EV-Adoption durch Verbraucher
The popularity of electric vehicles has increased significantly Die Beliebtheit von Elektrofahrzeugen hat weltweit deutlich zugenommen. Trotz steigender Produktion deckt das Angebot nicht die Nachfrage, vor allem in Nordamerika. Im Jahr 2019 waren in den Vereinigten Staaten rund 268 Millionen Autos auf den Straßen unterwegs, die zweitmeisten nach China. Die Umstellung der US-Fahrzeugflotte auf Elektrofahrzeuge ist keine kleine Aufgabe, aber entscheidend, wenn die Menschheit die C02-Emission eindämmen und die globale Erwärmung verlangsamen will. Eine von der Union of Concerned Scientists durchgeführte Umfrage zeigt, dass in den USA in allen Einkommensschichten die Nachfrage nach kleinen Elektrofahrzeugen und -LKWs hoch ist. Konkret sind 63 % der Amerikaner an Elektrofahrzeugen interessiert und 31 % ziehen einen Kauf in Betracht. Hierbei erzielen 31 % der befragten Verbraucher ein Jahreseinkommen von weniger als 50.000 Dollar.
Der Weg zur vollständigen Etablierung von EVs im amerikanischen Mainstream ist klar. Verbraucher legen ihren Wert auf:
1. Preis
Eine andere Studie errechnete den notwendigen Durchschnittspreis eines Fahrzeugs für die Mainstream-Akzeptanz in der amerikanischen Gesellschaft – 36.000 Dollar. Das entspricht in etwa den aktuellen Preisen der gefragtesten Modelle, darunter das Tesla Model 3 ($37.990), der Chevy Volt ($32.496) und der Nissan Leaf ($32.545). Der Preis von Elektrofahrzeugen trifft also bereits den Sweet Spot der Nachfrage.
2. Reichweite
Die Verbraucher erwarten eine durchschnittliche Reichweite von 291mi/469km, bis zum nächsten Aufladen. Die oben genannten Fahrzeuge haben eine offizielle Reichweite von 237mi/381km (Tesla Model 3), 259mi/417km (Chevy Volt) und 149mi/240km (Nissan Leaf). Damit entspricht die EV-Reichweite fast den Erwartungen. Mit der ständig steigenden Effizienz der Batterien wird die durchschnittliche Reichweite von Elektrofahrzeugen diese Schwelle in naher Zukunft überschreiten.
Diese beiden Faktoren – Preis und Reichweite – sind eng miteinander verknüpft, weshalb der Fokus vor allem auf den Batterien lag, um die Kosten zu senken und gleichzeitig die Reichweite zu erhalten oder zu verbessern. Der durchschnittliche Preis für Batterien ist von $668/kWh im Jahr 2013 auf $137/kWh im Jahr 2020 gesunken, und es wird erwartet, dass er weiter fällt. Wenn Reichweite und Preis keine Hürden mehr für die Masseneinführung von Elektrofahrzeugen sind, was ist dann die größte Herausforderung bei der Etablierung von Elektrofahrzeugen in Nordamerika? Das Aufladen.
Weltweiter Bestand an Elektro-Pkw. Quelle: IEA, Global electric passenger car stock, 2010-2020, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/global-electric-passenger-car-stock-2010-2020
Die Kosten der EV-Ladeinfrastruktur
Das Ladeproblem ist komplex und beginnt mit dem Stromnetz. Wechselstrom ist der Standard für Stromnetze, aber es gibt bestimmte Technologien, die immer noch Gleichstrom benötigen – zum Beispiel Batterien. Wenn wir das Tesla Model 3 als Beispiel nehmen, kann es mit bis zu 250 kW laden. Die Kosten für einen einzelnen 250-kW-Netzwechselrichter liegen in den USA bei etwa 60.000 US-Dollar und haben die Größe eines Kühlschranks. Eine der am weitesten verbreiteten DC-Ladestationen in den USA (ChargePoint Express 250 CPE250) mit einer Ladeleistung von nur 62,5 kW kostet immer noch fast 41.000 $, Installationsgebühren nicht mitgerechnet.
Analysten gehen davon aus, dass eine Tesla-Superladestation mit jeweils 6 Steckdosen, die eine Ladegeschwindigkeit von 120-250 kW erreichen, rund 250.000 $ kosten wird. Um auf Augenhöhe mit regulären Tankstellen zu sein, werden fast 32 Tausend Tesla Supercharger-Stationen benötigt. Multipliziert mit 250.000 Dollar pro Station sind das fast 8 Milliarden Dollar – das 10-fache des Jahresgewinns des Unternehmens. Die nationale Infrastruktur wird mindestens die gleiche Anzahl an Ladestationen wie Tankstellen benötigen, um Elektrofahrzeuge im Mainstream zu etablieren.
Ladegeschwindigkeit & Ladezeit
Die durchschnittlich erwartete Ladezeit bei Mainstream-Kunden liegt bei 31 Minuten. Selbst die populärsten EV-Modelle kommen nicht annähernd an diesen Wert heran. Zum Vergleich: Unter idealen Bedingungen und in weniger als 31 Minuten lädt der Nissan Leaf etwa 42 % seiner Kapazität, der Chevy Volt 64 % und das Tesla Model 3 83 % seiner Kapazität. In den Wintermonaten würden sich die Ladezeiten deutlich verlängern und die Reichweite würde sich sogar verringern.
