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BEV – Elektroauto mit Batterie, Battery Electric Vehicle, Batterie Elektrofahrzeug, reine Elektrofahrzeuge
Elektroautos sind 3-4 mal energieeffizienter als Benziner und Diesel
Ein Elektroauto, batteriebetriebenes Elektroauto oder reines Elektroauto ist ein Kraftfahrzeug, das von einem oder mehreren Elektromotoren angetrieben wird und nur die in Batterien gespeicherte Energie nutzt.
Im Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor sind Elektroautos leiser, haben keine Abgasemissionen und sind insgesamt emissionsärmer.
In den Vereinigten Staaten und der Europäischen Union sind die Gesamtbetriebskosten neuerer Elektroautos ab 2020 aufgrund der niedrigeren Kraftstoff- und Wartungskosten günstiger als die eines vergleichbaren Verbrennungsmotors.
Das Aufladen eines Elektroautos kann an einer Vielzahl von Ladestationen erfolgen; diese Ladestationen können sowohl in Häusern als auch in öffentlichen Bereichen installiert werden.
Im Jahr 2021 wurden weltweit 6,5 Millionen Plug-in-Elektroautos verkauft, was mehr als einer Verdoppelung der Verkäufe im Jahr 2020 entspricht und einen Marktanteil von 9 % am globalen Neuwagenmarkt bedeutet. Der Anteil der reinen Elektroautos an den Plug-in-Autoverkäufen lag im Jahr 2021 bei 72 %.
Im Dezember 2021 waren 16 Millionen Plug-in-Elektroautos auf den Strassen der Welt unterwegs. Viele Länder haben staatliche Anreize für Plug-in-Elektrofahrzeuge, Steuergutschriften, Subventionen und andere nicht-monetäre Anreize geschaffen.
Mehrere Länder haben Gesetze erlassen, um den Verkauf von Autos mit fossilen Brennstoffen auslaufen zu lassen, und um die Luftverschmutzung zu reduzieren und den Klimawandel zu begrenzen.
Das Tesla Model 3 wurde Anfang 2020 zum weltweit meistverkauften Elektroauto aller Zeiten und im Juni 2021 zum ersten Elektroauto, das weltweit eine Million Mal verkauft wurde. Zu den früheren Modellen mit breiter Akzeptanz gehören der japanische Mitsubishi i-MiEV und der Nissan Leaf.
Der Begriff «Elektroauto» bezieht sich in der Regel auf batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) oder reine Elektroautos, eine Art von Elektrofahrzeug (EV), das über eine wiederaufladbare Batterie verfügt. Dabei ist der im Fahrzeug gespeicherte Strom die einzige Energiequelle für den Antrieb der Räder.
Der Begriff bezieht sich im Allgemeinen auf autobahntaugliche Fahrzeuge, aber es gibt auch Elektrofahrzeuge mit geringer Geschwindigkeit, die in Bezug auf Gewicht, Leistung und Höchstgeschwindigkeit eingeschränkt sind und auf öffentlichen Strassen fahren dürfen.
Letztere werden in den Vereinigten Staaten als Neighborhood Electric Vehicles (NEVs) und in Europa als elektromotorisierte Vierradfahrzeuge bezeichnet.
Siehe auch «Typen & Arten von Elektroautos» >>
Herstellungskosten von BEVs: Der teuerste Teil eines Elektroautos ist die Batterie und das Batteriepack. Der Preis ist von 605 € pro kWh im Jahr 2010 auf 170 € im Jahr 2017 und 100 € im Jahr 2019 gesunken (Energiekosten der Zelle, vergleiche dazu Energiedichte der Zelle und Batterie-Packs).
Bei der Entwicklung eines Elektrofahrzeugs können Hersteller feststellen, dass es bei einer geringen Produktion billiger sein kann, bestehende Plattformen umzubauen, da die Entwicklungskosten niedriger sind; bei einer höheren Produktion kann jedoch eine eigene Plattform bevorzugt werden, um das Design und die Kosten zu optimieren.
