Batterieelektrisches Fahrzeug

Ein Batterieelektrisches Fahrzeug (englisch battery electric vehicle, kurz BEV) nutzt als alleinige Energiequelle eine Antriebsbatterie, die per Stecker oder Stromabnehmer mit elektrischer Energie beispielsweise aus dem Stromnetz aufgeladen wird. Für den Antrieb werden ausschließlich Elektromotoren verwendet.^{[1] [2] [3]}

In Abgrenzung dazu gibt es die Begriffe Plug-in-Hybrid-Fahrzeug (PHEV) und Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV). Bei Plug-in-Hybrid Fahrzeugen (PHEV) gibt es zusätzlich im Fahrzeug einen Verbrennungsmotor, der über einen Generator Strom erzeugen kann und diese Energie in den Akkumulator oder direkt in den Elektromotor einspeisen kann. Der Akkumulator kann aber auch über ein Stromkabel von extern aufgeladen werden in Abgrenzung zu einem reinen Hybrid bzw. Vollhybrid Fahrzeug. Bei Brennstoffzellenfahrzeugen (FCEV) wird die Energie zusätzlich zum BEV als Wasserstoff gespeichert und über eine Brennstoffzelle in Strom verwandelt. Diese Energie wird dann dem Elektromotor zugeführt oder kann in einer Antriebsbatterie zwischengespeichert werden.

Batterieelektrische Fahrzeuge sind eine Form der Elektromobilität.

Der Akkumulator in einem batterieelektrischen Fahrzeug ist einer der zentralen Bauteile. Über den Akkumulator wird hauptsächlich die Reichweite, die Ladedauer und der Preis des Fahrzeugs bestimmt.^[4]

In jüngster Zeit wurden große Fortschritte in der Akkumulatorentechnik erzielt, insbesondere bei den Kosten der Akkus. Mit einer Verdopplung der Produktion sinken die Akkupreise um ca. 6–9 %. Lagen die Kosten 2007 noch bei mehr als 1000 $/kWh, konnten große Elektroautohersteller im Jahr 2014 ihre Akkus bereits zu Kosten von ca. 300 $/kWh kaufen. Es wird davon ausgegangen, dass Elektroautos ab Akkukosten von ca. 150 $/kWh wirtschaftlich mit herkömmlichen Autos mit Verbrennungsmotor konkurrieren können.^[5] Im Juli 2024 lag der Preis für Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren in China bei 53 USD pro kWh. Dadurch sind zu diesem Zeitpunkt 2/3 der Elektroautos in China, dem weltweit größten Automarkt, günstiger als vergleichbare Autos mit Verbrennungsmotor.^[6] Ebenso haben Zyklenfestigkeit und Lebensdauer so zugenommen, dass die Akkus heute für ein Autoleben ausreichen. Als Energiespeicher haben sich bis 2024 vor allem Lithium-Ionen-Akkumulatoren der Typen Nickel-Mangan-Cobalt (NMC) und Lithium-Eisenphosphat (LFP) durchgesetzt. Als preisgünstige und umweltfreundliche Alternative werden immer häufiger Natrium-Ionen-Akkumulatoren genutzt. Zudem kommen im häufiger Festkörperakkumulatoren zum Einsatz.

Im Jahr 2024 wurden weltweit 10,4 Millionen reine Elektroautos neu zugelassen. China ist der absolut dominierende Markt (siehe Marktentwicklung von Elektroautos nach Ländern). Elektroautos erreichen mittlerweile Reichweiten von bis zu 1000 km mit einer Akkuladung (siehe Reichweite bei Elektroautos). Elektroautos können mittlerweile in 10 Minuten von 10 auf 80 Prozent aufgeladen werden (siehe Laderate). Die Anschaffungskosten von Elektroautos sind häufig günstiger als vergleichbare Verbrenner (siehe Anschaffungskosten bei Elektroautos). Die Energiekosten bei Elektroautos sind häufig 50 Prozent und mehr günstiger als bei Verbrennern (siehe Energiekosten bei Elektroautos) Die Lebensdauer von Elektroautos inklusive Akku ist vergleichbar mit Verbrennern (siehe Lebensdauer von Elektroautos).

