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  • Publizist und Freier Dozent, von Hause aus Ingenieur sowie gelernter Mechaniker und gelernter Maurer, Querdenker, Naturfreund und -nutzer, technisch interessiert aber auch technikkritisch, glaube nicht alles was mir erzählt wird.
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Andreas Quiring  

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Biohof-Gemeinschaft Baum des Lebens

4. April 2011 1 04 /04 /April /2011 13:58

Feinstaub-Panik, CO2-Ablasspredigten, NOX-Geschrei, ein Deutscher Wald, der aufgrund von saurem Regen schon gar nicht mehr da sein sollte – alles das hatte und hat in hohem Maße mit unserem liebsten Spielzeug, dem Auto zu tun. Hat der Verbrennungsmotor, der universelle Antrieb des 20. Jahrhunderts im neuen Jahrtausend ausgedient?

     Vor Jahren ging hier bei uns in der Region eine Zeit lang das große Hosensausen herum. Bei Daimler hatte man etwas über Wasserstofftechnolgie verlautbaren lassen und nun sah man das Ende des Verbrennungsmotors und der herkömmlichen Automobiltechnik gekommen. Da es hier einige Autozulieferer gibt, sah der hiesige Mittelstand schon – angeblich – seine Felle davon schwimmen und versuchte, mit Panikmache die Löhne bei den Metallverarbeitern zu drücken. So lächerlich oder noch besser gesagt, grotesk dieser buchstäbliche Sturm im Wasserglas war, ist es doch interessant, die Frage zu stellen, ob und welche Rolle der Verbrennungsmotor bei der zukünftigen Nutzung regenerativen Energiequellen spielen wird.

   Was offiziell der Umwelt schadet und was nicht, hängt leider nicht nur von naturwissenschaftlichen Fakten, sondern auch von Politik und Ideologie ab – und dahinter stecken bei genauem Hinsehen wirtschaftliche und machtpolitische Interessen. Es ist beispielsweise recht interessant, dass der Dieselmotor just zu der Zeit vom Umweltwunder zum Umweltmonster mutierte, als er sich vom schwerfällig vor sich hin nagelnden Bauerntriebwerk zu einer Maschine entwickelt hatte, die es in puncto Komfort und Fahrleistungen durchaus mit den Aggregaten Ottonischer Funktionsweise aufnehmen könnte. Jeder vernünftige Mensch hätte seit dieser Zeit den Diesel als Antrieb für sein neues Auto zumindest ernsthaft erwogen und ein großer Teil hätte sich wohl auch dafür entschieden.

Der böse Diesel

   Mit den modernen Turbo- und Common-Rail-Dieselmotoren können Dieselautos spritzig sein wie es früher nur flotte Benziner waren, brauchen jedoch wesentlich weniger (und meist billigeren) Kraftstoff. Von den früheren Unbillen, denen der Dieselpilot ausgesetzt war, ist lediglich noch der gegenüber Ottomotoren deutlich kernigere Klang geblieben. Der ideale Antrieb für ein privates Personenbeförderungsmittel also. Doch just, als es so weit war, stellte man sonderbarerweise urplötzlich fest, dass der hochgelobte vermeintliche Umweltfreund eine böse Dreckschleuder sei, die argen Dieselruß erzeuge und das auch noch in Form von schlimmem, schlimmem Feinstaub.

   Wenn es darum geht, uns etwas Gutes zu tun, bewegen sich Politik und Bürokratie bekanntlich sehr, sehr behäbig. Selbst wenn das Verfassungsgericht den Regierigen ausdrücklich aufgibt, eine gesetzliche Regelung zu schaffen oder zu modifizieren, um grundrechtswidrige Zustände zu beheben, mahlen die Mühlen des Staates sehr, sehr langsam und so lange bleiben verfassungswidrige Zustände wie etwa die unsäglichen Hartz-VI-Regelungen eben bestehen – zum Nutzen aller Beteiligten – bis auf die Betroffenen, versteht sich. Anders, wenn es gilt, dem Bürger auf Geheiß irgendwelcher Lobbies in die Tasche zu grapschen: Als die Mär vom bösen, bösen Dieselaggregat aufkam, ward flugs eine Strafsteuer auf Selbstzünder-Automobile erdacht und zurecht gezimmert, welche den wirtschaftlichen Vorteil, den Dieselautos dem Autler gebracht hätten, wieder zunichte machte.