In der EU und den USA, aber noch nicht in China, sind die Gesamtbetriebskosten neuerer Elektroautos aufgrund der niedrigeren Kraftstoff- und Wartungskosten günstiger als die eines vergleichbaren Benzinfahrzeugs.
Je mehr Kilometer pro Jahr gefahren werden, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Gesamtbetriebskosten für ein Elektroauto niedriger sind als für ein gleichwertiges Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Die Rentabilitätsschwelle ist von Land zu Land unterschiedlich und hängt von den Steuern, Subventionen und Energiekosten ab.
In einigen Ländern kann der Vergleich je nach Stadt unterschiedlich ausfallen, da für einen bestimmten Fahrzeugtyp unterschiedliche Gebühren für die Einfahrt in verschiedene Städte erhoben werden; in England sind die Gebühren für ICE-Autos in London unter anderem höher als in Birmingham.
Mehrere nationale und lokale Regierungen haben Anreize für Elektroautos geschaffen, um die Anschaffungskosten von Elektroautos, BEV und anderen Plug-in-Fahrzeugen zu senken. Dies unterscheidet sich in den verschiedene Ländern stark. In Asien gibt es BEV Elektroauto schon ab Euro 2000. Dies bleibt in Europa wohl noch lange ein Traum.
Der Ukraine-Krieg im 2022 und die Energieverknappung dürfte aber die Energiewende stimulieren und auch Anschaffungskosten für die Elektromobilität mittelfristig eher senken. Jedoch ist auch mit einer Rohstoffverknappung bei den Batterien zu rechen. Schreiben Sie uns Ihre Fragen dazu.
Ab 2022 macht die Batterie eines Elektroautos mehr als ein Viertel der Gesamtkosten des Fahrzeugs aus. Es wird erwartet, dass die Kaufpreise unter die von ICE-Neuwagen fallen werden, wenn die Batteriekosten* unter 100 US-Dollar pro kWh fallen, was voraussichtlich Mitte der 202-2030 Jahre der Fall sein wird.
*The „Holy Grail“ in the Lithium-Ionen Batterie Technologie: Der heilige Gral der Lithium-Ionen-Batterietechnologie ist das Erreichen des Meilensteins von 100 Dollar pro Kilowattstunde, dem Preis, zu dem Elektrofahrzeuge mit Autos mit Verbrennungsmotor ökonomisch voll konkurrenzfähig sein werden.
Dieser Wert wurde vom US Department of Energy berechnet. Angestrebt werden aber 80 US$ pro Kilowattstunde. Mehr zur strategischen Ausrichtung der globalen und nationalen Batterieindustrie erhalten Sie auf Anfrage. Oder schreiben sie uns auf Wiki Battery.
In einigen Ländern sind Leasing oder Abonnements beliebt, was in gewissem Masse von den nationalen Steuern und Subventionen abhängt, und Altautos erweitern den Gebrauchtwagenmarkt.
Strom kostet pro gefahrenem Kilometer fast immer weniger als Benzin, aber der Strompreis variiert oft je nach Ort und Tageszeit, zu der das Auto aufgeladen wird. Die Kosteneinsparungen werden auch durch den Benzinpreis beeinflusst, der je nach Ort variieren kann.
Je nach Dienstleistungen verteuert sich der zu tankende elektrische Strom.
Elektroautos sind 3-4 mal energieeffizienter als Benziner und Diesel
*The „Holy Grail“ in the Lithium-Ionen Batterie Technologie: Der heilige Gral der Lithium-Ionen-Batterietechnologie ist das Erreichen des Meilensteins von 100 Dollar pro Kilowattstunde, dem Preis, zu dem Elektrofahrzeuge mit Autos mit Verbrennungsmotor ökonomisch voll konkurrenzfähig sein werden. Dieser Wert wurde vom US Department of Energy berechnet. Angestrebt werden aber 80 US$ pro Kilowattstunde. Mehr zur strategischen Ausrichtung der globalen und nationalen Batterieindustrie erhalten Sie auf Anfrage bei Swiss Battery. Oder schreiben Sie uns auf Wiki Battery.
