In dem Beitrag „Elektrokraftfahrzeuge, Leergewicht, Akkuegewicht …“ wurden die unterschiedlichen Leergewichte in Relation zu den Maximalreichweiten dargestellt. In diesem Beitrag wird zusätzlich das relative Fahrzeugleergewicht ohne. Akkumulator (bezogen auf das Leergewicht mit. Akkumulator) graphisch dargestellt. Interessant dabei ist, dass das rel. Fahrzeugleergewicht einen annähernd linearen Verlauf aufweist. Kombiniert man dies mit einer möglichen Trendfunktion der Reichweite pro kWh bezogen auf die Maximalreichweite (siehe Graphik) führt dies zu einem interessanten Ergebnis.
Dieses Ergebnis zeigt auch deutlich die (wirtschaftliche) Problematik von Elektrokraftfahrzeugen für die Autoindustrie:
Die maximale Reichweite von Elektrokraftfahrzeugen (Elektroautos) liegt mit der vorhandenen Akkutechnologie (120kWh/kg, 700kg Kraftfahrzeug-Leergewicht) unabhängig von den Kosten bei 400 bis 500km.
Für das Erreichen dieser Reichweite wäre ein Akkumulator von ca. 65kWh bzw. einem Gewicht von ca. 630kg nötig.
Das technisch mögliche Leergewicht ohne Akkumulator der Elektrofahrzeuge würde im Bereich von ca. 700kg liegen.
Besonders interessant an dieser Darstellung ist die Tatsache, dass die derzeit noch hohen Kosten für Akkumulatoren nicht die ausschließende minimierenden Faktoren für Elektrokraftfahrzeuge sind. Diese Darstellung zeigt, dass das Problem der Autoindustrie im wirtschaftlichen Bereich angesiedelt ist. Derzeit sind die Gewinnmargen bei größeren bzw. besser ausgestattetet (d.h. schwereren) Kraftfahrzeugen deutlich höher, als bei reduzierten kleineren Kraftfahrzeugen. Bei Elektrokraftfahrzeugen kann dieses Geschäftsmodell nicht mehr aufrecht gehalten werden. Zusätzlich kann auch die Entwicklung sowie der Wunsch der Kunden zu mehr Komfort (inkl. Sicherheit, etc.) nicht mehr fortgeführt werden. D.h. in weiterer Folge, die logische Zukunft für den Hauptanteil der Fahrzeugflotte liegt daher bei hybriden Kraftfahrzeugen …
Eine Frage die sich bei Elektrokraftfahrzeugen immer wieder stellt ist, wie ist das Verhältnis des Gewichtes des Akkumulators (bzw. der Batterie) in Relation zum Fahrzeuggewicht (Leergewicht). In diesem Beitrag wurde versucht das Leergewicht mit und ohne Akku in Relation zur maximalen Reichweite anhand der Herstellerangaben von modernen Elektrokraftfahrzeugen gegenüberzustellen. Das Ergebnis ist in den unteren Diagrammen dargestellt.
Ein Argument für Biokraftstoffe ist immer der Hinweis auf Brachflächen, die für die Herstellung von Bioenergie herangezogen werden könnten. Auch wenn dieses Argument auf den ersten Blick logisch wäre, es führt trotz allem mittelfristig zu einer Verknappung der für Nahrungsmittel nutzbaren Flächen. Was jedoch selten aufgezeigt wird, ist wie viel Brachland eigentlich global vorhanden ist? Ein Forschergruppe vom Department of Global Ecology der Carnegie Institution for Science, hat gemeinsam mit der Stanford University eine Studie „Growing energy on unused agricultural land“ veröffentlich, die versucht diese Frage zu beantworten. Weltweit stehen ca. 4,7 Quadratkilometer Brachland zur Verfügung, welche für die Bioenergieerzeugung herangezogen werden könnte. Diese Fläche reicht gerade einmal aus, um 8% des globalen Energiebedarfes zu decken. 8%, und das war’s …
Steigende Treibstoffkosten führen zu einer Reduktion der Verkehrstoten. Dies soll eine Studie der Universität von Alabama at Birmingham (UAB) und der Harvard Medical School belegen. Basierend auf einer Untersuchung im Zeitraum von 1985 bis 2006 zeigte sich, dass eine Benzinpreissteigerung von 10% zu einer Reduktion der Verkehrstoten um 2,3% führt. Bei dieser Studie wurden diese Erkenntnisse auf die Benzinpreisentwicklung im Jahr 2008 umgelegt und es wird mit einem Rückgang der Verkehrstoten gerechnet. Wenn die Verkehrsleistung sinkt, wie dies seit ein paar Monaten in den U.S.A. der Fall ist, sinkt statistisch auch die Anzahl der Verkehrstoten. Auch ist in dem Zeitraum von 1985 und 2006 neben dem Benzinpreis auch die Sicherheit der Fahrzeuge kontinuierlich gestiegen. Andererseits konnten 2005 auch eine Korrelation der Ergebnisse mit dem Sinken der Benzinpreise dargestellt werden und es kam wieder zu einem Anstieg der Verkehrstoten. Die Begründung liegt laut den Autoren beim Alkoholkonsum von Jugendlichen, ist der Benzinpreis geringer wird mehr Alkohol konsumiert, was wiederum zu einer höheren Anzahl von Verkehrstoten führt.
