Nachhaltige Mobilität: Elektroautos sind nicht das Allheilmittel

Während Industrie, Landwirtschaft oder Gebäudesektor in Europa heute weniger Treibhausgas ausstossen als auch schon, sind die CO₂-Emissionen im Verkehr in den vergangenen Jahrzehnten weiter angestiegen. Von den Verkehrsmitteln auf der Strasse verursacht der Personenwagen mit Abstand am meisten CO₂. «Zwar sind Fahrzeugmotoren im Lauf der Zeit immer effizienter geworden», sagt der ZHAW-Mobilitätsforscher Thomas Sauter-Servaes. «Doch im selben Mass hat auch die Nachfrage nach grösseren und schwereren Fahrzeugen zugenommen.» Nicht nur würden Wagen innerhalb derselben Fahrzeugklasse immer grösser. Es wechselten auch immer mehr Personen in eine höhere Klasse – und dort besonders gerne zu SUVs.

Der Weg in eine nachhaltigere Mobilitätszukunft führe darum klar über das Elektroauto, ist Sauter-Servaes überzeugt. Heute fahren zwar nur gerade 1,5 Prozent aller Personenwagen in der Schweiz mit elektrischem Antrieb. Der Anteil von E-Autos an allen neu zugelassenen Personenwagen liegt im laufenden Jahr jedoch schon bei 16 Prozent. «Bereits in einigen Jahren dürfte die Anschaffung eines Personenwagens mit Verbrennungsmotor teurer sein als ein Elektroauto», schätzt der Dozent an der ZHAW School of Engineering. Das könnte zum Tipping Point für die E-Mobilität werden. 

Sauter-Servaes steht dem Elektroauto nicht vorbehaltlos gegenüber. «Der E-Wagen ist derzeit sicher die pragmatischste und anschlussfähigste Lösung», sagt der ZHAW-Forscher. «Allheilsbringer ist er deshalb nicht.» So gelte es zum einen aufzupassen, dass man Probleme nicht einfach vom Verkehrs- in den Energiebereich verschiebe. «Denn ohne den Einsatz erneuerbarer Energien verpufft der Nachhaltigkeitseffekt der automobilen Elektrifizierung.» Ausserdem bedeute ein emissionsneutraler Antrieb nicht, dass auch das Fahrzeug insgesamt emissionsneutral sei. Gerade die Herstellung der Fahrzeugbatterien dürfte weit davon entfernt sein – zumal sich der Trend zu immer grösseren Produkten auch bei den Elektrofahrzeugen fortzusetzen scheint. «Es geht wohl auch hier bald darum, wer mit welcher Batterie am weitesten kommt.» Je leistungsstärker aber die Batterie, desto mehr Rohstoffe müssen potenziell dafür verbaut werden – und desto mehr CO₂ gerät einmal mehr in die Atmosphäre.

Hinzu kommt: Je erschwinglicher Elektroautos werden, desto mehr leisten sie der Motorisierung global Vorschub, wie der Leiter des Studiengangs Verkehrssysteme zu bedenken gibt. Gerade China treibe die Entwicklung von Elektroautos stark voran, um sich von ausländischem beziehungsweise amerikanischem Erdöl unabhängig zu machen. Offen sei ausserdem die Frage, wohin es mit allen benzin- und dieselbetriebenen Fahrzeugen geht, wenn diese in unseren Breitengraden eines Tages nicht mehr auf die Strasse dürfen. Würden diese Wagen dann zu Spottpreisen nach Südamerika oder Afrika verkauft, wären die Umweltprobleme vielleicht vom europäischen, sicher aber nicht vom globalen Tisch. 

«Das Elektroauto funktioniert als Lösung so gut, weil wir damit – eine ausreichende Ladeinfrastruktur vorausgesetzt – unsere Mobilitätsroutinen kaum hinterfragen müssen», sagt Sauter-Servaes. «Denn letztlich zementieren auch E-Fahrzeuge unsere autozentrierte Lebensweise weiter.» Deshalb ist für den Mobilitätsforscher klar: Ja, es braucht eine Antriebswende. Ja, es braucht eine Energiewende, und ja, es braucht auch eine Produktionswende hin zur Kreislaufwirtschaft. Doch das reicht nicht: «Eine Nutzungs- und Besitzwende ist ebenso nötig.» Muss das Auto wirklich jeden erdenklichen Zweck erfüllen? Muss es den ganzen Hausrat transportieren können, obwohl im Alltag kaum je mehr als eine Sporttasche im Kofferraum liegt? Braucht wirklich jede und jeder ein eigenes Auto? «Die Mobilitätswende gelingt nur mit viel weniger Fahrzeugen.»