Robert Anderson wird häufig die Erfindung des ersten Elektroautos zwischen 1832 und 1839 zugeschrieben.
Die folgenden experimentellen Elektroautos erschienen in den 1880er Jahren:
Im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert gehörte die Elektrizität zu den bevorzugten Antriebsmethoden für Automobile, da sie einen Komfort und eine einfache Bedienung ermöglichte, die von den benzinbetriebenen Autos jener Zeit nicht erreicht werden konnten. Der Bestand an Elektrofahrzeugen erreichte zu Beginn des 20. Jahrhunderts einen Höchststand von etwa 30.000 Fahrzeugen.
Im Jahr 1897 wurden Elektroautos in den UK und den USA erstmals kommerziell als Taxis eingesetzt. In London waren die elektrischen Taxis von Walter Bersey die ersten selbstfahrenden Mietfahrzeuge zu einer Zeit, als Taxis noch von Pferden gezogen wurden. In NYC war eine Flotte von zwölf Droschken und einem Brougham, die auf dem Design des «Electrobat II» basierten, Teil eines Projekts, das teilweise von der Electric Storage Battery Company of Philadelphia finanziert wurde.
Im 20. Jahrhundert waren die wichtigsten Hersteller von Elektrofahrzeugen in den Vereinigten Staaten Anthony Electric, Baker, Columbia, Anderson, Edison, Riker, Milburn, Bailey Electric und Detroit Electric. Ihre Elektrofahrzeuge waren leiser als benzinbetriebene Fahrzeuge und mussten nicht geschaltet werden.
Sechs Elektroautos hielten im 19. Jahrhundert den Geschwindigkeitsrekord auf dem Land. Das letzte von ihnen war das raketenförmige La Jamais Contente von Camille Jenatzy, das 1899 mit einer Höchstgeschwindigkeit von 105,88 km/h die 100-km/h-Grenze durchbrach.
Elektroautos blieben beliebt, bis die Fortschritte bei Autos mit Verbrennungsmotor (ICE) und die Massenproduktion von billigeren Benzin- und Dieselfahrzeugen zu einem Rückgang führten. Die wesentlich kürzeren Betankungszeiten und die günstigeren Produktionskosten der Verbrennungsmotoren verhalfen ihnen zu größerer Beliebtheit.
Ein entscheidender Moment war jedoch die Einführung des elektrischen Anlassers im Jahr 1912, der andere, oft mühsame Methoden zum Starten des Verbrennungsmotors, wie das Kurbeln von Hand, ablöste.
Sechs Elektroautos hielten im 19. Jahrhundert den Geschwindigkeitsrekord auf dem Land. Das letzte von ihnen war das raketenförmige La Jamais Contente von Camille Jenatzy, das 1899 mit einer Höchstgeschwindigkeit von 105,88 km/h die 100-km/h-Grenze durchbrach.
In den frühen 1990er Jahren begann die kalifornische Luftreinhaltungsbehörde (California Air Resources Board, CARB), sich für sparsamere und schadstoffärmere Fahrzeuge einzusetzen, mit dem letztendlichen Ziel, emissionsfreie Fahrzeuge wie z. B. Elektrofahrzeuge zu entwickeln. Als Reaktion darauf entwickelten die Autohersteller Elektromodelle. Diese ersten Fahrzeuge wurden schliesslich vom US-Markt genommen.
Der kalifornische Elektroautohersteller Tesla Motors begann 2004 mit der Entwicklung des Tesla Roadster, der 2008 erstmals an Kunden ausgeliefert wurde. Der Roadster war das erste vollelektrische Auto mit Strassenzulassung, das Lithium-Ionen-Batteriezellen verwendete, und das erste vollelektrische Serienauto, das mit einer Akkuladung mehr als 320 km weit fahren konnte.