„Radfahren ist die umweltfreundlichste Fortbewegungsart!“
„Die Treibstoffkosten pro km für Gehen sind höher als jene für das Fahren mit einem PKW (ohne Berücksichtigung der Anschaffungskosten und externer Kosten)!“
„Elektrokraftfahrzeuge in einer Leichtbauweise (<450kg) sind die umweltfreundlichsten Kraftfahrzeuge!“
„Der Energiebedarf von Elektrokraftfahrzeugen (>450kg) ist global (Betrieb, Herstellung, Wartung und Entsorgung) betrachtet in etwa gleich groß wie jener von energieeffizienten PKWs (3 Liter Auto)!“
Im Bereich der Mobilität ist die Energieeffizienz des Transportmittels eine interessante Frage. Die gestiegenen Rohölpreise und das verstärkte Interesse an Elektromobilen machen die Energieeffizienz der Antriebseinheit zunehmend zu einem wichtigen Faktor des gesamten persönlichen Energieverbrauches. Diese kleine Zusammenstellung bzw. Berechnung soll einen groben Überblick des benötigten Energiebedarfs einzelner Fortbewegungsarten bieten. Um den Vergleich zu vereinfachen, wird für alle Verkehrsmittel ein Besetzungsgrad von 1,0 herangezogen. Der jeweilige Wert der Eingangsgröße wurde im Mittel der erhobenen Bandbreite gewählt.
Eingangsgrößen, Energieverbrauch:
Leistungsumsatz für Gehen (4km/h, 75kg Gewicht): 180kCal/h
Leistungsumsatz für Radfahren (20km/h, 75kg Gewicht): 480kCal/h
Verbrauch (NEDC) eines Golf IV*: 6,5 l Benzin/100km
Verbrauch eines energieeffizienten KFZ**: 3,0 l Benzin/100km
Ladeenergie Elektrokraftfahrzeug (<450 kg, ohne Akku)***: 7kW/100km
Ladeenergie Elektrokraftfahrzeug (>450 kg, ohne Akku)****: 12kW/100km
Vergleichbarer Energieverbrauch pro Stunde (Nahrung, Benzin, Ladestrom): Bei diesem Vergleich wird jene Energiemenge pro Stunde dargestellt, die man dem Mensch bzw. dem Fahrzeug in Form von Nahrung, Benzin, Ladestrom zuführen muss. Diese Energiemenge entspricht nicht der Primärenergie, d.h. der Energiebedarf der Herstellung von Benzin, Strom oder Nahrungsmittel ist darin nicht enthalten. Enthalten sind jedoch die unterschiedlichen Wirkungsgrade der jeweiligen Antriebsarten (Stoffwechsel – Muskeln - Straße, Verbrennungsmotor - Straße, Ladegerät - Akkumulator – Elektromotor - Straße). Für Gehen und Radfahren geht nur die zusätzliche, für die Bewegung notwendige Energie in die Rechnung ein, der Grundumsatz zur Aufrechterhaltung der Lebensfunktionen ist für alle Fortbewegungsarten der gleiche. Der Energieverbrauch setzt sich aus dem menschlichen Leistungsumsatz der Tätigkeit (erster Wert) und des Energieverbrauchs des Transportmittels (zweiter Wert) zusammen.
