Stromtanken mit Hindernissen
Von Marcel Müller
Elektroantriebe arbeiten fast lautlos, haben einen deutlich höheren Wirkungsgrad als Verbrennungsmotoren und stossen im Betrieb keine Abgase aus. Sofern der Strom aus erneuerbaren Quellen stammt, sind sie damit deutlich umweltfreundlicher als Fahrzeuge, die mit Benzin oder Diesel laufen. Auf den ersten Blick verwundert es deshalb, dass nicht schon längst nur noch Elektromobile auf unseren Strassen verkehren.
Leider lässt sich Strom weit weniger effizient speichern: Ein Liter Diesel enthalte etwa gleich viel Energie wie 25 Kilo Batterien, sagt Lino Guzzella, Professor am Institut für Dynamische Systeme und Regelungstechnik der ETH Zürich. Das bedeutet, dass Elektrofahrzeuge, die eine ähnliche Reichweite wie ein Benzinauto erzielen wollen, mehrere Tonnen Akkus mitschleppen müssten. Oder anders gesagt: Ein Elektrofahrzeug mit sinnvollem Gewicht hat eine beschränkte Reichweite. Aktuelle Modelle kommen ohne Nachladen etwa 150 Kilometer weit.
30 000 öffentliche Zapfsäulen
Statistisch betrachtet würde diese Reichweite den meisten Schweizerinnen und Schweizern genügen, um ihren Alltag zu bewältigen: Im Schnitt legt jeder von ihnen 38 Kilometer pro Tag zurück. Gleichwohl boomt Elektromobilität derzeit erst bei den Zweirädern, die auf sehr kurzen Strecken zum Einsatz kommen: Dazu gehören die tretkraftunterstützenden E-Bikes, welche mittlerweile bei den Neuverkäufen einen Marktanteil von über 11 Prozent erzielen, sowie die batteriebetriebenen Motorräder, die E-Scooter.
Doch auch die vierrädrigen Elektromobile werden in Zukunft eine zentrale Rolle spielen. Das meinen zumindest die Verfasser der «Road Map Elektromobilität». Dieses Strategiepapier ist Ende 2011 unter Federführung der Mobilitätsakademie entstanden, einem Thinktank des Touring Club Schweiz (TCS). Ziel müsse es sein, dass Autos mit Stromanschluss bis ins Jahr 2020 einen Marktanteil von 10 bis 30 Prozent verzeichnen, heisst es darin.
Um all diese Elektrofahrzeuge mit Strom zu betanken, braucht es eine immense Infrastruktur: Die «Road Map» geht von 600 000 Ladestationen in Privathaushalten («Sleep & Charge»), 60 000 am Arbeitsplatz («Work & Charge»), 30 000 öffentlichen Stromtankstellen («Shop & Charge») sowie 150 Schnellladestationen («Coffee & Charge») aus.
Angst vor Energiepannen
Mit der Zahl der Stromtankstellen dürfte auch die Akzeptanz der Elektromobilität in der Bevölkerung wachsen: «Heute ist die Angst vor einer Energiepanne noch gross. Öffentliche Lademöglichkeiten können dazu beitragen, sie zu mindern», sagt Susanne Wegmann, Geschäftsleiterin des Verbands «e’mobile».
Beim Aufbau einer solchen Infrastruktur kommt den Energieversorgern und Gemeinden eine Schlüsselrolle zu. Sie können die Installation von öffentlichen Ladestationen an geeigneten Orten fördern, etwa auf Park & Ride-Parkfeldern an Bahnhöfen. Energie Schweiz honoriert solche Bestrebungen im Rahmen des Energiestadt-Labels. «Gemeinden und Energieversorger haben in Sachen Elektromobilität eine Vorbildfunktion», sagt Kurt Egger von Energie Schweiz. Das gelte sowohl für den Einsatz von Elektrofahrzeugen in der eigenen Flotte als auch beim Aufbau von Tankstelleninfrastruktur für Elektroautos, E-Roller und E-Bikes. «Sehr wichtig ist uns aber, dass der zur Verfügung gestellte Strom aus erneuerbaren Energien stammt», betont Egger.