Elektrolastwagen gibt es in verschiedenen Gewichtskategorien und mit verschiedenen Arten der Energieversorgung. Die verbreitetste Art ist der batterieelektrische Antrieb, der in Europa zunehmend Verbreitung findet.

Batteriebusse sind mittlerweile in großer Zahl im Einsatz und ersetzen zunehmend Busse mit Dieselmotor insbesondere in Ballungszentren. Auch Reisebusse gibt es rein elektrisch wie beispielsweise den BYD C9 oder vom Hersteller Yutong.

Elektrische Leichtkraftfahrzeuge sind z. B. der CityEL, Sam sowie das Twike (max. 85 km/h) und der Renault Twizy.

Seit den 2010er Jahren haben sich die Elektro-Tretroller, auch E-Scooter genannt, etabliert. Diese haben sich im 21. Jahrhundert fast explosionsartig in vielen Ländern verbreitet. Sie gelten als Bindeglied zwischen Fahrzeugen mit längeren Reichweiten und den Hilfen für die letzte Meile.

E-Bikes (auch Elektrofahrrad oder teilweise Pedelec genannt) sind einspurige Fahrzeuge mit Elektromotor. Sie haben seit Beginn der 2010er Jahre hohe Zuwachsraten.

Auch verschiedene elektrisch angetriebene Kleinkrafträder wie Elektromotorroller oder Elektromotorräder sind erhältlich.

Auch unabhängig vom Elektronetz kann mit Akkumulatortriebwagen rein elektrisch auf Schienen gefahren werden.

Mit dem Ultraleichtflugzeug Pipistrel Velis Electro hat 2020 weltweit das erste vollelektrische Flugzeug eine Typzulassung erhalten.

Durch Elektromotoren und moderne Akkus wurden Multicopter (siehe eVTOL) mehr verbreitet. Diese sind beispielsweise als autonome Flugtaxis in der Erprobung oder als Drohnen im Einsatz. Beispiele dafür sind Volocopter, Lilium Jet, EHang, CityAirbus, Boeing Passenger Air Vehicle.

Elektrische Ausflugsschiffe fahren zum Beispiel seit 1909 auf dem Königssee in Bayern. Seit 2015 ist die elektrische Fähre Ampere in Norwegen in Betrieb. Seitdem verkehren in Norwegens Schärengewässer zunehmend akkubetrieben Fährschiffe. Seit 2017 verkehrt in Finnland die erste Elektrofähre Elektra.

Zu weiteren elektrisch angetriebenen Fahrzeugarten gehören Elektromobile, Elektrorollstühle, E-Karts, Elektrokarren, Golfmobile und Elektrostapler.

Primärer Vorteil von Elektrofahrzeugen gegenüber Verbrennerfahrzeugen ist die lokale Abgas-Emissionsfreiheit. Für eine ganzheitliche Lebenszyklusanalyse sind dagegen zahlreiche weitere Emissionen und Verbräuche zu berücksichtigen, zum Beispiel neben denen der Energieerzeugung und -bereitstellung (Graue Energie) diejenigen der Produktherstellung und -Entsorgung. Die maximale Emissionsreduzierung ist dabei an die Verwendung von erneuerbaren Energiequellen gebunden. Allerdings bewirken batterieelektrische Fahrzeuge bereits bei Nutzung des durchschnittlichen europäischen Strommix einen bei weitem geringeren Ausstoß von Kohlenstoffdioxid als herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Nach einer Studie 2015 lagen dann die Treibhausgas-Ersparnisse bei 44 bis 56 % in der einfachen Well-to-Wheel-Betrachtung bzw. 31 bis 46 % mit Herstellung des Batteriepacks.^[7] Elektrofahrzeuge emittieren demnach für den Fahrbetrieb weniger Kohlenstoffdioxid, bei ihrer Herstellung jedoch mehr. Eine 2010 veröffentlichte Studie des interdisziplinären EMPA-Forschungsinstituts des Bereichs Materialwissenschaften und Technologie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) kam zu dem Ergebnis, dass bei Elektroautos etwa 15 % der gesamten Umwelteinflüsse auf die Herstellung der Akkumulatoren entfallen^[8] (siehe Umweltbilanz von Elektroautos).