Elektrokraftfahrzeug (<450 kg ohne Akku, 45km/h): 0,09 + 3,15 = 3,2kWh
Elektrokraftfahrzeug (>450 kg ohne Akku, 70km/h): 0,09 + 8,40 = 8,5kWh
Vergleichbarer Energieverbrauch pro Kilometer (Nahrung, Benzin, Ladestrom): Bei diesem Vergleich wird die Energiemenge (Nahrung, Benzin, Ladestrom) pro Weglänge dargestellt. Für die Berechnung werden die für die jeweilige Fortbewegungsart typischen durchschnittlichen Geschwindigkeiten herangezogen.
Elektrokraftfahrzeug (<450 kg ohne Akku, 45km/h): 0,002 + 0,070 = 0,07 kWh/km
Elektrokraftfahrzeug (>450 kg ohne Akku, 70km/h): 0,001 + 0,120 = 0,12 kWh/km
Das Ergebnis zeigt, dass der notwendige Energiebedarf pro Kilometer (Weglänge) für Radfahren mit 0,03kW/km am geringsten ist. Radfahren ist daher die energieeffizienteste Form der hier untersuchten Fortbewegungsarten.
Kosten des (reinen) Energiebedarfs pro 100km (Nahrung, Benzin, Ladestrom): In diesem Vergleich sind die Kosten für den notwendigen Energiebedarf (Nahrung, Benzin, Ladestrom) pro 100km dargestellt*****. Als Eingangsgrößen wurden Normalbenzin (9,61kWh/l, 1,35€/l, Stand Juli 2008) für PKW und Stromkosten (0,17€/kWh, Stand Juli 2008 in Österreich) für Elektrokraftfahrzeuge und Wurtsemmeln (300kcal, 1€/Stück) für die menschliche Tätigkeit (Lenken, Gehen und Radfahren) herangezogen.
Elektrokraftfahrzeug (<450 kg ohne Akku, 45km/h): 0,59 + 1,19 = 1,8 €/100km
Elektrokraftfahrzeug (>450 kg ohne Akku, 70km/h): 0,38 + 2,04 = 2,4 €/100km
Besonders lustigverwunderlich interessant an diesem Ergebnis ist, dass die Kosten des Energiebedarfs für „Gehen“ deutlich höher sind als für alle anderen dargestellten Fortbewegungsarten. Aber in Wahrheit zeigt das Ergebnis, dass Benzin in Relation zu Nahrungsmitteln sehr günstig ist. Ein gesellschaftlicher Wandel ist daher nicht über die Kosten des Energiebedarfs der individuellen Mobilität zu erwarten.
Primärenergiebedarf pro Kilometer (Nahrung, Benzin, Ladestrom)
Für eine globale Aussage ist der Primärenergiebedarf der jeweiligen Fortbewegungsart von Bedeutung. Für dessen Abschätzung wird der Wirkungsgrad für die Energieerzeugung des jeweiligen Energieträgers herangezogen. Der Wirkungsgrad für die Herstellung von Getreide liegt bei ca. 84%, für die Herstellung von Schweinefleisch bei ca. 34,5% (Quelle). Für die Weiterverarbeitung (Mühle, Bäckerei, Schlachthof, Fleischerei, Transport) wird ein Wirkungsgrad von ca. 70% angenommen. Daraus ergibt sich für die Herstellung einer Wurstsemmel (Annahme 50% Energieinhalt Fleisch und 50% Energieinhalt Brot) ein Gesamtwirkungsgrad von 70% * (84% + 34,5%)/2 = 41,5%. Für die Rohölförderung ist bei einem ERoEI von 10 ein Wirkungsgrad von 91% gegeben (Quelle), für die Benzinherstellung wird ein Wirkungsgrad von ca. 90% angenommen (Quelle), der Gesamtwirkungsgrad für Benzin liegt daher bei ca. 82%. Der Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung (in Deutschland) lag im Jahr 2005 bei ca. 41,1% (Quelle), der durchschnittliche Wirkungsgrad der Zuleitung (Stromtransport) liegt bei ca. 92%.
Elektrokraftfahrzeug (<450 kg ohne Akku, 45km/h): 0,005 + 0,185 = 0,19 kWh/km
Elektrokraftfahrzeug (>450 kg ohne Akku, 70km/h): 0,003 + 0,317 = 0,32 kWh/km
Bei den dargestellten Werten wurde der Energiebedarf für Herstellung, Wartung und Entsorgung der einzelnen Fahrzeuge bzw. Akkumulatoren nicht berücksichtigt. Für eine umfassende Energiebilanz der einzelnen Verkehrsmittel müssen auch diese Energieanteile miteinbezogen werden.