Eines dürfte sich auch mit E-Fahrzeugen nicht gleich ändern: Autos stehen die meiste Zeit still. «Im Unterschied zu Autos mit Verbrennungsmotor muss das für Elektrofahrzeuge aber nicht bedeuten, dass sie auch ungenutzt bleiben», sagt Jörg Musiolik, Dozent an der ZHAW School of Engineering. So verkaufen schon heute einige Fahrzeughersteller ihre Elektroautos mit bidirektionalen Batterien, was bedeutet: Sie können das Auto nicht nur antreiben, sondern dienen auch als Zwischenspeicher, etwa wenn Haushalte mehr Solarstrom produzieren, als sie verbrauchen. Bidirektionale Fahrzeugbatterien lassen sich sowohl auf- als auch entladen. 

Die Vorreiter sind laut Musiolik japanische Autohersteller wie Nissan oder Honda, die als Reaktion auf die Reaktorkatastrophe in Fukushima solche Batterien zu entwickeln begonnen hätten. Diese Zweitnutzung von Batterien, die sowieso vorhanden seien, mache absolut Sinn, sagt der ZHAW-Forscher mit Schwerpunkt Nachhaltige Energiesysteme. Schliesslich müssten sie nur noch verfügbar gemacht und vernetzt werden – ein überschaubarer Aufwand, wenn man es mit Lösungen wie Pumpspeicherwerken vergleiche, deren Installation und Betrieb mit hohen Kosten verbunden sei.

Solange relativ wenige Elektroautos auf dem Markt sind, dürften bidirektionale Batterien laut Musiolik vor allem dazu dienen, den Eigenverbrauch zu optimieren und Lastspitzen zu brechen. Sollten Elektrofahrzeuge aber irgendwann die Strasse dominieren, ergäben sich noch einmal ganz neue Möglichkeiten. «Wer nicht 2, sondern 100 Fahrzeugbatterien managt, kann die freie Batteriekapazität auch am Regelenergiemarkt verkaufen», sagt der ZHAW-Dozent. So liesse sich allenfalls nicht nur ein Ausbau des Stromnetzes vermeiden, den so viele Elektrofahrzeuge sonst zweifellos mit sich bringen würden. Die Fahrzeugbatterien könnten so auch der Integration von erneuerbaren Energien dienen, da diese naturgemäss starken Fluktuationen unterworfen seien und entsprechend flexible Speicherlösungen bräuchten. 

Erst kürzlich hat Musiolik im Rahmen eines Forschungsprojekts das Speicherpotenzial von bidirektionalen Fahrzeugbatterien für das Solarstromnetz eines Wohnareals untersucht. Den 200 Haushalten im Basler Quartier Erlenmatt Ost standen dabei zwei Elektromobile zur Ausleihe zur Verfügung. Zwar liessen sich die abendlichen Bezugsspitzen von bis zu 300 Kilowattstunden mit den Batterien nur um maximal 20 Kilowattstunden reduzieren. Den Erfolg schmälerte das aber keineswegs, ging es im Projekt unter der Leitung von Musiolik doch in erster Linie darum zu zeigen, dass sich die sogenannte Vehicle-to-Grid-Technologie recht unkompliziert umsetzen lässt. In Zukunft dürfte ausserdem ein Vielfaches an Elektroautos auf dem Areal abgestellt werden.

Was für andere Bestandteile eines Autos gilt, stimmt auch für seine Batterie: Ihre Lebensdauer ist endlich. Für die Batterie eines Elektroautos ist das gleich in zweierlei Hinsicht so: Zum einen dürfte sie irgendwann ersetzt werden müssen, sagt Musiolik. «Wobei sie danach allenfalls als Second-Life-Batterie stationär als Pufferspeicher dienen könnte.» Die Speichernutzung ist, zum anderen, nur so lange eine Lösung, wie Autos weiterhin so viele Stunden am Tag ungenutzt herumstehen. Dies könne sich in Zukunft durch das autonome Auto ändern. Es gelte also jetzt, das Beste daraus zu machen.