Neben der lokalen Abgas-Emissionsfreiheit des Elektroantriebs haben Elektrofahrzeuge weitere kunden- und umweltrelevante Vorteile:

• Elektroautos sind in Gebieten geringer Geschwindigkeit (zum Beispiel Wohngebieten) oder beim Anfahren an Kreuzungen und Ampeln für die Umwelt deutlich leiser. Busse, Räum- oder Müllfahrzeuge mit Elektroantrieb sind im gesamten Geschwindigkeitsspektrum des Stadtverkehrs deutlich leiser. Dasselbe gilt für Mofas, Mopeds und Motorräder.^[9]
• Elektromagnetische Nutzbremsung, und dadurch weniger Emissionen durch Feinstaub aus Bremsbelägen.
• Energierückgewinnung durch die Möglichkeit der Rekuperation.
• Höherer Fahrkomfort durch leiseren (innen und außen) und vibrationsarmen Antriebsstrang; keine Schaltvorgänge.
• Besseres Verhältnis von Innenraum zu Fahrzeuggröße (bei Fahrzeugen, die als Elektrofahrzeug konzipiert wurden).
• Hohes Drehmoment des Motors aus dem Stand.
• Kein Verbrauchskosten bei stehendem Fahrzeug.
• Geringere Verbrauchskosten beim Laden zu Hause (siehe auch Wirtschaftlichkeit des Elektroautos).^[10]
• Höhere Lebensdauer / geringere Wartungskosten des verschleißarmen Antriebs.
• Möglichkeit der Integration des Fahrzeugs in die Energieinfrastruktur (Vehicle to Grid).^[11]
• Geringere Kraftfahrzeugbesteuerung von Elektrofahrzeugen in einigen Staaten (in Deutschland zeitlich begrenzt).

Demgegenüber können sich jedoch auch kunden- und umweltrelevante Nachteile von Elektrofahrzeugen ergeben:

• Höherer Anschaffungspreis, jedoch vermindert sich dieser Nachteil inzwischen (bspw. Model 3 ist billiger als ein vergleichbares Fahrzeug mit Verbrennungsmotor)
• Zeitaufwand für das Aufladen der Fahrzeugbatterien bei Fernfahrten im Vergleich zu der Betankung von Fahrzeugen mit Diesel-, Benzin- oder Erdgasmotoren
• Fehlen von Service-Infrastruktur (Werkstätten) in Teilen der Welt, insbesondere in Entwicklungsländern

Zu Antriebsbatterien ist bekannt, dass Fahrzeugbrände mit Beteiligung der Batterien vorkommen können und schwierig zu bekämpfen sind. Statistische Daten lassen darauf schließen, dass E-Autos deutlich seltener brennen als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.^[12] Einzelfälle brennender Elektroautos erzielen derzeit hohe mediale Aufmerksamkeit, sind jedoch angesichts von insgesamt jährlich ca. 15.000 Fahrzeugbränden allein in Deutschland^[13] kein Hinweis auf eine besondere Brandgefahr.^[14] Auch das Laden der Fahrzeuge in Parkhäusern und Tiefgaragen stellt bei sachgemäßer Elektroinstallation keinen zusätzlichen Risikofaktor dar.^{[14] [15] [16]}

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Sicherheit von anderen Verkehrsteilnehmern. Bei niedrigen Geschwindigkeiten sind Elektrofahrzeuge so geräuscharm, dass Fußgänger und Radfahrer sie leicht überhören können. Daher schreibt die EU seit 2014 vor, dass neue Elektro- und Hybrid-Kraftfahrzeuge mit einem Acoustic Vehicle Alerting System (AVAS) ausgestattet sein müssen. Dieses System erzeugt bis zu einer Geschwindigkeit von 20 km/h Geräusche, die denen von Benzin- oder Dieselfahrzeugen ähneln. Bei höheren Geschwindigkeiten wird das Rollgeräusch der Reifen hörbar.^[17]

• Elektrofahrzeug

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