Abschließend kann gesagt werden, dass Fahrradfahren die Umwelt am meisten schont. Elektrokraftfahrzeuge, vor allem Leichtfahrzeuge, sowie energieeffizienter Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren sind in Ihrer Energiebilanz deutlich besser als herkömmliche KFZ. Zusätzlich muss in diesem Zusammenhang erwähnt werden, dass die Schadstoff-Emissionen von KFZ mit Verbrennungsmotoren in unmittelbarer Nähe von Menschen in Städten, Siedlungsgebieten etc. entstehen. Bei Elektrokraftfahrzeugen liegt die Emmissionsquelle im Bereich der Kraftwerke, welche sich meist außerhalb dicht besiedelter Gebiete befinden. Hinzu kommt, dass der vorherrschende Trend zu alternativen Energien (Solar, Wind, etc.) zukünftig zu einer weiteren Reduktion der Schadstoffbelastungen bei Elektrokraftfahrzeugen führen wird (siehe auch “Elektrokraftfahrzeuge: Hype oder Zukunft?“).
*) Golf IV, BJ 2000
**) Loremo GT
***) CityEL
****) Hotzenblitz
*****) Bei diesem Vergleich sei erwähnt, dass Anschaffungs-, Wartungs-, Versicherungskosten, KFZ-Steuern etc. nicht enthalten sind.
Update: Eine grobe Abschätzung des Energiebedarfs inkl. Herstellungs- und Entsorgungsenergie ist relativ schwierig durchzuführen. Die Nutzung der jeweiligen Verkehrmittel ist auch mit unterschiedlichen Verkehrsleistungen verbunden, z.B. ist bei einem Einsatz eines Elektrokraftfahrzeuges auch eine grundsätzlichen Änderung des Verkehrsverhaltens (Reduktion der Weglängen, der Anzahl der Wege, neue Zielwahl, etc.) wahrscheinlich. Es ist zu erwarten, dass Besitzer von Elektroautos aufgrund der unterschiedlichen Betriebsgeschwindigkeiten und der notwendigen Ladevorgängen eine geringere jährliche Verkehrsleistung haben werden. Für den dargestellten Vergleich wird eine durchschnittliche Nutzungsdauer von 7 Jahren für alle Fahrzeugarten angenommen. Zusätzlich wird angenommen, dass bei den Elektrokraftfahrzeugen während der Nutzungsdauer von 7 Jahren (bzw. 70.000 bis 84.000km) kein Wechsel des Akkumulators notwendig ist. Für die Berechnung des Energiebedarfes für die Herstellung, Wartung und Entsorgung werden folgende Eingangswerte für alle Fahrzeugarten (Basis: „Energiebilanz: Ein Porsche 911 gegen zwei VW Golf!“ bzw. „Life Cycle Inventory for the Golf A4“ herangezogen.
Herstellung, Wartung pro kg Fahrzeuggewicht: 25,31 kWh/kg
Entsorgung pro kg Fahrzeuggewicht: 5,84 kWh/kg
Globaler Primärenergiebedarf (Life Cycle) pro Kilometer
Gehen (1000km/a, 1Paar Schuhe pro Jahr): 0,14 kWh/km
Globaler Primärenergiebedarf (Life Cycle) pro Kilometer mit Einbeziehung des durchschnittlichen Besetzungsgrades
Der Besetzungsgrad sagt aus, wieviele Personen im Durchschnitt mit dem jeweiligen Verkehrsmittel unterwegs sind. Herkömmliche PKW haben 2 bis 5 Sitze und weisen im Schnitt einen Besetzungsgrad von 1,2 bis 1,3 auf. Leichtfahrzeuge bzw. Elektrokraftfahrzeuge weisen weniger Sitzplätze, daher wird eine leicht geringerer Besetzungsgrad von 1,0 bzw. 1,2 angenommen. Für Radfahren und Gehen ist der “Besetzungsgrad” logischerweise 1,0.
Die Ergebnisse dieser Abschätzung des Energieaufwandes pro Kilometer für den gesamten Lebenszyklus können nur im Groben betrachtet werden. Die absoluten Werte sind mit vielen Unsicherheiten behaftet. Die aufgezeigten Tendenzen sowie der Vergleich zwischen den einzelnen Fortbewegungsarten bzw. Verkehrsmitteln sind jedoch in ihren Grundaussagen gültig. Radfahren und Gehen sind die effizientesten Verkehrsmittel. Elektrokraftfahrzeuge und energieffiziente Leichtfahrzeuge brauchen abhängig von der Bauform bis zu 60% weniger Energie als herkömliche PKW. Diese Aussage gilt auch in weiterer Folge für den CO2-Verbrauch.
