Batterien oder E-Fuels: Was ist besser?

Im Prinzip fahren E-Autos ähnlich wie PKWs mit Verbrennungsmotoren. Doch sie sind deutlich leiser, beschleunigen viel schneller und kommen ohne Schaltgetriebe aus. Der größte Unterschied ist das Laden: Stromstecker rein am Parkplatz, statt der Fahrt zur nächsten Tankstelle. 

Sinkende Kosten für E-PKW

Wer ein Elektroauto kauft, muss bisher noch deutlich mehr bezahlen als für einen Wagen mit Verbrennungsmotor: Im Vergleich kosteten neue E-Autos ohne Förderung 2020 fast doppelt soviel wie Verbrenner, das zeigt eine Studie von Bloomberg New Energy Finance (BNEF) im Auftrag von Transport and Environment, der europäische Dachorganisation für nachhaltigen Verkehr.  

Doch die Preise für E-Fahrzeuge sollen in den nächsten Jahren deutlich sinken. Laut der BNEF Studie werden 2026 die Produktionskosten eines E-Autos denen eines Verbrenners entsprechen, 2030 sollen sie schon 10-30 Prozent günstiger sein.  

Spätestens dann ist auch das Fahren mit Batterie deutlich günstiger als mit einem Verbrenner. Das liegt vor allem an dem hohen Umwandlungsverlusten von Kraftstoffen in Verbrennungsmotoren:  Rund zwei Drittel der Energie geht dabei als Abwärme verloren. Elektromotoren dagegen können rund 95 Prozent der eingesetzten Energie tatsächlich in Fortbewegung umsetzen. Sie brauchen im Vergleich nur ein Drittel der Energie.  

Und Elektrofahrzeuge sind im Betrieb preiswerter: Auf 100 Kilometer verbraucht ein Diesel-PKW rund sieben Liter Brennstoff. Bei einem Spritpreis von einem Euro (ohne Steuern) kostet die Strecke rund sieben Euro. E-Autos verbrauchen für 100 Kilometer Strecke rund 15 (kWh) Strom. Bei einem Strompreis von 20 Eurocent pro kWh (ohne Steuern) ergibt das nur drei Euro, und mit eigenem Solarstrom vom Dach für acht Cent pro KWh nur noch 1,20 Euro für 100 Kilometer. 

Durch den großen Kostenvorteil rechnen Experten mit einem Durchbruch von E-PKW und E-LKW mit Batterien. Die BNEF-Studie geht davon aus, dass 70 Prozent aller neu verkauften PKW in der EU bei optimalen Rahmenbedingungen schon 2030 batteriebetrieben sein könnten, und unter normalen Umständen ab 2032.

Batterie statt Wasserstoff für Trucks  

Auch für den Schwerlastverkehr mit hunderten Kilometern Fahrstrecke pro Tag setzten Forscher und Fahrzeugbauer vor allem auf Batterietechnik. Durch technische Fortschritte und Massenproduktion wird sie immer günstiger. Doch dafür sind genügend Schnellladestationen wichtig.  

LKW mit E-Motor, für die Strom mit Wasserstoff in der Brennstoffzelle erzeugt wird, werden dagegen deutlich teuer und sind zumeist keine Option mehr, so eine aktuelle Studie von Fraunhofer ISE.  

In Auftrag gegeben wurde die Studie von der Traton Group, den weltweit führenden Nutzfahrzeugherstellern mit den Marken MAN, Scania, Volkswagen, Caminhões und Navistar. Sie sehen ihre Strategie bestätigt, auf die Entwicklung von E-LKW mit Batterien zu setzen.  

"Im LKW-Verkehr, gerade auf der Langstrecke, werden reine E-LKW in den meisten Fällen die günstigere und umweltfreundlichere Lösung sein", sagt Catharina Modahl-Nilsson, Cheftechnikerin der Traton Group. "Denn der Wasserstoff-LKW hat einen entscheidenden Nachteil. Nur etwa ein Viertel der Ausgangsenergie fließt in den Antrieb, drei Viertel gehen durch Umwandlungsverluste verloren. Beim E-LKW ist das Verhältnis umgekehrt."  

