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Energie

Elektromobilität Highspeed an der Ladesäule: Wie Staat, Firmen und Forscher den Ausbau vorantreiben

Elektroauto-Fahrer wünschen sich vor allem kürzere Ladezeiten an der Säule. Dafür müssen aber auch leistungsfähigere Akkus entwickelt werden.
31.05.2021 - 13:56 Uhr Kommentieren
Neue Partnerschaften beschleunigen den Ausbau des Schnellladenetzes. Foto: imago images/Arnulf Hettrich
Stromtankstelle von Ionity an einer Autobahn-Raststätte

Neue Partnerschaften beschleunigen den Ausbau des Schnellladenetzes.

Foto: imago images/Arnulf Hettrich

Köln Dank Kaufprämien und Steueranreizen der Regierung sind in Deutschland im vergangenen Jahr so viele Menschen aufs Elektroauto umgestiegen wie noch nie: 194.000 reine E-Autos wurden laut Center of Automotive Management in Bergisch Gladbach hierzulande neu zugelassen – ein Plus von 207 Prozent.

Trotzdem sehen E-Autofahrer noch viel Verbesserungspotenzial: Ganz oben auf ihrer Wunschliste stehen laut einer Studie der Shell-Tochter und des Ladenetzbetreibers New Motion kürzere Ladezeiten: 52 Prozent gaben dies als besonders dringlich an – der Ausbau des allgemeinen Ladenetzes folgte erst auf Rang zwei.

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„Möglichkeiten zum schnellen Laden sind auf Langstrecken unverzichtbar“, sagt Johannes Schlaich, Professor für Mobilität und Verkehr an der Beuth Hochschule für Technik Berlin. Im Kurzstreckenbereich haben E-Autos ihre Tauglichkeit längst bewiesen, auf der langen Distanz kann die Routenplanung aber zur Herausforderung werden.

Der ADAC definiert ein E-Auto als langstreckentauglich, wenn es in 30 Minuten Energie für 200 Kilometer laden kann. „Das ist nur über spezielle Schnellladesäulen möglich“, sagt Schlaich. In dünner besiedelten Gebieten könne die Distanz zwischen zwei solchen Ladepunkten an der Autobahn beträchtlich sein. Und die Angst vor einem leeren Akku hält immer noch viele Autofahrer vom Elektro-Umstieg ab.

Neue Partnerschaften

Ein dichteres Schnellladenetz soll die Sorgen vertreiben – und die Nationale Leitstelle Infrastruktur der Bundesregierung drückt aufs Tempo: Zuletzt verkündete sie eine Ausschreibung für 1000 zusätzliche Schnelllade-Hubs, die auch an wirtschaftlich weniger attraktiven Standorten entstehen sollen. Dort ist „High Power Charging“ mit mindestens 150 Kilowatt geplant. Strom für bis zu 100 Kilometer wird dann in drei bis fünf Minuten getankt. „Damit könnten vorhandene weiße Flecken auf der Landkarte beseitigt werden“, sagt Schlaich. Laut Bundesnetzagentur gab es Anfang Mai 6099 Schnellladepunkte.

Doch der Ausbau ist teuer. Denn die Fixkosten von Schnellladesäulen sind deutlich höher als die normaler Ladepunkte, von denen rund 37.000 in Betrieb sind. Nachdem man Lücken im Netz geschlossen habe, sollten bestehende Ladestationen mit weiteren Säulen bestückt werden, rät Schlaich: Eine solche Verdichtung sei günstiger als der Bau einer einzelnen Säule an einem ganz neuen Standort.

Wichtig sei, die öffentliche Förderung aufrechtzuerhalten – die Industrie müsse sich darauf verlassen können, dass sich ihre Forschung auszahle. „Wenn die Hersteller weiter in die Hardware investieren, wird schnelles Laden weniger fehleranfällig und auch günstiger werden“, sagt Schlaich. Aktuell sei der Preis fürs Schnellladen oft noch so hoch, dass der eigentliche Preisvorteil der E-Mobilität gegenüber den Verbrennern wieder aufgefressen werde.