Der G-Wiz i der Firma Refa heißt jetzt REVAi. Die indische Firma scheint es verstanden zu haben, ihr Elektromobil noch rechtzeitig umzutaufen, so wird er zumindest vielleicht optisch aber nicht mehr sprachlich als …witz in die Automobilgeschichte eingehen. Take that Hotzenblwitz. OK, über das Design kann man wie immer verschiedener Meinung sein, preislich ist der REVAi jedoch eine kleine Revolution. Das Elektromobil ist in Indien für ca. 5.000€ (in England jedoch um ca. 11.000€) erhältlich und soll in naher Zukunft auch in höheren Stückzahlen verkauft werden. Bis Ende 2008 sollen ca. 30.000 Stück produziert werden. Laut Hersteller soll die Reichweite dieses 2+2 Elektroautos bis zu ca. 80km pro Ladung betragen. Das Gewicht des Fahrzeuges beträgt ca. 750kg, die Höchstgeschwindigkeit liegt bei ca. 80km/h. Für den Antrieb werden Blei-Akkumulatoren mit ca. 9,6 kWh verwendet, alternativ sollen in naher Zukunft auch Lithium-Ionen Akkumulatoren mit einer möglichen Reichweite von 110km optional erhältlich sein.
Erster! Zweiter? Welcher von den großen Automobilherstellern wird als erster ein modernes Elektrokraftfahrzeug in die Modellpalette aufnehmen? Subaru möchte zumindest vor Mitsubishi (iMiEV) ab 2009 ihr 2(+0) Elektroauto R1e in einer Kleinserie testen und ab 2010 auf den Markt bringen. Die Reichweite soll laut Subaru bei ca. 80km liegen. Die Höchstgeschwindigkeit wird mit ca. 100km/h angegeben, als Preis ist für 2010-2012 ein Wert von 10.000 bis 12.000€ angestrebt … so, alles gesagt?
… so und nicht anders! Was an diesem Fahrzeug zu denken gibt ist die Tatsache, dass mit der damals vorhandenen Akkumulator - Technologie eine Reichweite mit Blei-Akkumulatore (Generation 1b) bis zu zu 160km mit NiMH-Akkumulatoren (Generation 2) bis zu 240km pro Ladung möglich war. Wie hoch wäre die Reichweite mit einer neuen Akku-Technologie … und wie teuer wär ein aktueller EV1? Beim EV1 wird immer vergessen, dass seine wahren Kosten (Herstellungspreis) nie wirklich offen gelegt wurden. Dieses Elektroauto wurde damals als Leasing-KFZ um 250 bis 300$/Monat angeboten. Die Kosten des Akkumulators alleine lagen zu dieser Zeit angeblich im Bereich von ca. 30.000 bis 40.000$. Hinzu kommt, dass die ersten Generationen des EV1 in Wahrheit auch nicht wintertauglich waren, bei kalten Temperaturen verringerte sich deren Reichweite drastisch. Dies ist zwar im warmen Kalifornien kein Problem, aber in vielen anderen Gebieten in Amerika sehr wohl. Waren es doch wirtschaftliche Gründe die GM veranlasst haben, dem EV1 keinen Erfolg zu gönnen? War die Technik noch nicht reif? Ist sie es jetzt?
Im Bereich der Mobilität ist die Energieeffizienz des Transportmittels eine interessante Frage. Die gestiegenen Rohölpreise und das verstärkte Interesse an Elektromobilen machen die Energieeffizienz der Antriebseinheit zunehmend zu einem wichtigen Faktor des gesamten persönlichen Energieverbrauches. Diese kleine Zusammenstellung bzw. Berechnung soll einen groben Überblick des benötigten Energiebedarfs einzelner Fortbewegungsarten bieten. Um den Vergleich zu vereinfachen, wird für alle Verkehrsmittel ein Besetzungsgrad von 1,0 herangezogen. Der jeweilige Wert der Eingangsgröße wurde im Mittel der erhobenen Bandbreite gewählt.
Der G-Wiz i der Firma Refa heißt jetzt REVAi. Die indische 
