Elektroauto Chronik eines Irrtums

Energiedichte

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Aktualisiert 18.7.2019

Zur Vorgeschichte von 1992:  ((Zängl, Wolfgang, Elektro-Autos: Nein danke! München, Januar 1992))

Karl Amannsberger: Verschiedene Energiedichten
Bleibatterie: 35 Wh/kg
Natrium-Schwefel-Batterie: 85 Wh/kg
Nickel-Cadmium-Batterie: k.A.
Nickel-Eisen-Batterie: 46 Wh/kg
Entwicklungsziel: 100 Wh/kg
zum Vergleich Benzin: 13.000 Wh/kg1

Durch die geringen Energieinhalte zwischen 35 und 150 Wh/kg ist die Batterie ein „Schwachpunkt des Elektroautos“: Die Energiedichte für Benzin liegt dagegen zwischen 12.000 und 13.000 Wh/kg.2 – In einer Blei-Gel-Batterie sind 0,02 bis 0,03 kWh pro Kilo Batteriegewicht speicherbar: Fossile Kraftstoffe haben die 350-fache Energiedichte.3]

Heinrich Sauer in Auto, Motor und Sport: Auch bei der NaS-Hochleistungsbatterie ist die Relation ungünstig: In 25 Kilogramm NaS-Batterie steckt so viel Energie wie in einem Liter Dieselöl.4

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2010: Nach wie vor eine dünne Energiedichte trotz Lithium-Ionen-Akkus. „Selbst mit modernster Lithium-Ionen-Technik besitzen Batterien aber nur ein Hundertstel (!) der Energiedichte von flüssigem Kraftstoff.“5 – Im 180 Kilo schweren Stromspeicher des Opel Ampera steckt in etwa die Energie von knapp fünf Litern Benzin.5

Lob von Benzin und Diesel. Aus einem Artikel in zeozwei: Der elektrische Antrieb setzt 95 Prozent der eingesetzten Strommenge in kinetische Fahrenergie um und ist dem Verbrennungsmotor beim Wirkungsgrad haushoch überlegen. (Wenn man den CO2-Rucksack und die Verluste im Kraftwerk unberücksichtigt lässt; WZ). Doch die beiden Brennstoffe Benzin und Diesel sind ideale Energieträger, was Intensität und Lagerfähigkeit angeht. Jetzt soll der beste durch einen der schlechtesten Energieträger ersetzt werden – durch die Batterie.“6 Und zur Energiedichte: „Mit einem Zentner Diesel (50 Liter) fährt ein VW Golf heute 800 Kilometer weit. Aber mit vier Zentnern Akku-Gewicht schaffen Elektroautos gerade 80 bis 120 Kilometer. Eine Batterie, die 50 Liter Diesel ersetzt, würde mehrere Tonnen wiegen, sie wäre schwerer als ein Mittelklassewagen.“6

Keine endlose Erhöhung. Man kann nicht die Speicherkapazität einfach erhöhen: Hier gibt es Grenzen der Chemie und Physik. „Um sich die Grenzen der Stromspeichertechnik vor Augen zu führen, genügt ein Blick auf das Periodensystem: Links steht das in der Auto- und Unterhaltungsindustrie so beliebte Lithium, ganz rechts das zu den Halogenen zählende Fluor. Mit minus 3,04 Volt hat Lithium das niedrigste Normalpotenzial – also die niedrigste Spannung – im Periodensystem. Fluor steht mit einem Wert von plus 2,87 Volt am anderen Ende der Spannungsreihe. Zwischen diesen beiden Elementen herrscht die höchstmögliche Potenzialdifferenz, also die theoretisch mögliche Spannung. Bestenfalls käme man auf eine theoretische Energiedichte von 6100 Wattstunden je Kilogramm – mehr geht nicht mal auf dem Papier. Zum Vergleich: Dieselkraftstoff hat mit etwa 12.000 Wattstunden je Kilogramm eine etwa doppelt so hohe Energiedichte.“7

Erdöl beim Autoverkehr unschlagbar. „Allerdings spricht eine einfache chemische Tatsache dennoch für Erdöl: die nahezu unschlagbar hohe Energiedichte. Ein Kilogramm Benzin liefert etwa zwölf Kilowattstunden Energie. (…) Selbst aktuelle Lithium-Ionen-Akkus kommen kaum auf ein Fünfzigstel davon.“8

Auch kein finanzieller Vorteil beim E-Auto? „Ein Liter Super enthält zehn Kilowattstunden (kWh) Energie, die gerade einmal 15 Cent / kWh kosten. Bei Strom zahlen Privatkunden dagegen 25 bis 30 Cent pro kWh – fast das Doppelte. In der Praxis wird dieser Nachteil zwar durch den drei Mal höheren Wirkungsgrad eines Elektromotors kompensiert. Trotzdem braucht es Jahre, um die hohen Anschaffungskosten wieder hereinzufahren.“9

Prof. Günther Schuh, Konstrukteur des StreetScooter und e.Go im SZ-Interview: „Es gibt einfach einen zu großen Unterschied in der Leistungsdichte zwischen der Feststoffbatterie und dem Diesel. Das ist reine Physik. Wo ich heute einen 50-Liter-Dieseltank herum karre, müsste ich selbst bei einem besseren Wirkungsgrad immer noch eine mehr als 700 Kilo schwere Batterie in einem Elektroauto haben. Das kann weder ökologisch noch ökonomisch gut sein.“10

Fußnoten und Quellen:
  1. Amannsberger, Karl, Mit dem Elektroauto in die Sackgasse? Referat auf der Fraktionsklausur der GRÜNEN im Bayerischen Landtag, September 1991, S. 3 []
  2. TÜV Rheinland, Institut für Umwelt und Energietechnik (Brosthaus, J., Quadflieg, H., Wessels, G.), Möglichkeiten der Nutzung von Solarstrom für den Betrieb von Elektrofahrzeugen, Köln, November 1990, S. 12 []
  3. Blumenstock, Klaus-Ulrich, Strom der Zeit, Test Pinguin Tavria, in mot 19/1991, S. 15 []
  4. Sauer, Heinrich, Strom-Linie, in Auto, Motor und Sport 16/1991, S. 41 []
  5. Becker, Joachim, Zukunft aus der Dose, in sueddeutsche.de 17.5.2010 [] []
  6. Franken, Marcus, Jensen, Annette, Kriener, Manfred, Trechow, Peter, Die große Elektro-Show, in zeozwei 01.2011 [] []
  7. Ersing, Paul-Janosch, Wie viel Reichweite brauchen Elektroautos? in SZ 12.6.2017 []
  8. Endt, Christian, Das Straßenbild von morgen, in SZ 2.9.2017 []
  9. Becker, Joachim, Kilometerfresser, in SZ 30.6.2018 []
  10. Kinkel, Christina, „Der Kunde will keine Elektroautos“, in SZ 11.7.2019 []
von wz
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