Der Mitsubishi i-MiEV, der 2009 in Japan auf den Markt kam, war das erste vollelektrische Serienauto mit Straßenzulassung und auch das erste vollelektrische Auto, von dem mehr als 10.000 Stück verkauft wurden. Einige Monate später überholte der 2010 auf den Markt gebrachte Nissan Leaf den i MiEV als meistverkauftes reines Elektroauto zu dieser Zeit.
Ab 2008 erlebte die Herstellung von Elektrofahrzeugen aufgrund von Fortschritten bei den Batterien und dem Wunsch, die Treibhausgasemissionen zu verringern und die Luftqualität in den Städten zu verbessern, eine Renaissance. In den 2010er Jahren expandierte die Elektrofahrzeugindustrie in China mit staatlicher Unterstützung stark.
Die von der chinesischen Regierung eingeführten Subventionen werden jedoch um 20 bis 30 % gekürzt und bis 2023 vollständig abgeschafft. Mehrere Autohersteller haben in Erwartung der Subventionsanpassung die Preise für ihre Elektrofahrzeuge erhöht, darunter Tesla, Volkswagen und die in Guangzhou ansässige GAC Group, die Fiat, Honda, Isuzu, Mitsubishi und Toyota zu ihren ausländischen Partnern zählt.
Im Juli 2019 kürte die US-amerikanische Zeitschrift Motor Trend das vollelektrische Tesla Model S zum «ultimativen Auto des Jahres». Im März 2020 überholte das Tesla Model 3 den Nissan Leaf und wurde mit mehr als 500.000 ausgelieferten Einheiten zum weltweit meistverkauften Elektroauto aller Zeiten. Im Juni 2021 erreichte es den Meilenstein von 1 Million weltweit verkaufter Fahrzeuge.
Im dritten Quartal 2021 meldete die Alliance for Automotive Innovation, dass die Verkäufe von Elektrofahrzeugen sechs Prozent des gesamten US-Automobilabsatzes für leichte Nutzfahrzeuge erreicht haben, was mit 187.000 Fahrzeugen den höchsten jemals verzeichneten Absatz von Elektrofahrzeugen darstellt.
Dies entspricht einem Anstieg von 11 % gegenüber einem Anstieg von 1,3 % bei benzin- und dieselbetriebenen Fahrzeugen. Dem Bericht zufolge war Kalifornien mit fast 40 % der US-Käufe führend bei Elektrofahrzeugen, gefolgt von Florida mit 6 %, Texas mit 5 % und New York mit 4,4 %.
Elektrounternehmen aus dem Nahen Osten haben Elektroautos entwickelt. Das omanische Unternehmen Mays Motors hat den Mays i E1 entwickelt, der voraussichtlich 2023 in Produktion gehen wird. Das aus Kohlefaser gefertigte Fahrzeug hat eine Reichweite von 560 km (350 Meilen) und kann in etwa 4 Sekunden von 0 auf 130 km/h beschleunigen.
In der Türkei beginnt das EV-Unternehmen Togg mit der Produktion seiner Elektrofahrzeuge. Die Batterien werden in einem Joint Venture mit dem chinesischen Unternehmen Farasis Energy hergestellt.
Elektroautos haben mehrere Vorteile, wenn sie ICE-Fahrzeuge ersetzen, darunter eine erhebliche Reduzierung der lokalen Luftverschmutzung, da sie keine Abgasschadstoffe wie flüchtige organische Verbindungen, Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Ozon, Blei und verschiedene Stickoxide ausstossen. Ähnlich wie ICE-Fahrzeuge stossen auch Elektroautos Partikel durch Reifen- und Bremsabrieb aus, die die Gesundheit schädigen können, obwohl das regenerative Bremsen bei Elektroautos weniger Bremsstaub verursacht. Wichtige Daten hierzu liefert auch die IEA.
