Verkehrswende und alternative Antriebe für eine klima- und umweltfreundliche Mobilität der Zukunft
1. Einleitung
Klimapolitisch liegt gerade im Verkehrssektor einiges im Argen. Während im Stromsektor in den vergangenen Jahren durch den Ausbau der Erneuerbaren Energien, insbesondere durch die Windenergie, die Photovoltaik und die Biomassenutzung (z.B. Biogasanlagen) der Ausstoß des Treibhausgases Kohlendioxid erheblich (Größenordnung: 140 Millionen Tonnen) gesenkt werden konnte, sind die Kohlendioxidemissionen im Mobilitätssektor sogar gegenüber 1990 gestiegen. Dies liegt vor allem daran, dass es nicht gelungen ist, den öffentlichen Nahverkehr signifikant auszubauen und andererseits der Individualverkehr erheblich zugenommen hat, wobei auch die Fahrzeuge, gerade in den vergangenen Jahren, immer größer und leistungsstärker geworden sind (SUV).
Um auch im Verkehrssektor die Treibhausgasemissionen drastisch zu reduzieren, was zur Erreichung der Klimaschutzziele der Weltklimakonferenz von Paris 2015 dringend notwendig ist und darüber hinaus auch gesundheitsschädliche Abgase wie Stickoxide und Feinstaub zu reduzieren, ist eine beschleunigte Einführung der Elektromobilität zwingend erforderlich. Hierbei sollte der Ausbau zweigleisig erfolgen und zwar sollte einerseits die Elektromobilität basierend auf der Speicherung elektrischer Energie in Batterien (batterieelektrische Fahrzeuge) und zum anderen die Elektromobilität auf der Basis von Brennstoffzellenfahrzeugen, bei denen der im Fahrzeug gespeicherte Wasserstoff in Brennstoffzellen in Strom zum Antrieb mit Elektromotoren umgewandelt wird, vorangetrieben werden.
Neben dem Ausbau der Elektromobilität, ist es auch erforderlich, den öffentlichen Personennahverkehr erheblich zu fördern. Jedoch muss auch hier die Elektromobilität in Form von Elektrobussen und Brennstoffzellenbussen Einzug halten und zügig ausgebaut werden.
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Ausbau des öffentlichen Nahverkehrs des Carsharing und des Fahrradverkehrs
Durch den Ausbau des öffentlichen Nahverkehrs auf der Basis der Elektromobilität könnte der Co2 Ausstoß merklich reduziert und außerdem die Straßen vom Individualverkehr entlastet werden. Hierzu muss ein entsprechender politischer Wille vorhanden sein und außerdem sind hierzu erhebliche Widerstände zu überwinden, die von der Automobilindustrie und ihren Lobbyisten kommen. Gelder aus dem Bundeshaushalt sollten verwendet werden, um den öffentlichen Nahverkehr sukzessive mit Elektrobussen und Brennstoffzellenbussen auszustatten. Entsprechende Gelder, die z.B. auch aus einer dringend notwendigen Kohlendioxidabgabe generiert werden könnten, sollten auch dazu verwendet werden, den öffentlichen Nahverkehr attraktiver und deutlich preisgünstiger zu gestalten. Desweiteren sollten diese Gelder dazu eingesetzt werden, den Radwegeausbau deutlich zu forcieren.
Darüber hinaus ist es auch geboten, Carsharing – Konzepte und entsprechende Projekte wesentlich stärker als bisher zu unterstützen.
Durch solche Maßnahmen kann längerfristig der Individualverkehr verringert und somit ein Beitrag zum Klimaschutz und zu einer saubereren Luft geleistet werden.
Es ist aber illusorisch zu glauben, dass es auf absehbare Zeit gelingen kann, in Deutschland den Individualverkehr erheblich zu verringern. Daher muss für eine möglichst schnelle Reduzierung des CO2 – Ausstoßes unbedingt auch der Individualverkehr auf CO2 – freie Techniken umgestellt werden,
3. Elektromobilität basierend auf der Energiespeicherung in Batterien
Bei der Elektromobilität basierend auf Batterien wird Strom aus dem Netz oder direkt aus Wind- oder Photovoltaikanlagen genutzt, um die Batterien des Fahrzeugs aufzuladen. Mit dem in den Batterien gespeicherten Strom wird ein Elektromotor gespeist, der wiederum das Fahrzeug antreibt. Diese Elektrofahrzeuge sind lokal absolut emissionsfrei. Weder Kohlendioxid noch irgendwelche Schadstoffgase werden emittiert. Jedoch werden derzeit noch etwa 35 % des Stroms in Deutschland aus Kohlekraftwerken und ca. 15 % aus Gas- oder Ölkraftwerken erzeugt, also aus fossilen Energien. Damit werden entsprechende Kohlendioxidemissionen produziert und selbstverständlich auch Schadstoffe wie Stickoxide, Quecksilber, und Kohlenwasserstoffe emittiert. Ein Elektrofahrzeug, das z.B. 15 Kilowattstunden (kWh) Energie auf 100 km verbraucht (z.B. ZOE von Renault), verursacht beim heutigen Strommix (Laden der Batterie aus dem Stromnetz) einen Kohlendioxidausstoß von ca. 75 g je km. Dies ist ein Wert, der von keinem Dieselfahrzeug und schon gar nicht von einem Benzinfahrzeug erreicht wird. Und je mehr Erneuerbare Energien unseren Strom produzieren (Ende 2019 etwa 45 % Anteil am Stromverbrauch), desto geringer wird der Kohlendioxidausstoß der Elektrofahrzeuge. Wenn man dann noch das Elektrofahrzeug zu Hause oder am Arbeitsplatz teilweise mit Strom aus einer Photovoltaikanlage aufläd, so ist der Kohlendioxidausstoß noch deutlich geringer.
