Sicher in die Zukunft mit Elektromobilität - Wichtiges auf einen Blick

Keine Frage: Der Elektromobilität gehört die Zukunft. Knapper werdende fossile Brennstoffe sowie der Klimaschutz sind wichtige Triebfedern für neue Lösungen und alternative Antriebe. Zudem hat der technologische Wandel hin zu elektrisch betriebenen Fahrzeugen viele Vorteile. Sie sind umweltfreundlich, leise und wesentlich effizienter auf unseren Straßen unterwegs.

Und schon heute hält die nachhaltige sowie umweltschonende Art der Fortbewegung immer mehr Einzug in unseren Alltag. Die stetig zunehmenden Zulassungszahlen für Elektro- und Hybridfahrzeuge sprechen für sich. Aber auch immer mehr E-Bikes, E-Scooter, Pedelecs, E-Motorräder sowie E-Busse bestimmen inzwischen unser Stadtbild.

Was ist Elektromobilität?

Die neue Generation an E-Mobility-Fahrzeugen hat eins gemein: einen elektrischen Antrieb. Darüber hinaus verfügen sie über einen Energiespeicher, der mit Strom aus dem Netz versorgt wird. Dabei können die E-Fahrzeuge ganz oder teilweise elektrisch angetrieben werden, wie es beispielsweise bei den sogenannten Hybriden der Fall ist. Letztendlich sorgen alle Elektroautos dafür, dass Smog und Lärm aus unseren Innenstädten verschwinden. Denn sie arbeiten äußerst effizient, leise und schadstoffarm.

So funktioniert ein Elektroauto

Der Fahrzeugmotor ist das entscheidende Element, welches für den benötigten Antrieb sorgt. Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren liefern Benzin oder Diesel die erforderliche Energie für den Betrieb und bei Elektroautos ist es Strom. Dabei wird die elektrische Energie in aufladbaren Hochvoltbatterien gespeichert. Sobald also der Motor des E-Autos angelassen wird, nutzt er den Strom aus dem Akku und wandelt diesen in mechanische Energie um. Während dieses Umwandlungsprozesses werden Magnetfelder erzeugt. Indem sich diese Magnetfelder abwechselnd anziehen und abstoßen, wird die entstehende Kraft in eine Drehbewegung bzw. Rotation gewandelt. Da der Motor und die Leistungselektronik eines Elektroautos an den Achsen im Unterboden verbaut sind, wird die Drehbewegung direkt auf die Räder übertragen. So setzt sich das E-Auto sehr schnell in Bewegung und kann dabei das volle Drehmoment-Potenzial nutzen.   

Diese Arten von E-Autos gibt es

Elektroauto ist nicht gleich Elektroauto – bei genauer Betrachtung gibt es auch bei E-Fahrzeugen Unterschiede in Aufbau und Funktionsweise. Hier ist eine kurze Übersicht zu den vier gängigen Arten:

• BEV – das rein batteriebetriebene Elektrofahrzeug
  Die Abkürzung BEV steht für Battery Electric Vehicle. Diese E-Autos werden ausschließlich mit elektrischer Energie aus der Autobatterie angetrieben. Die Aufladung der Batterie erfolgt über das Stromnetz.
• REEV – ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug mit kleinem Zusatzmotor
  Zwar sind auch REEVs (Range Extended Electric Vehicles) batteriebetriebene Elektrofahrzeuge, jedoch verfügen sie zusätzlich über einen kleinen Verbrennungsmotor. Dieser sorgt für größere Reichweiten und kann während der Fahrt mittels eines Generators zusätzlichen Strom für die Batterie erzeugen.

• HEV – Hybridelektrofahrzeug
  Die Hybrid Electric Vehicles (HEV) verfügen sowohl über einen Verbrennungs- als auch einen Elektromotor. Die Autobatterie wird während der Fahrt durch den Verbrennungsmotor geladen. Jedoch kann die Batterie nicht extern über das Stromnetz aufgeladen werden.

• PHEV – Plug-in-Hybrid
  Vom Prinzip funktioniert ein PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) wie ein normales Hybridfahrzeug (HEV). Jedoch wird die Batterie extern über das Stromnetz aufgeladen. So werden leistungsstärkere Elektromotoren und Batterien eingesetzt, die auch längere Strecken rein elektrisch fahren.

