Elektromobilität – das klingt nach Zukunftsmusik. Tatsächlich sind elektrisch betriebene Fahrzeuge schon seit den 1830er Jahren verbreitet und damit mehrere Jahrzehnte älter als die heute dominierenden Verbrennungsmotoren. Bis zum Anfang des 20. Jahrhunderts wurde die überwiegende Mehrheit der für den Personen- und Gütertransport eingesetzten Fahrzeuge sowohl in den USA als auch in Europa elektrisch betrieben.

Die symbolträchtige Geschwindigkeitsmarke von 100 Stundenkilometern überschritt erstmals 1899 ein französisches Elektrofahrzeug. Autos „tankten“ ganz selbstverständlich Strom für ihren Elektromotor, dessen Nutzung bereits aus der Straßenbahn bekannt war. Der Elektromotor im Fahrzeug bezieht den elektrischen Strom dabei aus einer Batterie, die über das Stromnetz aufgeladen wird. Als Fahrzeug, das zunächst im städtischen Verkehr zum Einsatz kam, konnte sich das Elektroauto in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts schon auf eine vollständig elektrifizierte urbane Infrastruktur verlassen. Der Strom stammte z.B. aus von Wasserkraft angetriebenen Generatoren. Am Anfang des 20. Jahrhunderts schien damit allein dem Elektroauto die Zukunft der Mobilität zu gehören.

Die Distanz macht die Differenz

Die Leistungsfähigkeit der Elektrofahrzeuge hatte jedoch Grenzen: Die um 1900 üblichen schweren Bleibatterien erlaubten entweder nur eine hohe Geschwindigkeit des Fahrzeuges bei dann sehr kurzer Nutzungsdauer – oder aber eine größere Kilometer-Reichweite bei jedoch nur geringer Geschwindigkeit. Was bei einem dichten Netz von elektrischen Ladungsstationen im städtischen Bereich kein Hindernis war, erwies sich bei größeren Distanzen als entscheidender Nachteil. Schnell wurde der elektrische Antrieb durch den Verbrennungsmotor verdrängt: Mit der Massenproduktion von Automobilen durch Henry Ford stand plötzlich ein in der Anschaffung nur halb so teures Fahrzeug bereit, das mit damals extrem billigem Erdöl fahren konnte. Europas Armeen förderten außerdem die Anschaffung von Fahrzeugen mit fossilem Verbrennungsmotor, um im Kriegsfall an der Front nicht von elektrischen Ladestationen abhängig zu sein. Mit der Einführung des elektrischen Starters für Verbrennungsmotoren gewannen benzinbetriebene Fahrzeuge entscheidend an Zuverlässigkeit. Die technisch ausgereiften Elektrofahrzeuge wurden nach dem Ersten Weltkrieg in Nischen gedrängt; die Weiterentwicklung des Elektroantriebs wurde eingestellt.

Heute ist der Elektroantrieb aus seinem Dornröschenschlaf geholt worden. Moderne Elektroautos verbrauchen – je nach Fahrzeugklasse – durchschnittlich nur 10 bis 20 Kilowattstunden Strom für 100 zurückgelegte Kilometer, entsprechend dem Energiegehalt von ca. 1 bis 2 Litern Benzin. Zwar sind heute deutschlandweit nur rund 3.000 Elektromobil-Fahrer unterwegs, doch zeichnet sich aktuell weltweit mit den jüngsten Fortschritten in der Batterie- und Hybridtechnik ein bisher nie gekannter Boom für den Elektromotor ab.

Lithium revolutioniert die mobile Stromspeicherung

Die technischen Weiterentwicklungen insbesondere in der Batterietechnik machen Elektromotoren mittlerweile zu einer ökonomisch zunehmend attraktiven Antwort in Sachen Mobilität ohne Erdöl. Es sind moderne Lithium-Batterien, die als leistungsstarker, aber gleichzeitig relativ leichter mobiler Stromspeicher zur Verfügung stehen.

Elektroantriebe profitieren dabei von den Fortschritten, die in der Entwicklung von Akkus für Computer-Laptops und in Mobiltelefonen erzielt wurden. Reichte eine Batterieladung bisher nur für eine Distanz von 50 bis 100 km, so macht die höhere Speicherkapazität von Lithium-Batterien jetzt Reichweiten von 150 bis 300 km je Batterieladung möglich, perspektivisch sogar bis zu 600 km. In Sachen Reichweite würde die Batterie mit der Tankfüllung des konventionellen Verbrennungsmotors gleichziehen.

Elektro geht in Serie

Auf dem Genfer Autosalon im März 2008 stellte der Daimler-Konzern die erste serienmäßig produzierte Lithium-Batterie vor, die ab Herbst 2008 im neuen Mercedes S400 BlueHybrid eingesetzt wird. Die Batterie wird vom Autozulieferer Continental hergestellt.

General Motors hat für 2010 die serienmäßige Einführung von Lithium-Batterien des Herstellers Hitachi angekündigt. Die Fahrzeugstudie Flextreme von Opel, 2007 auf der Internationalen Automobilausstellung (IAA) in Frankfurt präsentiert, nutzt einen Lithium-Akku, der rund 16 Kilowattstunden Strom speichern kann. Weitere führende Automobilbauer wie Volkswagen, Mitsubishi, Renault-Nissan und Toyota planen oder bauen bereits Fahrzeuge mit Elektroantrieb.

Daimler hat 2007 in London einen Großversuch mit 100 Exemplaren des Smart fortwo electric drive gestartet, der mit 30 kW (41 PS) eine Höchstgeschwindigkeit von 112 km/h schafft und dessen Batterieladung eine Reichweite von 115 km bietet. Die Natrium-Nickel-Chlorid-Batterie kann innerhalb von vier Stunden an jeder haushaltsüblichen 230-Volt-Steckdose auf 80 % ihrer Leistung aufgeladen werden, benötigt jedoch für die maximale Leistungsfähigkeit acht Stunden Ladezeit.

