Die globale Temperatur der Meere steigt und steigt. Bei den blauen Linien gilt: je dunkler, je länger ist die Messung der Temperatur her. Die gelbe Linie markiert die Temperatur von 2023. Sie macht einen Sprung nach oben. Und die Temperatur 2024 startete in diesem Jahr nochmals einiges höher.

Dieses Bild zeigt die Entwicklung beim Verbrauch der fossilen Energieträger. Ab 1950 ging es so richtig los.

Die Frage lautet: wie lange reichen die fossilen Energieträger noch? Das Campbell- Modell berechnet jene Energieträger, welche mit normalen Methoden abgebaut werden können. Ab 2047 wird die Gewinnung fossiler Energieträger komplizierter und vor allem auch viel teurer. Die Reserven der schwer abbaubaren Energieträger halten bis 2073. Doch dieser Abbau hat keine Zukunft mehr. Neue Technologien werden sich durchsetzen, weil sie viel billiger sind.

Die einfach abzubauenden Uran-Ressorcen halten noch 38 Jahre. Danach wird der Abbau kompliziert und sehr kostenintensiv. Die Umwelt wird mit den notwendigen Abbaumethoden extrem belastet. Es muss mit schwerwiegenden Umweltschäden gerechnet werden. Wenn man die mittlere Laufzeit eines AKW anschaut, lohnt sich der Neubau eines AKW bei diesen Voraussetzungen eigentlich nicht mehr. Deswegen ist der weltweite Anteil an AKW-Strom seit dem Jahr 2000 von 17 auf 9 % gesunken. Niemand mit gesundem Menschenverstand investiert noch in AKW. Diese Technologie ist, obschon uns gewisse Lobbys anderes erzählen, veraltet. Wenn man den gegenwärtigen Stand von 9% des weltweiten AKW-Stroms erhalten möchte, müssten bis 2050 270 neue AKW gebaut werden. Was beim Bau eines AKW herauskommt, erfahren in diesem Moment die Briten. Ihr AKW kostet anstelle der budgetierten 18 Milliarden bereits 60 Milliarden Pfund. Damit später der Strom aus diesem AKW auch noch einigermassen bezahlbar an die Kunden gebracht werden kann, rechnet die britische Regierung mit Gesamtsubventionen von 100 Milliarden Pfund. Geld, welches die Steuerzahler berappen müssen.

Es werden kaum mehr AKW gebaut. Der Bau eines AKW ist ein reines Verlustgeschäft. AKWs werden nicht mehr profitabel arbeiten können. Keine Firma ist bereit, dieses Risiko zu tragen. Wenn ein AKW gebaut wird, muss dies durch den Staat finanziert werden. Ein bodenloses Unternehmen, welches extrem viele Steuergelder benötigt. Steuererhöhungen, damit man einigermassen bezahlbaren Strom bekommt?

Eine Grafik aus Deutschland. Es gibt Leute, welche den Atomausstieg kritisieren und sagen, dass wegen des Atomausstieges die Umwelt zusätzlich mit dem Einsatz von Kohle belastet wird. Richtigerweise sinkt aber auch der Anteil des Kohlestroms deutlich, obschon die AKW vom Netz gingen. Auch die Schweiz importiert kaum mehr Strom aus Kohleproduktion. Der Export von deutschem Kohlestroms ist auf 12% gesunken. 88% der restlichen Stromexporte gehen auf das Konto von Wind- und Solarstrom.

Die Speicherung von Strom ist eigentlich bereits gelöst. Die Speicherung erfolgt über die abgebildeten Methoden. Heimstromspeicher, portable Geräte und Elektro-Autos. Mehr braucht es nicht.

Wenn es um die Antriebsformen von Autos und LKWs geht, stehen wesentliche Fragen im Raum.

Anhand der Übersicht von Treibhausgasemissionen der unterschiedlichen Antriebstypen, gibt es eigentlich nur eine wirklich seriöse Alternative. Und das sind BEV (Batteriebetriebene Fahrzeuge). Der Strom geht direkt in die Batterie und kann mit einem hohen Wirkungsgrad genutzt werden. Während dessen Diesel, Benzin oder Erdgas einen lausigen Wirkungsgrad aufweisen und die Umwelt deutlich stärker belasten. Wasserstoff macht nur dann Sinn, wenn er mit erneuerbarer Energien hergestellt wird. Ansonsten ist Wasserstoff genauso schlecht wie fossile Energieträger. Unsere Lastwagen-Lobby, welche vor 3-4 Jahren noch Vollmundig in Wasserstoff-LKW investieren wollten, sind vermutlich bereits auf den Boden der Realität zurückgeholt worden. Wasserstoff-LKW sind nicht konkurrenzfähig. Es fahren bereits tausende Elektro-LKW (40-Tönner), welche mit einer Batterieladung 600 Kilometer weit fahren können.