So effizient fahren Elektroautos

Ein Elektrofahrzeug nutzt zwischen 80 bis fast 100 Prozent der zur Verfügung stehenden Energie. Damit arbeitet der Elektromotor um einiges effizienter als ein Verbrennungsmotor. Denn dieser verwertet nur rund 50 Prozent der Energie, die er aus dem Kraftstoff gewinnt. Der Rest geht weitgehend als Abwärme verloren.

Nichtsdestotrotz gilt für Elektroautos ebenso wie für Benziner und Diesel: Je größer und schneller, desto höher der Verbrauch. Sehr kleine Elektroautos mit geringem Gewicht kommen schon mit 7 Kilowattstunden (kWh) pro 100 Kilometer aus. E-Autos von großen Premiummarken benötigen pro 100 Kilometer da schon gern mal 28 kWh. Grundsätzlich liegt nach Herstellerangaben der durchschnittliche Verbrauch zwischen 5,8 kWh und 24,2 kWh.

Jedoch sagt der Verbrauch noch nichts über die Reichweite aus. Heute schaffen E-Autos mit einer Batterieladung Reichweiten von 120 bis zu 500 Kilometern. Zum einen hängt die Reichweite von der Größe und Leistungskapazität des modernen Lithium-Ionen-Akkus ab. Aber auch der Fahrstil, die Wetterbedingungen und das Alter der Batterie können zu Schwankungen der Werte führen.

Elektrofahrzeuge schnell & sicher laden

Vom Prinzip her braucht man nur eine Steckdose und ein passendes Ladekabel, um ein E-Auto zu laden. Vorsicht ist jedoch bei gängigen Schuko-Steckdosen geboten. Im Normalfall sind weder die Steckdosen noch die entsprechenden Stromkabel für eine Höchstbelastung von mehreren Stunden ausgelegt. Denn je nach Akkugröße und Automodell kann die Ladezeit an einer normalen Steckdose 8 bis 14 Stunden dauern. Da ist es ratsam auf Ladestationen zu setzen, die eine sichere, effizientere sowie schnellere Möglichkeit des Ladens bieten. Diese Alternativen gibt es:

Laden an der Wallbox

Die Wandladestationen werden überwiegend im privaten Bereich eingesetzt. Aber auch der Einsatz in halb-öffentlichen Bereichen ist möglich. Sie sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich und werden sowohl in Innen- als auch Außenbereichen genutzt. Grundsätzlich laden Wallboxen das E-Auto mit Wechselstrom (AC) und zur Auswahl stehen die Wandladestationen für einen einphasigen Anschluss (mit einer Ladeleistung von 3,7 kW/4,6 kW) oder einen dreiphasigen Anschluss (mit einer Ladeleistung von 11 kW/22 kW). In der Regel verfügen die Wandladestationen über einen Ladepunkt mit einem Typ 2-Stecker. Zudem sind sie mit einem EVCC (Electric Vehicle Charge Controller) ausgestattet. Dieser intelligente Ladecontroller überwacht, regelt und steuert den Ladevorgang. So kann er im Falle einer Überhitzung die Ladeleistung regulieren und aktiv den Ausfall des Ladesystems vermeiden. Auch die vorgelagerten Schutzschalter wie den Leitungsschutz- sowie Fehlerstrom-Schutzschalter sorgen für maximale Sicherheit. Hinzu kommt, dass der Ladevorgang erst gestartet wird, wenn das Ladekabel richtig eingesteckt ist. Die Ladezeit dauert mit einer Wallbox je nach Akkugröße ca. 2 bis 8 Stunden. Zu beachten ist, dass Wandladestationen im Vorfeld beim Netzbetreiber angemeldet werden müssen. Bei Wallboxen mit 22 KW Ladeleistung ist zusätzlich die Genehmigung des Stromnetzanbieters einzuholen.