Nicht nur äußerliche Ähnlichkeit hat der Elektro-Smart mit dem norwegischen Think, der gerade in Serienproduktion gegangen ist und ab Mitte 2008 in Skandinavien und der Schweiz erworben werden kann – Batterieabonnement inklusive. Der Think passt ebenfalls ideal in den Großstadtverkehr und bietet 180 km Reichweite sowie 100 km/h Höchstgeschwindigkeit. In Oslo ist der Wagen von der City-Maut befreit und darf über Busspuren in die Innenstadt rollen. Kostenlose Stromtankstellen und Parkplätze für den Think machen die Anschaffung noch attraktiver. Bis 2006 gehörte der norwegische Elektroautobauer noch zu Ford.

Mitsubishi geht 2009 in Japan erstmals mit einem reinen Elektroauto in die Serienproduktion. Der Mitsubishi i-eV, der vier Personen Platz bietet, verfügt über eine Höchstgeschwindigkeit von 130 km/h und eine Reichweite von 160 km. Die Batterie kann mit Schnellladestation bereits in einer halben Stunde auf bis zu 80 % der Höchstleistung aufgeladen werden. An der Haushaltssteckdose benötigt man für das „Volltanken“ auf die maximale Leistungsfähigkeit sieben Stunden.

Auch besonders leistungsstarke Sportwagen werden mittlerweile als reine Elektroautos angeboten: Das amerikanische Unternehmen Tesla bietet zusammen mit dem britischen Autobauer Lotus ab Frühjahr 2008 einen 252 PS starken Wagen an, der in 5,7 Sekunden von 0 auf 100 km/h beschleunigt und 210 km/h Höchstgeschwindigkeit erreicht. Der kleine britische Autobauer Lightning Car Company bietet sogar einen 700 PS-starken Elektro-Sportwagen, der in nur vier Sekunden auf 100 km/h beschleunigen kann und mit einer Batterieladung rund 400 km weit fahren kann. Die Batterieladezeit beläuft sich an Schnellladestationen auf nur noch zehn Minuten.

Der Hybridantrieb als attraktiver Zwitter

Der Wiedereinstieg in den Elektromotor wird bei den Kraftfahrzeugen voraussichtlich jedoch nicht über das reine Elektroauto erfolgen, das ausschließlich mit Strom aus der Steckdose fährt. Als erfolgreiches „Übergangsmodell“ vom fossilen Verbrennungsmotor hin zum Elektromotor arbeiten alle großen Autobauer mittlerweile am Hybridantrieb. Dabei handelt es sich um einen „Zwitter“. Hybridfahrzeuge verfügen sowohl über einen Elektromotor als auch über einen Verbrennungsmotor für Diesel oder Benzin. Bei Verwendung eines leistungsstarken Elektromotors und einer ausreichend großen Batterie können Hybridfahrzeuge bis zu einer bestimmten Reichweite ausschließlich mit elektrischem Antrieb fahren. Alternativ springt automatisch der konventionelle Verbrennungsmotor ein.

Hybridfahrzeuge sind durch die Kombination der beiden Motoren besonders effizient: Die Batterie wird durch Rückgewinnung der Bremsenergie geladen. Statt im Leerlauf Kraftstoff zu verschwenden, schaltet sich der Verbrennungsmotor aus und wird durch den Elektromotor ersetzt. Der Elektromotor unterstützt somit den kleiner ausgelegten und effizienter genutzten Verbrennungsmotor – und umgekehrt.

Kann ein Hybridfahrzeug darüber hinaus seine Batterie auch – wie ein reines Elektroauto – über die Steckdose „betanken“, spricht man von so genannten „Plug-In Hybrids“ oder einfach vom „Steckdosen-Hybrid“. Solange kein flächendeckendes Netz von öffentlichen Stromtankstellen oder Batterie-Austausch-Stationen besteht, bleibt der Verbrennungsmotor für Elektroantriebe gerade bei größeren Strecken eine sinnvolle Ergänzung, um deren Reichweiten zu vergrößern.

Nachdem bereits 1901 Ferdinand Porsche das erste Hybridauto baute, wurde die Hybridtechnik erst Ende der 1980er Jahre von Audi wiederentdeckt. Ihren kommerziellen Durchbruch erlebten Hybridfahrzeuge mit dem ersten serienmäßig produzierten Toyota Prius, von dem weltweit über 1 Mio. Exemplare verkauft wurden. Die Batterie des Toyota Prius lässt sich jedoch zunächst noch nicht über die heimische Steckdose aufladen, weshalb dieses Modell bisher nicht als „Plug-In Hybrid“ bezeichnet werden kann.

Die weitere Entwicklung der elektrischen Antriebe und der Batterietechnologie könnte darauf hinauslaufen, dass Verbrennungsmotoren nur noch als eine Art kleiner Notstromgeneratoren für den Elektroantrieb dienen (so genannte Range-Extender). Die weitere Entwicklung der Batterietechnologie und die Einbindung des Elektroautos als aktiver Speicher im Stromnetz machen weitere Schritte zu einer breiten Markteinführung möglich.

Die Politik erkennt zunehmend die Vorteile der Elektromobilität. In ihrem Meseberg-Papier für ein klima- und energiepolitisches Maßnahmenpaket kündigt die Bundesregierung einen ersten großangelegten Flottenversuch an und verspricht verstärkte Initiativen im Forschungsbereich für die Elektromobilität.