Noch ineffizienter als Wasserstoff ist der Betrieb von Autos und LKWs mit synthetisch erzeugten Kraftstoffen, den sogenannten E-Fuels. Dafür wird zuerst aus Wasser und Ökostrom Wasserstoff erzeugt und dann unter Zugabe von CO2 synthetische Kraftstoffe wie Diesel, Benzin oder Kerosin. Der synthetische Kraftstoff ist klimaneutral und Verbrennungsmotore können ihn problemlos nutzen. 

Doch durch die vielen Umwandlungsverluste sind E-Fuels im Vergleich zur Batterietechnik sehr ineffizient und damit auch deutlich teurer: Fahrzeuge mit E-Fuels verbrauchen in der Gesamtbilanz fünf Mal mehr Energie als mit Batterie und Elektromotor. Pro Kilometer sind sie im Betrieb laut einer Studie im Auftrag der deutschen Energieagentur (Dena) zukünftig rund acht Mal teurer.

E-Fuels für Schiffe und Flugzeuge  

Zunehmend werden auch kleine Propellerflugzeuge, Ausflugsschiffe und Fähren batterieelektrisch betrieben. Für Züge eignet sich dagegen die Batterietechnik nicht. Züge verbrauchen sehr viel Energie und werden besser per Oberleitung versorgt. Oberleitungsstrecken können auch für E-Busse und E-LKW eingerichtet werden und sind eine günstige Option.

Auch für Verkehrsflugzeuge und Hochseeschiffe reicht die heutige Batterietechnik nicht. Der Energiebedarf ist zu hoch für lange Strecken auf See und in der Luft. Und für große Flugzeuge sind die Batterien zu schwer. Die klimaschonende Alternative für Containerschiffe und Verkehrsflugzeuge sind E-Fuels.  

Die erste kommerzielle Anlage zur Produktion wird derzeit im Süden von Chile errichtet. Dort wollen Unternehmen wie Porsche und Siemens Energy mit günstigem Windstrom E-Fuels produzieren. "In zehn Jahren werden wir Dutzende solcher Projekte pro Jahr sehen, die wie Pilze aus dem Boden schießen, klimaneutraler Treibstoff aus Strom, Wasser und Luft", prognostiziert der Experte für globale Energieszenarien Prof. Christian Breyer von der LUT. 

Geld verdienen mit der Batterie im E-Auto?

Kleine E-PKW haben Batteriespeicher mit einer Leistung von rund 50 Kilowattstunden. Mit einer vollen Batterie ließe sich der Strombedarf eines Zwei-Personen-Haushalts in Deutschland für eine Woche komplett decken.  

Für Hausbesitzer lohnt sich die intelligente Verknüpfung künftig: Günstiger Solarstrom vom Hausdach lädt am Tag die Autobatterie, abends versorgt sie das Haus mit Strom. Dieses sogenannte bidirektionale Laden rückt zunehmend in den Fokus. Fahrzeughersteller wie VW bereiten ihre Modelle für diesen Einsatz vor, in Pilotprojekten wird die Technik ausprobiert und Energieversorger zeigen Interesse die Batterien von Fahrzeugen künftig dann zu nutzen, wenn der Strombedarf im Netz besonders hoch ist.  

Derzeit steckt die Umsetzung der Technik jedoch noch in den Kinderschuhen. Bisher gibt es nur wenige Wallboxen, die den Strom vom Auto zurückspeisen können. Und Vergütungen von Energieversorger an Autobesitzer für Stromlieferungen gibt es auch noch nicht. Experten rechnen jedoch damit, dass sich das in den nächsten Jahren ändern wird. Wer dann ein E Auto mit der Netzeinspeisung kombiniert, könnte etwa 800 Euro pro Jahr mit der Netzeinspeisung verdienen.