Laden an der Ladesäule

Ladesäulen sind wetterfest und werden in Außenbereichen genutzt – vorwiegend in öffentlichen Bereichen. Sie verfügen über einen oder mehrere Ladepunkte, wobei die Ladung mit einem Typ 2-Stecker durchgeführt wird. Ebenso wie Wallboxen arbeiten sie mit Wechselstrom (AC) und die Ladeleistungen reichen von 11 kW über 22 kW bis 43,5 kW. Durch einen integrierten Gleichrichter in der Ladesäule oder durch ein On-Board-Ladegerät im E-Auto wird der Wechselstrom in Gleichstrom (DC) gewandelt. Ladesäulen müssen technische Mindestanforderungen erfüllen, die in der Ladesäulenverordnung (LSV) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie ausgeführt sind. Mit der LSV wurden in Zusammenarbeit mit der Automobilindustrie Standards für Steckverbindungen und Kupplungssysteme festgelegt. Dies ermöglicht Besitzern von E-Autos einheitliche Lademöglichkeiten an Stromtankstellen. Ebenfalls werden auch die verschiedenen Zahlsysteme für öffentliche Ladestationen geregelt.

Laden an der Schnellladesäule

An Schnellladesäulen wird das Laden noch schneller und komfortabler. Sie liefern eine Leistung von bis zu 150 kW und wandeln AC direkt in DC um. Dadurch geben Sie den Gleichstrom verlustarm direkt an die Batterie weiter. Für den Ladevorgang werden die Steckertypen CCS (Combo2) oder CHAdeMO genutzt. Nach diesem Prinzip funktionieren auch die sogenannten HPC-High Power Charger. Sie bieten sogar eine Ladeleistung von bis zu 300 kW. Das Batterie-Managementsystem übernimmt die Kommunikation zwischen Ladestation und E-Auto. So werden Stromstärken entsprechend während des Ladevorgangs angepasst. Das Managementsystem sorgt auch für das automatische Abschalten nach dem Ladevorgang. Üblicherweise wird in Schnellladesäulen das IU-Ladeverfahren angewendet, das die Batterie in Phasen lädt. Damit wird die volle Ladekapazität der Batterie ausgeschöpft. Zudem werden Überlastungen vermieden. Die Ladezeit liegt zwischen 0,5 bis 1 Stunde.

Deutschlands Ladeinfrastruktur ist entscheidend

Ein wichtiger Faktor für den Erfolg der E-Mobilität in Deutschland ist eine flächendeckende Ladeinfrastruktur. Hierzu liefert der Statistikanbieter Statista aktuelle Zahlen aus 2021, in denen Ladesäulen, Ladestationen und Ladepunkte im gesamten Bundesgebiet erfasst wurden. Demnach wurden im ersten Quartal 2021 rund 22.000 Ladestationen in Deutschland verzeichnet. Und davon sind rund zwei Drittel mit Schnell-Ladepunkten ausgestattet. (Quelle: statista)

Und die Tendenz ist weiterhin steigend. Nicht zuletzt durch die Initiative vom Bund, der bereits im Februar auf die aktuelle Lage in Deutschland reagierte. So wurde das neue Schnellladegesetz beschlossen, das die Ausschreibung von 1.000 weiteren Schnellladehubs ermöglicht. (Quelle: BMVI) Damit liegt Deutschland zwar immer noch unter dem Durchschnitt innerhalb Europas, jedoch werden auch weiterhin umfangreiche Förderprogramme zum Ausbau der Ladeinfrastruktur durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVi) geboten.

Woher kommt der Strom für Elektromobilität?

Elektroautos fahren nur dann emissionsarm und umweltverträglich auf deutschen Straßen, wenn der benötigte Strom zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien kommt. Jedoch steht in Deutschland für die Elektromobilität aktuell nur ein Strommix zur Verfügung, der aus unterschiedlichen Energiequellen und Energieträgern gewonnen wird. Nach neuesten Erhebungen aus 2021 des Fraunhofer Instituts  werden nur rund 42 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien gewonnen. Den Handlungsbedarf hat auch die Bundesregierung erkannt und bis 2030 soll der Stromanteil aus regenerativen Quellen auf 65 Prozent gesteigert werden. Dies erscheint realistisch, denn bereits heute wird zeitweise jede Menge überschüssiger Ökostrom produziert. Und dieser kann zukünftig in den Batterien der Elektroautos gespeichert werden, sodass er dann bei erhöhtem Bedarf im Netz zur Verfügung steht.   