Die Produktion von Batterien hatte bisher einen grossen Umwelt-Fussabdruck. Durch die neuen Techniken ist der Fussabdruck aber deutlich kleiner geworden. Moderne Batterien benötigen zb. keine giftigen und seltenen Stoffe mehr. Der Abbau seltener Erden fällt weg. Alle Bestandteile einer modernen Batterie basieren auf natürlichen Stoffen, welche umweltfreundlich entsorgt- oder wiederverwertet werden können.

E-fuels (künstlich erzeugter Treibstoff für Verbrennungsmotoren) hat eigentlich keine Zukunft. Zuerst einmal sind die Herstellungskosten enorm. Die Produktion eines Liters Treibstoff verbraucht im Schnitt 25 KW Strom. Mit dieser Strommenge fährt ein e-Auto 150 Kilometer weit. Ein durchschnittlicher Diesel benötigt 6-7 Liter auf 100 Kilometer. Für die Herstellung dieser Treibstoffmenge werden im Schnitt 150 kWh benötigt. Mit dieser Energiemenge fährt ein Elektro-Auto 1000 Kilometer weit. Während also das Elektroauto 1000 Kilometer weit gefahren ist, wurde im Vergleich erst mal der Diesel hergestellt. Der Diesel muss dann zuerst noch zur Tankstelle transportiert werden, damit man ihn für Verbrennermotoren beziehen kann. Was man ebenfalls beachten muss: während das Elektroauto nahezu Emissionsfrei fährt, stösst ein Verbrenner mit E-fuel weiterhin CO2 aus. Die Kosten für das Betanken eines Kleinwagens mit E-fuel würde ohne Steuern rund 350 Franken kosten. Mit Mineralölsteuer müsste man mit gegen 1000 Franken rechnen – für eine Tankfüllung!

Bis ins Jahr 2035 sollen weltweit 45TWh/a E-fuel hergestellt werden. Mit Betonung auf «sollen»… denn bis jetzt wurden von diesem Vorhaben erst 1% erreicht. Denn niemand will in ein Produkt investieren, welches sich kaum durchsetzen wird.

Der batterieelektrische Antrieb ist mit Abstand die effizienteste Methode. Aktuell können 70% der Energie auf die Strasse gebracht werden. Mit den neuen Batterietechniken wird man die Effizienz auf 80-85% steigern können. Die hohe Effizienz erreicht man wegen der Einfachheit. Der gewonnene Solarstrom fliesst direkt in die Batterie. Die Ineffizienz zb. von Wasserstoff (Brennstoffzelle) kommt von der extrem komplizierten Produktion. Diese Produktionsart lässt sich leider nicht verbessern. Die Schritte sind einfach vorgegeben. Mit Solarstrom muss zuerst Wasserstoff produziert und in riesigen Drucktanks gelagert werden. Von dort wird der Wasserstoff mit speziellen LKW zu den Tankstellen geliefert, welche ebenfalls riesige Drucktanks benötigen. Und erst dann kann ein Fahrzeug betankt werden. Wer also ein Wasserstofffahrzeug kauft, wird ein kleines Problem haben. Erstens wird es teuer bleiben und zweitens wird es kaum Hersteller geben, welche Wasserstoff produzieren werden. Und auch ein breites Tankstellennetz wird es nie geben. Es lohnt sich einfach nicht.

Mit der Strommenge eines Windkraftwerks (3 Megawatt/Jahr) fahren 250 e-Fuel-Fahrzeuge jeweils 25’000 Kilometer weit. Mit der selben Strommenge fahren 600 Brennstoffzellen-Autos (Wasserstoff) 25’000 Kilometer weit. Mit der selben Strommenge fahren 1600 Elektro-Autos 25’000 Kilometer weit. Die Sache ist doch klar, oder?

Auch das Auto kommt mit Batterien deutlich besser aus. Die Batterien befinden sich beim Elektroauto im Unterboden. Man hat viel Platz für die Menschen und das Gepäck. Ein wasserstoffbetriebenes Fahrzeug wird immer schwere Wasserstoff-Tanks benötigen. Ohne geht es einfach nicht. Hinzu kommt die komplizierte Technik. Ein Elektroauto ist einfacher zu bauen und bietet den Käufern viel mehr Platz und weniger Gewicht.

Der Vergleich von 2 Motoren. Der Verbennermotor eines BMW ist riesengross und besteht aus 1300 beweglichen Teilen. Der Motor eines Elektroautos ist klein und besteht aus 40 beweglichen Teilen. Spätesten beim Service oder bei der Behebung eines Defektes wird man den Unterschied auch in der Brieftasche bemerken.

Die Kosten eines batteriebetriebenen Autos sinken stetig. Die Technik entwickelt sich immer weiter. Durch neue Materialien und Herstellungsmethoden werden die Kosten immer tiefer.