Kontraintuitiv ist es nicht nur die Ladegeschwindigkeit des Fahrzeugs und der Ladestation, die die Ladezeit bestimmt, sondern auch die Batteriekapazität. Die anfängliche Ladegeschwindigkeit verlangsamt sich deutlich, wenn die Batteriekapazität abnimmt. Das heißt, je voller die Batterie ist, desto langsamer wird sie geladen – egal ob mit 120 kW oder 250 kW. Es ist zeiteffizienter, die Batterie nur zur Hälfte zu laden, zu fahren, bis Sie nachfüllen müssen, und dann wieder auf 50 % aufzuladen, als in einem Durchgang auf 100 % zu laden. Das Tesla Model 3 an einem 150kW Supercharger lädt bis zu 50% in etwa 17 Minuten (mit 250kW 14 Minuten) und reicht für 160km/100mi. Das bedeutet, dass die USA viel, viel mehr Ladestationen benötigen, um die langsamen Ladegeschwindigkeiten und die geringere Reichweite der aktuellen EV-Technologie auszugleichen.
Verfügbarkeit und Kompatibilität von Ladestationen für Fahrzeuge
Der typische Amerikaner lebt etwa 4 Minuten von einer Tankstelle entfernt, aber satte 31 Minuten von einer Tesla Supercharger-Station. Diese Zahl gibt jedoch nicht genau die großen Teile der USA wieder, in denen es keine Ladestationen für Elektrofahrzeuge gibt. Wenn Sie zum Beispiel von Dallas nach Denver fahren wollten, gibt es eine 336 Kilometer lange Strecke mit 0 Ladestationen – was die Reise mit der derzeit verfügbaren Technologie der meisten EVs praktisch unmöglich macht.
Zusätzlich gibt es einen andauernden „Krieg“ um Ladesteckerstandards zwischen den verschiedenen Automobilfirmen, die Elektrofahrzeuge und Ladestationen herstellen. Verschiedene Interessengruppen innerhalb der EV-Industrie konkurrieren in den USA gegeneinander, um die Kontrolle über den Lademarkt zu erlangen. Dies führt zu redundanten, weitgehend inkompatiblen Netzwerken. In einigen amerikanischen Städten gibt es Ladestationen mit vier verschiedenen Arten von Steckverbindungen, von denen nicht jede zu allen Elektrofahrzeugen passt. Zum Beispiel kann der Tesla 3 drei Arten von Steckern verwenden (einschließlich eines zusätzlichen Adapters für 500 Dollar), während der Chevy Volt zwei verschiedene Ladegeräte verwenden kann. Jede Standard-DC-Ladestation müsste also 3 Steckertypen haben, um alle Elektrofahrzeuge aufnehmen zu können, was aber bei weitem nicht der Fall ist.
Der Chevy Volt kann zwei verschiedene Arten von Ladesteckern verwenden, aber viele Ladegeräte in den USA bieten die CCS- und J1772-Steckeradapter nicht an. Quelle: Wendover Productions
Europäische vs. US-Ladeinfrastruktur
In Europa wurde das Problem der Ladekompatibilität auf Regierungsebene gelöst. Die Europäische Union hat eine Richtlinie erlassen, die viele Mitgliedsstaaten dazu verpflichtet, alle öffentlichen DC-Schnellladestationen mit einem CCS-Stecker (Combined Charging System) auszustatten. Als Ergebnis dieses EU-weiten Mandats ist der CCS-Steckertyp zum Defacto-Standard in ganz Europa und den angrenzenden Ländern wie Großbritannien, Norwegen und der Schweiz geworden. Das bedeutet, dass jedes in Europa hergestellte EV jede Ladestation nutzen kann. Darüber hinaus hat Europa doppelt so viele Schnellladestationen wie die USA, obwohl die Größe der EU und die Anzahl der Elektroautos auf den Straßen sehr ähnlich ist.
Anzahl der Ladestationen für Elektrofahrzeuge im Vergleich zwischen den Szenarien „erklärte Politik“ und „nachhaltige Entwicklung“. Quelle: IEA, Number of electric LDV chargers by scenario, 2020-2030, IEA, Paris https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/number-of-electric-ldv-chargers-by-scenario-2020-2030
Also, was hat Europa, was die USA nicht haben? Koordinierte staatliche Infrastrukturpläne. Deutschland zum Beispiel baut seine eigenen Ladestationen und bietet darüber hinaus starke steuerliche Anreize für private Unternehmen, dies ebenfalls zu tun. Die US-Regierung bietet zwar hohe Steuergutschriften für den Kauf von Elektrofahrzeugen an, aber die Menschen werden erst dann massenhaft E-Fahrzeuge kaufen, wenn die Ladeinfrastruktur in der Lage ist, einen ähnlichen Komfort und eine ähnliche Reichweite wie Tankstellen zu bieten. Der Preis, die Reichweite und die Fähigkeit, Elektrofahrzeuge im US-Mainstream zu etablieren, sind vorhanden, aber die Infrastruktur hat noch einen langen Weg vor sich. Einzelne Unternehmen allein können dieses Problem nicht lösen; eine landesweite Regulierung der Ladeinfrastruktur ist notwendig, wenn die USA den Übergang zu einer rein elektrischen Flotte erfolgreich vollziehen wollen.
Autoren:
Anna Kilischekow
Wade Million