E-Mobilität in moderner Gebäudetechnik

Smarte Technologien in Häusern und Gebäuden sorgen für Energieeffizienz. Und genau an diesem Punkt verschmelzen die Bereiche der innovativen Elektromobilität und der modernen Gebäudetechnik. Denn diese Verbindung bildet die Basis, um zukünftig ein nachhaltiges und zukunftssicheres Energiesystem zu gewährleisten.

Im Zuge der Energiewende werden intelligente Gebäude ihre eigene Energie erzeugen, z. B. durch Windkraft- oder Photovoltaikanlagen. Da jedoch Wetter nicht planbar und daraus folgend die Stromerzeugung schwankend ist, werden die E-Autos als flexible Energiespeicher eingesetzt. Diese Technologie nennt sich V2G (Vehicle-to-Grid) und gewährleistet zusammen mit dem smarten Energiemanagementsystem des Gebäudes eine durchgehend stabile Stromversorgung.

Smartes Energiemanagement in intelligenten Gebäuden

Ein smartes Energiemanagementsystem steuert bedarfsgerecht alle Energieflüsse in einem Gebäude. Dabei kann es sich aus verschiedenen Quellen speisen. Zeitgleich sorgt das integrierte Last- & Lademanagement dafür, dass Stromnetze vor Überlastung geschützt sind und dass der Verbrauch energie- sowie kosteneffizient gesteuert ist.

Moderne Energiemanagementsysteme stimmen die Produktion, Speicherung und den Verbrauch von Strom effektiv aufeinander ab. Dabei erfolgt die Optimierung aller Energievorgänge automatisiert. Die jeweiligen Verbrauchs- und Erzeugungsdaten werden analysiert und durch das intelligente System entsprechend gesteuert. So wird der Energiefluss zwischen Energielieferanten und Stromverbrauchern bestmöglich genutzt.

Doppelt profitieren: Elektromobilität + Photovoltaik

Elektromobilität steht für umweltbewusstes Handeln und Nachhaltigkeit. Daher liegt der Gedanke nah, selbst erzeugte Energie zum Aufladen der Elektrofahrzeuge zu nutzen. Sowohl für Privathaushalte als auch für Unternehmen bietet Solarstrom eine hervorragende Möglichkeit, kostengünstig und emissionsfrei Elektroautos zu laden sowie Ladestationen zu speisen.

In Verbund mit einem intelligenten Energiemanagement lässt sich dieser Nutzen sogar noch um ein Vielfaches steigern. Dank der steigenden Leistungsfähigkeit von E-Autobatterien werden die Elektrofahrzeuge als Energiezwischenspeicher eingesetzt. So kann die Sonnenenergie 24 Stunden am Tag genutzt werden.

Das intelligente Energiemanagement sorgt für die maximale Steigerung des Eigenverbrauchs und gewährleistet, dass es zu keinen Engpässen kommt. Nähere Informationen hierzu gibt es in dem Leitfaden für Gewerbebetriebe „Photovoltaik und Elektromobilität sinnvoll kombinieren“ herausgegeben durch den Bundesverband Solarwirtschaft e. V.. 

 

Die Vorteile von Elektromobilität

Unbestritten ist, dass die technischen Entwicklungen und Innovationen in der Elektromobilität auf Hochtouren laufen. Und schon heute lassen sich einige unschlagbare Vorteile feststellen, die eindeutig für den Einsatz von Elektrofahrzeugen sprechen. Elektromobilität leistet einen entscheidenden Beitrag zum nachhaltigen Schutz unseres Klimas. Sie ermöglicht den kompletten Verzicht auf fossile Brennstoffe. Dadurch wird sich die Reduzierung von Feinstaub und Abgasen schnell in unseren Städten bemerkbar machen. Zudem wird es künftig ungewohnt leise an unseren Autobahnen und Schnellstraßen werden. Denn auch die Lärmquelle „Verbrennungsmotor“ wird abnehmen. Hinzu kommt, dass E-Fahrzeuge wirtschaftlich mit günstigen Unterhaltskosten punkten. Denn Strom kostet weniger als Diesel oder Benzin. Auch verfügen E-Fahrzeuge kaum über Verschleißteile und die Wartungskosten reduzieren sich deutlich.

