flexiblen Ausrichtung schlicht nicht konnten.


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18.07.2016 - 10:43 Uhr