Gelegentlich wird das Elektrofahrzeug mit Batterie kritisiert, es habe eine zu geringe Reichweite oder der Ladevorgang dauere zu lange. Hierzu ist folgendes zu sagen. Die Reichweiten von Elektrofahrzeugen liegen 2018 schon im Bereich von 300 km. Die nächste Generation ( ab etwa 2020) wird mit noch deutlich höheren Reichweiten, wahrscheinlich im Bereich von 400 km aufwarten. Hierbei ist auch zu berücksichtigen, dass die durchschnittliche Fahrstrecke der Deutschen bei etwa 50 km pro Tag liegt. Um die für diese Strecke verbrauchte Energie von ca. 8 kWh zu laden, benötigt man an einer gewöhnlichen Haushaltssteckdose ca. 4 Stunden (z.B. nachts) oder an einer Ladestation beim Arbeitgeber mit einer Leistung von z.B. 4 kW 2 Stunden. Viele Arbeitnehmer könnten also problemlos ihr Elektrofahrzeug entweder zu Hause oder beim Arbeitgeber oder auch an einer öffentlichen Ladestation (Ladezeit für 50 km an einer 20 kW Ladestation ca. eine halbe Stunde) laden.
Neben der lokalen Emissionsfreiheit und beim Ausbau der Erneuerbaren Energien auf 100 %, zukünftig totalen Emissionsfreiheit von Elektroautos gibt es noch einen weiteren großen Vorteil der Elektrofahrzeuge mit Batteriespeicherung. Sie haben nämlich einen sehr hohen Wirkungsgrad von ca. 90 % (Vergleich: Benzinauto ca. 20 %; Diesel: ca. 30 %). Dies bedeutet, dass bei einer vollständigen Umstellung der deutschen Fahrzeugflotte auf Elektroautos nur etwa 30 % der Primärenergie gegenüber heute benötigt wird. Etwa 45 Millionen PKW in Deutschland würden mit ca. 100 Milliarden kWh Strom auskommen. Dies ist nur etwa ein Sechstel des heutigen Stromverbrauchs in Deutschland.
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Elektromobilität auf der Basis der Brennstoffzellentechnik
Neben den Elektrofahrzeugen mit Batteriespeicherung, gibt es auch Elektrofahrzeuge, die ihre Energie aus gespeichertem Wasserstoff beziehen. Aus dem Wasserstoff wird in einer Brennstoffzelle Strom produziert, der dann einen Elektromotor antreibt. Man spricht in diesem Falle von Brennstoffzellenfahrzeugen. Diese Elektrofahrzeuge haben gegenüber den Elektroautos mit Batterie den Vorteil, dass sie sehr schnell, innerhalb von nur etwa 4 Minuten betankt werden können und eine größere Reichweite aufweisen. Der Wasserstoff wird dabei in Drucktanks gespeichert, deren Volumen und Gewicht vergleichsweise gering sind. Die derzeit bereits auf dem Markt verfügbaren Brennstoffzellenfahrzeuge (z.B. von Hyundai oder Toyota) haben Reichweiten im Bereich von ca. 500 – 600 km. Ein Nachteil dieser Fahrzeuge ist allerdings, dass sie derzeit noch relativ teuer sind, da es noch keine Großserienproduktion gibt. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Wasserstoffinfrastruktur mit Wasserstofftankstellen noch sehr lückenhaft ist. So gibt es in Deutschland derzeit lediglich etwa 80 Wasserstofftankstellen und keine einzige im Saarland. Es existiert allerdings ein Konsortium bestehend aus Konzernen (Daimler, Linde, Air-Liquide, Total), die derzeit das Wasserstoff-Tankstellennetz in Deutschland ausbauen. Man hört von Planungen, wonach man in wenigen Jahren ca. 400 Wasserstofftankstellen in Deutschland errichten will. Wie kürzlich bekannt wurde, soll nun auch im Saarland eine erste Wasserstofftankstelle geplant sein.