China macht es vor. Bereits Mitte 2024 waren über 51% aller verkaufter Autos batterieelektrisch. Genau das ist der Grund, weswegen uns China in jeglicher Hinsicht überholt hat und immer weiter abhängen wird. Weil wir uns in Europa und im Speziellen auch in der Schweiz auf den Lorbeeren ausruhen und nicht kapieren, was um uns herum eigentlich abgeht. Europa wird zum neuen Armenhaus.

Als Vergleich Skoda. Der Verkauf von Verbrennern in China ist komplett eingebrochen.

BYD, Hyundai und viele weitere asiatische Marken bringen bereits viele elektrische Modelle auf den chinesischen Markt, welche keine 10’000 Franken mehr kosten. Wer kauft da noch einen VW ID3 für 40’000 Franken?

Reichweitenangst ist bei uns immer noch das grosse Hemmnis, auf ein elektrisches Fahrzeug umzusteigen. Der durchschnittliche Autofahrer fährt pro Tag aber nur 30 Kilometer weit. In diesem Jahr wurden bereits Elektro-Fahrzeuge mit Reichweite präsentiert, welche jener von Verbrennern in nichts mehr nachstehen.

Auch die Mähr der Sicherheit ist leider weit verbreitet. Doch im Vergleich zu Verbrennern brennen Elektrofahrzeuge 28x weniger häufig auf die durchschnittlich gefahrene Strecke.

In den letzten 10 Jahren sind die Produktionskosten von Batterien um 90% gesunken. Gleichzeitig hat sich die Kapazität der Batterien verdoppelt.

Die Ziele der Batterienforschung sind klar. Mehr Energie, schnelleres laden, noch mehr Sicherheit, längere Lebensdauer. Und bei den allerneusten Batterien kommt auch die Nachhaltigkeit ins Spiel. Sie verwenden nur noch häufig vorkommende und ungiftige Rohstoffe, welches ein einfaches Recycling ermöglicht.

Kobalt ist (oder war) DER kritische Rohstoff bei Batterien. Der Kobalt-Gehalt für eine Batterie ist in den letzten 25 Jahren jedoch extrem gesunken. Aktuell wird für die neueste Batterietechnologie kein Kobalt mehr benötigt.

Begonnen hat alles mit dem giftigen Petrolkoks. Nachher kam das ebenso giftige Naturgraphit. Vor 5 Jahren konnte man bereits ungiftiges, synthetisches Graphit herstellen und verbauen. In den kommenden Jahren wird das synthetische Graphit bereits derart ausgereift sein, dass pro Zelle eine Vervierfachung der Kapazität erreicht wird.

Seit 1990 ist die Energiedichte von Zellen um ein x-faches angestiegen

Chinesische Forscher haben sich gefragt, warum man einzelne, kleine Speicherzellen in Reihe schalten muss, wenn man doch auch grosse Zellen einbauen könnte. Die Kapazität hat sich alleine mit dieser kleinen Massnahme um bis zu 20% erhöht, während sich die Grösse des Batterienpacks um 40% verringert hat. Mehr Leistung, weniger Gewicht.

Dieses neue Design ermöglicht die Nutzung neuer Materialien.

Stand der Technik: Batterien mit 50% höherer Reichweite. Erste Fahrzeuge von BYD und CATL erreichen 1000 Kilometer mit einer Ladung.

Geeley brachte das Modell Zeekr 001 auf den Markt. Eine 140 kWj Batterie, welche über 1000 Kilometer Distanzen ermöglicht. Das Nachladen dauert je 120 Kilometer 5 Minuten.

CATL hat ein ebenso Interessantes Fahrzeug kurz vor der Einführung. Die Reichweite liegt bei 700 Kilometern. Die Batterie kann in 10 Minuten für weitere 400 Kilometer nachgeladen werden. Ein „Tankstopp“ dauert nur noch unwesentlich länger wie jener beim Verbrenner.

Die neusten Batterien haben eine Lebensdauer von 50 Jahren bei jährlich 20’000 Kilometern. Die Batterie hält für 1 Million Kilometer ohne dass es einen Leistungsverlust in der Batterie kommt.

Auch die kritischen Stoff fallen weg. Die neuen Na-Batterien sind nachhaltig, preiswert und benötigen keinen umweltverschmutzenden Abbau. Der Abbau kann überall geschehen weil die Rohstoffe überall zu finden sind.

Zusammenfassung. Es wurde in den letzten Jahren viel gejammert wegen der Umweltverschmutzung beim Abbau, wegen dem Recycling und so weiter. Doch ohne diese Entwicklung wäre man nun nicht dort, wo man jetzt steht. Bei sauberen und Effizienten Batterien. Das hat 25 Jahre gedauert. Bei den Verbrennern hat man auch nach 100 Jahren immer noch keinen umweltfreundlichen und effizienten Motor im Angebot. Wer sich jetzt noch gegen die Elektromobilität ausspricht, ist ein Ewiggestriger und wird es wohl nie kapieren.