Weitere Forschung ist zu den nicht abgasbedingten Partikeln erforderlich. Die Beschaffung fossiler Brennstoffe (von der Ölquelle bis zum Benzintank) verursacht weitere Schäden und verbraucht Ressourcen während der Gewinnung und Raffination.
Je nach Produktionsprozess und Herkunft des Stroms zum Aufladen des Fahrzeugs können die Emissionen zum Teil aus den Städten in die Anlagen verlagert werden, in denen der Strom erzeugt und das Auto hergestellt wird, sowie in den Materialtransport. Die Menge des ausgestossenen Kohlendioxids hängt von den Emissionen der Stromquelle und der Effizienz des Fahrzeugs ab. Bei Strom aus dem Netz variieren die Lebenszyklusemissionen je nach dem Anteil der Kohleverstromung, sind aber immer geringer als bei Verbrennungsmotoren.
Schätzungen zufolge werden sich die Kosten für die Installation einer Ladeinfrastruktur durch die Einsparungen bei den Gesundheitskosten in weniger als drei Jahren amortisieren. Laut einer Studie aus dem Jahr 2020 wird das Gleichgewicht zwischen Lithiumangebot und -nachfrage für den Rest des Jahrhunderts gute Recyclingsysteme, die Integration von Fahrzeug und Netz und eine geringere Lithiumintensität im Verkehr erfordern.
Einige Aktivisten und Journalisten haben sich besorgt darüber geäußert, dass Elektroautos im Vergleich zu anderen, weniger populären Methoden keinen Beitrag zur Lösung der Klimakrise leisten. Diese Bedenken betrafen vor allem die Existenz weniger kohlenstoffintensiver und effizienterer Verkehrsmittel wie aktive Mobilität, Nahverkehr und E-Scooter sowie die Fortführung eines Systems, das in erster Linie auf Autos ausgelegt ist.
Elektromotoren können ein hohes Leistungsgewicht aufweisen. Die Batterien können so ausgelegt werden, dass sie den für die Unterstützung dieser Motoren erforderlichen Strom liefern. Elektromotoren haben eine flache Drehmomentkurve bis zum Stillstand. Aus Gründen der Einfachheit und Zuverlässigkeit verwenden die meisten Elektroautos Getriebe mit festem Übersetzungsverhältnis und haben keine Kupplung.
Viele Elektroautos haben eine schnellere Beschleunigung als durchschnittliche Verbrennungsmotoren, was vor allem auf die geringeren Reibungsverluste im Antriebsstrang und das schneller verfügbare Drehmoment eines Elektromotors zurückzuführen ist. NEVs können jedoch aufgrund ihrer relativ schwachen Motoren eine geringe Beschleunigung aufweisen.
Elektrofahrzeuge können auch einen Motor in jeder Radnabe oder neben den Rädern verwenden, was selten ist, aber als sicherer gilt. Elektrofahrzeuge ohne Achse, Differential oder Getriebe können eine geringere Trägheit des Antriebsstrangs aufweisen. Einige mit Gleichstrommotoren ausgerüstete Elektrofahrzeuge für Drag Racer haben einfache Zweigang-Schaltgetriebe, um die Höchstgeschwindigkeit zu erhöhen.
Verbrennungsmotoren haben thermodynamische Wirkungsgradgrenzen, ausgedrückt als Anteil der für den Antrieb des Fahrzeugs verbrauchten Energie im Vergleich zu der durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugten Energie.
Lies mehr zu Definition, Energieeffizienz und Wirkungsgrad >>
Elektroautos sind 3-4 mal energieeffizienter als Benziner und Diesel
Benzinmotoren nutzen effektiv nur 15 % des Energiegehalts des Kraftstoffs, um das Fahrzeug zu bewegen oder Zubehörteile anzutreiben; Dieselmotoren können einen Wirkungsgrad von 20 % erreichen; Elektrofahrzeuge haben einen Wirkungsgrad von 69-72 %, wenn man die gespeicherte chemische Energie berücksichtigt, oder etwa 59-62 %, wenn man die zum Aufladen benötigte Energie berücksichtigt.