Ladenetzbetreiber wie das Münchener Joint Venture Ionity treiben den Ausbau auch mit neuen Partnerschaften voran. So erhalten Käufer des Kia-Elektromodells EV 6 europaweit reduzierte Preise an Ionitys Schnellladestationen sowie vielen Säulen anderer Betreiber.

Auch ausländische Anbieter drängen nach Deutschland: Der niederländische Netzbetreiber Fastned gab im Mai bekannt, Dutzende neue Elektrotankstellen an deutschen Autobahnen bauen zu wollen. Diese sollen auch sanitäre Anlagen und Verpflegung bieten. Da der Platz an bestehenden Raststätten häufig begrenzt ist, will das Unternehmen auch autobahnnahe Grundstücke erschließen.

Lebensdauer der Batterien sinkt bei zu schneller Aufladung

Eine schnelle Aufladung erfordert aber auch leistungsfähige Akkus. Denn der rasante Fluss der elektrisch geladenen Teilchen durch die Batterie führt zu zwei Problemen: Zum einen verkürzt sich die Lebensdauer des Akkus, zum anderen steigt die Brandgefahr. „Je schneller man lädt, desto gestresster ist die Batterie“, sagt Stefano Passerini, Direktor der Forschungsgruppe Elektrochemie der Batterien am Helmholtz-Institut Ulm.

Forscher arbeiten daher an Akkus, deren Materialien besonders widerstandsfähig sind. Standard sind heute Lithium-Ionen-Batterien. „Diese sind sehr leistungsstark und werden sicherlich noch 15 Jahre den Markt dominieren“, sagt Passerini – auch weil Fahrzeugingenieure weit in die Zukunft planen müssten, wodurch sich der Durchbruch neuer Technologien verzögere. Industrie und Forschung stünden in der Batterieentwicklung vor einem Dilemma: „Verbessert man die Sicherheit, riskiert man Einbußen bei Leistung, Effizienz und Reichweite der Akkus.“

Abhilfe schaffen könnte eine Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Batterie hin zur sogenannten Feststoffbatterie: Hier wandern die Ionen nicht mehr zwischen flüssigen, sondern zwischen festen Stoffen hin und her. Das geht deutlich schneller und schont das Material.

Ein weiterer Vorteil: „Da die Inhaltsstoffe bereits voll oxidiert sind, ist der Elektrolyt nicht brennbar“, sagt Passerini. Mitte Mai wurde bekannt, dass Volkswagen zusammen mit seinem US-Batteriepartner Quantumscape den Bau einer neuen Pilotfabrik für Feststoffbatterien in Salzgitter plant. „Unser Ziel ist es, die Feststoffbatterie so schnell wie möglich auf den Markt zu bringen“, teilte Quantumscape-CEO Jagdeep Singh mit.

Um die wertvollen Stromspeicher zu schonen, sind in E-Autos Batteriemanagement-Systeme verbaut. Denn ein Akku leidet, wenn er mit hoher Geschwindigkeit komplett vollgeladen wird. Die Software sorgt dafür, dass die Batterie ab einem bestimmten Ladestand deutlich langsamer Strom aufnimmt als zuvor. Ab diesem Zeitpunkt wird das Laden ineffizient.

Wann er erreicht ist, hängt nicht nur vom Automodell, sondern etwa auch von der aktuellen Temperatur des Akkus und der Luft ab. „Das Batteriemanagement ist wichtig für eine lange Lebensdauer der Akkus“, sagt Mobilitätsforscher Schlaich. „Allerdings ist es für die Nutzer oft schwer zu durchschauen.“ Um effizientes und schonendes Laden zu ermöglichen, müssten die Hersteller offener kommunizieren.

Der ideale Weg sei es, die Intelligenz in Zukunft auch ins Auto zu verlagern, sagt Schlaich. Das Fahrzeug könne dann etwa selbstständig eine Route planen, an der die Ladepunkte so liegen, dass das Auto immer genau bis zur idealen Kapazität vollgeladen wird. „Wer einmal öfter stoppt, kann trotzdem schneller am Ziel sein als jemand, der den Akku jeweils zu voll lädt.“

Mehr: So soll der Akku fürs Elektroauto billiger und besser werden

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