Die Brennstoffzellenfahrzeuge haben natürlich alle Vorteile, die auch Elektrofahrzeuge mit Batterie mitbringen. Sie sind leise, sind wartungsfreundlicher und wohl auch weniger reparaturanfällig als Benzin- oder Dieselautos, da der Elektromotor wesentlich einfacher und robuster als ein Verbrennungsmotor ist, das Getriebe entfällt und auch sonstige verschleissanfällige Komponenten wie Abgassysteme und Katalysatoren wegfallen.
Das Brennstoffzellenfahrzeug hat gegenüber dem Elektrofahrzeug mit Batterie den Nachteil, dass der Wirkungsgrad des Brennstoffzellenantriebs (einschließlich Motor) bei max. etwa 60 % liegt, während das Elektrofahrzeug mit Batterie einen sehr hohen Wirkungsgrad von ca. 90 % aufweist. Daher wird für das Brennstoffzellenfahrzeug mehr Primärenergie (Windenergie oder Photovoltaikstrom) benötigt. Dafür hat das Brennstoffzellenfahrzeug den Vorteil, dass das Herzstück des Fahrzeugs, die Brennstoffzelle weniger Rohstoffe benötigt, deren Bereitstellung mitunter kritisch gesehen wird (wie z.B. Lithium beim Batteriefahrzeug).
Darüber hinaus passt das Brennstoffzellenfahrzeug auch ideal in die zukünftige Wasserstoffwirtschaft. Diese wird davon geprägt sein, dass überschüssige Energiemengen aus Windenergie (in Starkwindphasen) oder aus Photovoltaik in Form von Wasserstoff gespeichert werden. Dieser Wasserstoff kann dann vielfältig verwendet werden. So etwa in Brennstoffzellenfahrzeugen, zur Stromerzeugung mit Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, insbesondere auch zu Zeiten mit geringer Windstromproduktion oder in Haushalten und Gewerbebetrieben zur Strom- und Wärmeerzeugung.
Daher wird es sinnvoll sein, beide Techniken der Elektrofahrzeuge weiter zu entwickeln, zu optimieren und möglichst schnell auf die Straße zu bringen. Denn beide Varianten haben Vor- und Nachteile und werden sich ihre Anwendungen erobern. Welche Technik sich längerfristig durchsetzt oder ob beide (bei 100 % Erneuerbaren Energien) emissionsfreien Elektromobilitäts - Techniken auch langfristig nebeneinander existieren, wird die Zukunft zeigen. An der Elektromobilität in beiden Varianten führt jedoch, auch im öffentlichen Personennahverkehr, kein Weg vorbei. Denn die einzige CO2 freie Alternative wären Biokraftstoffe wie Biodiesel (z.B. aus Rapsöl) oder Bioethanol (z.B. aus Getreide) mit denen Verbrennungsmotoren angetrieben werden können. Die Produktion nennenswerter Anteile an diesen Biokraftstoffen würde jedoch große Anbauflächen für die entsprechenden „Energiepflanzen“ beanspruchen. Dies ist jedoch, wegen der Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion, nicht möglich.
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Umweltschutz und Recycling bei der Elektromobilität
Wie bei allen Produkten des modernen Lebens werden auch in Elektrofahrzeugen, insbesondere in Batterien, Rohstoffe benötigt, die teilweise auch in südlichen Ländern gewonnen werden. Bei den Lithium-Ionen Batterien sind dies vor allem Lithium, Nickel, Mangan und Kobalt. Lithium, Nickel und Mangan gibt es in relativ vielen Ländern wie z.B. Russland, China, Chile, Bolivien und einigen anderen. Die Gewinnung in manchen dieser Länder ist mit Umweltauswirkungen verbunden, die nicht außer Acht gelassen werden dürfen. Grundsätzlich muss gelten, dass überall darauf hingewirkt werden muss, dass bei der Gewinnung der Rohstoffe, umweltverträgliche Verfahren und soziale Standards genutzt werden. Kritischer als bei den genannten Rohstoffen, sieht es mit Kobalt aus, das zum größten Teil in der Republik Kongo unter kritischen Umweltbedingungen und insbesondere auch unter kritischen sozialen Bedingungen für die Bergarbeiter gewonnen wird. Hier muss unbedingt darauf hingewirkt werden, dass die Produktionsbedingungen für Mensch und Umwelt deutlich verbessert werden. Desweiteren sollte hier die Marschroute so sein, dass soweit wie möglich, auf Kobalt verzichtet wird. Dies ist heute bereits möglich und wird auch bei der Herstellung der Batterien teilweise schon umgesetzt.
Außerdem gibt es auch schon relativ ausgefeilte Verfahren des Recyclings von Lithium - Ionen Batterien, mit denen etwa 90 % des Lithium und hohe Anteile der anderen Metalle zurückgewonnen werden können.
BEG Bliesgau eG, Mitgliedsorganisation im Klimaschutzbündnis Saar; 2019