Wie wirkt sich E-Mobilität in Unternehmen aus?

Für Unternehmen ergeben sich schon heute interessante Chancen aus der Umstellung von einer konventionellen Fahrzeugflotte auf eine Flotte aus Elektrofahrzeugen. Denn der emissionsfreie Fuhrpark spart Kosten. Im Vergleich zu Autos mit Verbrennungsmotor sind es vor allem die Gesamtkosten, bei denen E-Autos deutlich gewinnen. Zwar sind die Anschaffungskosten höher, doch diese werden aktuell durch interessante Förderungen, Prämien, Umweltboni und Steuervorteile abgefedert.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Kosteneinsparung bei Wartungen und Reparaturen. In einem Elektroauto sind deutlich weniger verschleißanfällige Teile verbaut, die regelmäßig gewartet und ausgetauscht werden müssen. Allein die Wartung eines E-Autos ist im Schnitt 35 Prozent günstiger als die eines Benziners oder eines Dieselfahrzeuges.

Zudem ändert Elektromobilität die Art der Fortbewegung und bietet ganz neue Perspektiven im Flottenmanagement von Unternehmen. Als Alternative können beispielsweise leistungsstarke E-Bikes, E-Lastenräder oder E-Roller eingesetzt werden. Auch das Sharing-Konzept von E-Autos setzt sich verstärkt in Unternehmen durch. Insbesondere im städtischen Raum erreichen E-Fahrzeuge schnell eine hohe sowie kosteneffizientere Auslastung wie das Forschungsprojekt des Fraunhofer Instituts „Shared E-Fleet“ aufzeigt.

Ein weiterer, nicht zu unterschätzender, Pluspunkt für umweltbewusste Unternehmen ist, dass mit einer E-Fahrzeugflotte ein entscheidendes Signal nach außen gesetzt wird. Und dieses ernst gemeinte Engagement für Umweltschutz und Nachhaltigkeit kommt nicht nur bei Kunden sehr gut an.  

Staatliche Förderungen nutzen

Das erklärte Ziel der Bundesregierung ist, Deutschland als Leitmarkt und Leitanbieter im Bereich der Elektromobilität zu positionieren. Dafür wurden umfangreiche Förderprogramme auf Bundes-, Länder- und Kommunalebene ins Leben gerufen. Mit einem umfangreichen Maßnahmenpaket wird die Forschung sowie Entwicklung unterstützt und der Ausbau der landesweiten Ladeinfrastruktur.

Auch Kaufprämien und steuerliche Vorteile für Elektroautos bieten einen interessanten Anreiz für Private und Unternehmen auf E-Mobilität umzusteigen. Schließlich sollen bis 2030 rund zehn Millionen Elektrofahrzeuge zugelassen sein. Weiterführende Informationen zu Fördermaßnahmen des Bundes sind hier zu finden:

• Förderrichtlinie Elektromobilität des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVi)
• Förderdatenbank des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) 
• Förderungen des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle
• Förderprogramme des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) 

Wie sieht die Zukunft der Elektromobilität aus?

Elektromobilität ist ein zentraler Baustein innerhalb der Energiewende. Sie ist nicht nur innerhalb Europas der Schlüssel zu einem klimaschützenden Umgang mit Ressourcen und den sich daraus ergebenden Innovationen. Mehr Umweltschutz und weniger Abhängigkeit von fossilen Energieträgern: Dieser Wandel wird sich durchsetzen.

Nicht zuletzt bietet die E-Mobilität als lukrativer Wachstumsmarkt in den kommenden Jahren auch für die Wirtschaft spannende Perspektiven. Viele Unternehmen jenseits der Automobilindustrie können durch neue Geschäftsmodelle von der Elektromobilität profitieren. Und gerade die enge Kooperation verschiedenster Branchen werden der zentrale Erfolgsfaktor für einen neuen ressourcenschonenden sowie umweltbewussten Lebensstil werden.

 

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