Elektroautos: Können schon jetzt fast alle fossilen Autos ersetzt werden?

17.8.2016 Forscher am MIT haben gerade die umfangreichste Studie der USA zu diesem Thema abgeschlossen. Das Ergebnis ist klar: JA!

Könnten heutige Elektrofahrzeuge (EVs), trotz ihrer begrenzten Reichweite, eine deutliche Verringerung der Treibhausgas-Emissionen bewirken, die durch den globalen Klimawandel verursacht werden? Forscher am MIT haben gerade die umfassendste Studie abgeschlossen, die diese und manche anderen heiß diskutierten Fragen aus wissenschaftlicher Sicht beantworten, und sie ziehen einen klaren Schluss: Ja, sie können.

Die Studie stellt fest, dass ein weitreichender Ersatz von konventionellen Fahrzeugen mit heutigen Elektrofahrzeugen möglich ist und eine wichtige Rolle Ziele bei der Erfüllung Eindämmung des Klimawandels spielen könnte. Die Ergebnisse dazu wurden in der Zeitschrift "Nature Energy" von Jessika Trancik, Atlantic Richfield Career Development Associate Professor in Energy Studies am MIT-Institut für Daten, Systeme und Gesellschaft (IDSS), zusammen mit Doktorand Zachary Needell, Postdoctor James McNerney, und Michael Chang SM, veröffentlicht.
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"Etwa 90 Prozent der PKW auf der Straße könnten sofort von einem Low-Cost-Elektrofahrzeug auf dem Markt ersetzt werden, auch wenn die Autos nur über Nacht aufladen können." sagt Trancik. "Das wäre mehr als sinnnvoll, um in naher Zukunft die US-Klimaziele für persönliche Fahrten zu erreichen. "Alles in allem, wenn für die Emissionen die heutigen Kraftwerke berücksichtigt werden, die den Strom liefern, würde dies zu einer etwa 30-prozentigen Reduktion der Emissionen durch den Transport führen. Noch stärkere Emissionsminderungen würden erreicht werden, wenn die Kraftwerke im Laufe der Zeit dekarbonisiert werden.

Das Team arbeitete vier Jahre an dem Projekt, das die Integration von zwei großen Datenmengen enthält: einerseits sehr detaillierte Realdaten, basierend auf GPS-Daten der unterschiedlichsten Fahrten, und andererseits nationale Daten, die auf Umfragen zum Fahrverhalten basieren. Zusammen umfassen die beiden Datensätze Millionen von Fahrern in der gesamten USA.

Die detaillierte GPS-Daten wurden durch staatliche Stellen in Texas, Georgia und Kalifornien, mit speziellen Datenloggern erhoben, die in den Fahrzeugen installiert waren. Noch umfangreichere, aber weniger detaillierte Daten kamen aus den nationalen Haushalts-Verkehrs-Umfragen, in deren Rahmen Haushalte im ganzen Land untersucht wurden, um genau zu erfahren, wie und wo die Menschen tatsächlich fahren. "Wir untersuchten auch die Abstände zwischen und den Zeitpunkt der Fahrten, die unterschiedlichsten Fahrverhalten und die Umgebungswetterbedingungen", sagt Needell.
Anhand daraus resultierender Fahrzyklen waren die MIT-Forscher in der Lage, zu beweisen, dass der tägliche Energiebedarf von rund 90 Prozent der Autos auf der Straße in den USA schon jetzt erfüllt werden könnte, Mit heutigen E-Autos, mit ihrem Strombedarf, und zu Gesamtkosten für ihre Besitzer - darunter sowohl Anschaffungs- und Betriebskosten - die nicht höher als jene von Verbrennungsfahrzeugen wären. Das Team untersuchte tägliches Laden, zu Hause oder bei der Arbeit, unter der Annahme, dass nur die heutige Ladeinfrastruktur gegeben ist.

Es zeigt sich, dass eine groß angelegter Ersatz von fossilen Fahrzeugen ausreichen würde, um kurzfristig die Emissionsreduktionsziele für Fahrzeuge zu erreichen - in einem Sektor, der etwa ein Drittel gesamten Treibhausgasemissione der USA ausmacht, mit einer Mehrheit von Emissionen aus privaten Fahrzeugen, mit leichten Nutzfahrzeugen.
Es gibt immer noch genug Menschen, die die Reichweitenangst als Barriere für den Umstieg auf E-Fahrzeuge nennen. "Das ist ein Problem, bei dem gesunder Menschenverstand zu stark gegensätzliche Ansichten führen kann", sagt Trancik. "Viele sind stark überzeugt, dass das Potential klein ist, und der Rest ist felsenfest davon überzeugt, dass es groß ist."

"Konzepte zu entwickeln und mathematische Modelle, die für eine überprüfbare, quantitative Analyse erforderlich sind, ist hilfreich in solchen Situationen, wo so viel auf dem Spiel steht", fügt sie hinzu.