Elektromotoren sind effizienter als Verbrennungsmotoren, wenn es darum geht, gespeicherte Energie in den Antrieb eines Fahrzeugs umzuwandeln. Allerdings sind sie nicht bei allen Geschwindigkeiten gleich effizient. Um dem Rechnung zu tragen, verfügen einige Fahrzeuge mit zwei Elektromotoren über einen Elektromotor mit einem für Stadtgeschwindigkeiten optimierten Getriebe und einen zweiten Elektromotor mit einem für Autobahngeschwindigkeiten optimierten Getriebe.
Die Elektronik wählt den Motor aus, der für die aktuelle Geschwindigkeit und Beschleunigung den besten Wirkungsgrad hat. Durch regeneratives Bremsen, das bei Elektrofahrzeugen am weitesten verbreitet ist, kann bis zu einem Fünftel der Energie zurückgewonnen werden, die normalerweise beim Bremsen verloren geht.
Während die Heizung mit einer elektrischen Widerstandsheizung erfolgen kann, kann eine höhere Effizienz und eine integrierte Kühlung mit einer reversiblen Wärmepumpe erreicht werden, wie z. B. beim Nissan Leaf. Die PTC-Kühlung ist auch wegen ihrer Einfachheit attraktiv – diese Art von System wird z. B. im Tesla Roadster 2008 verwendet.
Um zu vermeiden, dass ein Teil der Batterieenergie für die Heizung verbraucht wird und dadurch die Reichweite verringert wird, kann bei einigen Modellen der Innenraum beheizt werden, während das Fahrzeug an die Steckdose angeschlossen ist. So können z. B. der Nissan Leaf, der Mitsubishi i-MiEV, der Renault Zoe und Tesla-Fahrzeuge vorgeheizt werden, während das Fahrzeug an der Steckdose angeschlossen ist.
Einige Elektroautos (z. B. der Citroën Berlingo Electrique) verwenden ein zusätzliches Heizsystem (z. B. benzinbetriebene Geräte von Webasto oder Eberspächer), verzichten aber auf das Prädikat «grün» und «emissionsfrei». Die Kühlung des Innenraums kann durch externe Solarstrombatterien und USB-Lüfter oder -Kühler oder durch die automatische Durchströmung des Fahrzeugs mit Aussenluft im geparkten Zustand ergänzt werden; zwei Modelle des Toyota Prius 2010 bieten diese Funktion als Option an.
Wie ist die Fahrstabilität der BEVs? Die Batterie in «Skateboard-Konfiguration» senkt den Schwerpunkt, erhöht die Fahrstabilität und senkt das Risiko eines Unfalls durch Kontrollverlust. Und wenn sich ein separater Motor in der Nähe oder in jedem Rad befindet, ist dies angeblich sicherer, weil das Fahrverhalten besser ist.
Wie steht es um die Brandgefahr bei einem Elektroauto? Wie die Batterien von Verbrennungsmotoren können auch die Batterien von Elektrofahrzeugen nach einem Unfall oder einem mechanischen Defekt Feuer fangen.
Bei Plug-in-Elektrofahrzeugen ist es zu Bränden gekommen, wenn auch weniger pro zurückgelegter Strecke als bei Verbrennungsmotoren. Die Hochspannungssysteme einiger Fahrzeuge sind so ausgelegt, dass sie sich im Falle einer Airbag-Auslösung automatisch abschalten, und im Falle eines Ausfalls können Feuerwehrleute für die manuelle Abschaltung des Hochspannungssystems geschult werden.
Möglicherweise ist viel mehr Wasser erforderlich als bei Bränden in Verbrennungsmotoren, und eine Wärmebildkamera wird empfohlen, um vor einem möglichen Wiederaufflammen von Batteriebränden zu warnen.
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