Vorschriften vereinfachen
Einen Beitrag zum Ausbau der Lade infrastruktur könnten die Behörden aber auch dadurch leisten, dass sie die baurechtlichen Vorschriften vereinfachen. Es sei für Private und Unternehmen zurzeit oft schwierig, die nötigen Bewilligungen für Stromtankstellen zu erhalten, sagt Susanne Wegmann von «e’mobile». Oft sei den Behörden nicht klar, worauf es bei diesen Anlagen wirklich ankomme. «Vielerorts fehlt es am nötigen technischen Know-how», sagt Wegmann.
Verantwortlich für diesen Missstand ist aber zu einem guten Teil die Branche selber, die sich bisher nicht auf verbindliche Standards zur Betankung von E-Mobilen einigen konnte. Weder die Automobilproduzenten noch die Hersteller von Ladeinfrastruktur setzen auf einheitliche Systeme. Mit der Publikation «Anschluss finden» (siehe «Surftipps» am Ende des Artikels) versucht die Branche, ein wenig Übersicht in das Wirrwarr von verschiedenen Lademodi, Steckern und Steckdosen zu bringen.
Erschwerend kommt hinzu, dass bei der Betankung von Elektrofahrzeugen sehr viel Strom fliesst. Während E-Bikes problemlos an herkömmlichen Steckdosen (Typ 13 oder Typ 23) aufgeladen werden können, stellen die Vierräder höhere Anforderungen an die Infrastruktur: Werden sie in der heimischen Garage an einer 230-Volt-Steckdosen aufgeladen, kann es zum Ausfall der Sicherungen oder sogar zu Kabelbrand kommen. Die Branchenverbände empfehlen daher die Installation von Industriesteckdosen (CEE 16) mit separater Sicherung. Diese sind mechanisch hinreichend belastbar und erlauben einen Dauerbetrieb bei Nennlast.
Stromtanken in der City
Mehr Komfort und höhere Ladegeschwindigkeiten als eine nackte Steckdose versprechen spezielle Ladeterminals. Für effiziente öffentliche Stromtankstellen sind diese ein Muss. Denn während die Ladezeit beim Tanken über Nacht keine grosse Rolle spielt, sollen öffentliche Ladestationen die Akkus möglichst rasch füllen. Um die Batterie während des Einkaufens oder Mittagessens nennenswert aufzuladen, muss deutlich mehr Strom fliessen als daheim. Zugleich muss sichergestellt sein, dass die Ladeströme auf die Batterien des Fahrzeugs abgestimmt und nicht zu hoch sind. Angesichts der von Autohersteller zu Autohersteller variierenden Ladekonzepte stellt das einige Ansprüche an die Tankstelleninfrastruktur.
Wie sich diese Herausforderungen in der Praxis meistern lassen, testen derzeit die Elektrizitätswerke des Kantons Zürich (EKZ). Ende 2009 hatte der Stromversorger in der Region Zürich 12 Tankstellen installiert, mittlerweile sind es 20. Sie alle sind Teil des «Park & Charge»-Systems. Wer sein Fahrzeug an einer dieser Tankstellen laden will, muss sich anmelden und erhält dafür einen Schlüssel. Dieser ermöglicht das Tanken an allen «Park & Charge»-Zapfsäulen in ganz Europa, gut 250 davon stehen in der Schweiz. Die Kosten begleicht der Konsument mit einer jährlichen Pauschale. «Darin ist im Sinn einer Flatrate das Laden an allen Park & Charge-Tankstellen inbegriffen», erklärt EKZ-Mediensprecherin Priska Laiaida.
Viele Abrechnungssysteme
An den Ladesäulen der EKZ hat der Benutzer die Wahl, sein Auto mit Mixstrom oder Solarstrom aufzuladen. «Der Bezug von Naturstrom wird mit einem separaten Zähler gemessen und aus der EKZ-Solarstrombörse bezogen», erläutert Laiaida. Der Aufpreis für den Bezug des Ökostroms wird dem Bezüger zurzeit noch nicht belastet.