Diejenigen, die das Potential als klein zitieren, nennen die Premium-Preise für viele E-Autos, die heute verfügbar sind, wie die zum Beispiel die als positiv aber teuer bewerteten Tesla-Modelle, und die noch begrenzte Strecke, die Elektrofahrzeuge mit einer einzigen Ladung fahren können, im Vergleich zu einem Benziner. Der Mangel an verfügbarer Ladeinfrastruktur an vielen Orten und die lange Zeit, die ein E-Auto im Vergleich zum Aufladen benötigt, werden ebenfalls als Nachteile zitiert.
Aber das Team hat ganz klar festgestellt, dass die überwiegende Mehrheit der Autos auf der Straße täglich weit weniger fahren, als dies durch die begrenzte Reichweite in erschwinglichen E-Fahrzeugen möglich ist. Die Zahlen nehmen ein Szenario an, in dem die Menschen den größten Teil ihrer Ladungen zu Hause über Nacht machen, oder im Laufe des Tages bei der Arbeit, falls es dort möglich ist. Klar zeigt sich, dass die noch fehlende Infrastruktur nicht wirklich ein Problem ist. Fahrzeuge wie der Ford Focus Electric oder der Nissan Leaf - deren Preise zwar noch höher als die von fossilen Autos sind, aber die wegen der geringeren Wartungs- und Betriebskosten am Ende als vergleichbar eingestuft wurden, könnten den Bedarf der überwiegende Mehrheit der US-Fahrer problemlos decken.

Die Studie weist darauf hin, dass um die Zahl der E-Fahrzeuge zu erhöhen, die Bedürfnisse der Fahrer an allen Tagen erfüllt werden müssen. Für Tage, an denen die Reichweite tatsächlich höher ist, wie z.B. für den Urlaub, oder Tage, an denen ein hoher Bedarf an Heizung oder Kühlung besteht, könnte die Reichweite knapp werden. Aber diese Bedürfnisse könnten durch Verwendung eines anderen Autos (in einem Haushalt mit zwei Autos) erfüllt werden oder durch ein Mietfahrzeug oder Car-Sharing-Dienste.
Die Studie unterstreicht die wichtige Rolle, die Car-Sharing von Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor derzeit spielen könnte. Ein Car-Sharing-Fahrzeug sollte sehr bequem erreichbar sein, sagt Trancik. Eine weitere Innovation des Geschäftsmodells wäre notwendig. Darüber hinaus sind die wenigen Tage, an denen Alternativen erforderlich sind, durch Voraus -Informationen fast immer bekannt.
Selbst wenn sich die Batterien verbessern, wird es weiterhin eine geringe Anzahl von "Hochenergie-Tagen" geben, an denen die Reichweite von Elektrofahrzeugen überschritten werden könnte. Für diese Tage werden wahrscheinlich noch eine Zeit lang auch andere Antriebstechnologien erforderlich sein.

Die Studie hilft politischen Entscheidungsträgern, "Erträge" zur Verbesserung der Batterien, zum Beispiel in der Forschung, als Investition zu quantifizieren und die Lücke, die durch andere Arten von Autos, die durch emissionsarme Biokraftstoffe oder Wasserstoff gefüllt werden müssen besser zu erkennen, um sehr niedrige Emissionswerte für den Verkehrssektor rasch zu erreichen.

Eine weitere wichtige Erkenntnis aus der Studie ist, dass das Potenzial von E-Fahrzeugen für verschiedene Teile des Landes ziemlich einheitlich ist. Zur Annahme, dass das Potenzial von Elektrofahrzeugen in verschiedenen Städten unterschiedlich ist, meinen die Forscher: "Die Zahlen aus dicht besiedelten städtischen Gebieten wie New York, im Vergleich zu Städten wie Houston, dass sich weiter ausbreitet, zeigen, dass Fahrstrecken ähnlich gelagert sind. Dies widerspricht der Ansicht, dass Elektrofahrzeuge - zumindest erschwingliche, die begrenzte Reichweite haben, nur in dicht besiedelten städtischen Zentren Sinn haben."

Mit hoher Wahrscheinlichkeit dürften die Zahlen in Europa ähnlich aussehen. Laut den Zahlen der Statistik Austria werden bei uns täglich rund 34 Kilometer pro Tag zurück gelegt- am wenigsten in Wien, mit im Schnitt 30 km, am meisten in Burgenland und Niederösterreich, mit im Schnitt 36 km. Laut einer heuer im April vom Umweltbundesamt vorgestellten Studie bieten E-Fahrzeuge beste Chancen, um die Treibhausgasemissionen und den Energieverbrauch des Straßenverkehrs nachhaltig zu verringern. So könnten mit einem Stopp der Neuzulassung von fossilen Fahrzeugen ab 2020 die Treibhausgasemissionen aus fossilen Brennstoffen vehementest gesenkt werden und der Verkehrsbereich macht immerhin rund 30% der Emmissionen aus. Gerade Österreich hat noch dazu den Vorteil, dass wir schon jetzt einen großen Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energien beziehen. Die ExpertInnen aus Österreich berücksichtigten dabei die Umweltauswirkungen, die während des gesamten Lebenszyklus der Fahrzeuge entstehen, von der Produktion über den Betrieb bis hin zur Entsorgung. Die Ergebnisse: Elektroautos schneiden bei allen Parametern am besten ab. Stammt der Strom aus erneuerbaren Energieträgern, fällt die Ökobilanz für Elektroautos noch deutlich besser aus.

Eines scheint fix: Der Umstieg beginnt im Kopf- Bewusstseinsmachung ist die größte Notwendigkeit, in den USA genauso wie in Österreich. Eine Blitzumfrage unserer Redaktion unter E-Mobilisten aus Österreich zeigte klar: Reichweite ist schon jetzt eigentlich kein Problem. Wir haben noch dazu ein relativ dichtes Schnellladenetz, womit einem Umstieg nichts im Wege stehen sollte. Es ist notwendig, dazu politisch klare und langfristige Ziele nicht nur festzulegen, sondern auch zu erreichen.