Das liegt nicht nur an den (noch) geringen Umsätzen an den Ladestationen. Vielmehr gibt es noch kein landes- und anbieterunabhängiges Verrechnungsmodell für einzelne Strombezüge. Zwar bieten aktuelle Ladesäulen wie etwa die Electranten der Firma «vonRoll infratec» verschiedene Optionen an: «Unsere Ladestation lassen sich je nach Wahl des Kunden über Schlüsselsysteme, Karten oder Smartphone öffnen, die Abrechnungen kommen entweder mit der Telefon- oder mit der Stromrechnung oder es werden Pauschalen erhoben», sagt Jürg Brand, VR-Präsident der «vonRoll infratec». Doch solange nicht alle Anbieter auf dasselbe System setzen, hilft dies wenig.
Vor allem mit Blick auf die sogenannten Schnellladesäulen muss das Problem Bezahlung gelöst werden. Diese laden Batterien mit 50 Kilowatt Gleichstrom innert einer halben Stunde zu 80 Prozent wieder auf. Die Leistung hat ihren Preis: Für die Einrichtung einer Schnellladestation ist mit Kosten von 30 000 bis 80 000 Franken zu rechnen. Weil viel mehr Strom fliesst, kostet einmal Volltanken bis zu zehn Franken. Solche Säulen sollen dereinst an geeigneten Punkten im Strassennetz zur Verfügung stehen. Doch das ist noch Zukunftsmusik: «Es ist schwierig, ein funktionierendes Geschäftsmodell für Schnellladestationen zu entwickeln», weiss Susanne Wegmann von «e’mobile». Zudem gibt es noch wenig praktische Erfahrung mit den Geräten. So ist beispielsweise unklar, wie oft eine Fahrzeugbatterie im Schnellgang geladen werden kann, ohne Schaden zu nehmen.
Mehrere Szenarien
Es ist zu erwarten, dass sich in den nächsten Jahren verbindliche Standards für Ladeinfrastrukturen durchsetzen werden. Eine andere Frage ist jedoch, wo und wieviele Ladesäulen im öffentlichen und halböffentlichen Raum aufgestellt werden sollen. Denn um das Problem der kurzen Reichweite zu lösen, bieten diverse Fahrzeugbauer E-Mobile mit sogenanntem Range-Extender an: Diese sind mit einem zusätzlichen Verbrennungsmotor ausgerüstet, der die Batterien während der Fahrt aufladen kann. Seit kurzem sind ausserdem «Plugin-Hybride» auf dem Markt – Hybridfahrzeuge, deren Batterien auch am Stromnetz geladen werden können. Sie stellen eine Mischform zwischen klassischem Hybrid und Elektroauto dar und müssen deutlich weniger oft an die Steckdose als rein batteriebetriebene Modelle. Setzen sie sich auf dem Markt durch, sind auch weniger Stromtankstellen notwendig. «Je grösser der Verbrennungsmotor im Elektrofahrzeug, desto kleiner ist der Bedarf nach öffentlichen Ladestationen», erklärt Susanne Wegmann.
Noch entscheidender für die zukünftige Rolle einer öffentlichen Ladeinfrastruktur dürfte aber sein, welche Ansprüche der Konsument an sein Fahrzeug stellt. Will er damit ans Mittelmeer gelangen, geht es ohne Schnellladestationen nicht. Wenn das Elektromobil hingegen nur für den kurzen Arbeitsweg benutzt wird, reicht vielleicht das Aufladen zu Hause. An den Mobilitätsansprüchen der Konsumenten wird sich letztlich auch entscheiden, was der Umstieg auf Elektroantriebe in ökologischer Hinsicht tatsächlich bringen wird.
Surftipps
Download Broschüre «Anschluss finden» (PDF, deutsch)
Download Broschüre «Créer le contact» (PDF, französisch)