   Ein großer Schelm, dem auffällt, dass dies auch etwa zu der Zeit geschah, als immer mehr Güter mit LKW auf der Straße transportiert wurden. Und ein noch größerer Schelm, wer es wagt zu fragen, warum bis in allerjüngster Zeit nie die Rede von den Unmengen von Dieselruß aka krebserregendem Feinstaub war, den doch die mit Dieselmotoren ausgerüsteten LKW in die Luft blasen müssen, wenn die Geschichte stimmt, aufgrund derer man bis heute noch Diesel-PKW-Fahrern unverschämt tief ins Portemonnaie langt.

Nicht nur der Diesel

   Erst in jüngster Zeit ist auch der LKW-Diesel im Hinblick auf Feinstaub ein wenig ins Gerede gekommen. Wohl, weil sich das nun nicht mehr so gut vermeiden lässt, nachdem man nun auch den Otto-Motor als bösen Feinstaub-Emittenten ausgemacht hat und mehr und mehr aus den Städten verbannt. Besonders schlimm sind die Zweitakter dran, die ja ihr Schmieröl zu bläulichem Dunst verkokeln, wie es die bösen Tabakraucher mit ihrem Qualmkraut tun.

   Aber im Sinne der reinen Lehre sollen auch viertaktende Mopeds von der Straße verschwinden. Allen Ernstes wird mittlerweile gefordert, kleine Zweiräder nur noch mit Elektromotor zu erlauben. Nicht nur, dass nach dem Willen der vergreisten und verspießerten Althippies von den Grünen künftig nur noch elektrisch betriebene kleine Zweiräder eine Allgemeine Betriebserlaubnis erhalten sollen, nein, sie wollen irgendwann auch den bereits vorhandenen Mopeds das Knattern verbieten.

   Dass dies fast schon verfassungswidrig ist, weil es genau genommen ein Eingriff in die Eigentumsrechte der Besitzer von mit Zerknalltreiblingen angetriebenen Mopeds und Rollern ist, wird unsere ehemals langhaarigen Weltverbesserer kaum anfechten. Schließlich haben die ehemals im Plenarsaal turnbeschuht Strümpfe strickenden Friedensbewegten die Regeln des großen Spieles Politik und Wirtschaft schon längst gelernt und genehmigen auch schon einmal einen Kriegseinsatz der Bundeswehr, wenn es dem Erhalt der Koalition und damit von einträglichen Mandaten und Ministersesseln dient.

Ist der Elektroantrieb die Lösung?

   Elektroautos und -zweiräder sind bei genauem Hinsehen eine erstklassige Pfründe für die Industrie: Wer sich ein solches Gerät kauft, lacht natürlich zunächst wie eine Gummihexe, da er sein Vehikel kostengünstig an der Steckdose in der heimatlichen Hütte betankt. Doch die spätere Gesichtsverlängerung ist bereits vorprogrammiert: Akkus leben nicht ewig und sind teuer. Das sollte eigentlich jeder wissen, der ein Kraftfahrzeug hat, denn bereits eine ganz gewöhnliche Autobatterie für Parklicht und Starter kostet allerhand und eine, die per Elektromotor das ganze Auto in Bewegung setzen und einige Stunden durch die Gegend fahren lassen kann, natürlich umso mehr.

   Wie da die Bilanz über ein Auto- oder Rollerleben aussieht, wird sich zeigen, wenn die heute bereits verkauften Exemplare in die Jahre gekommen sein werden. Ich vermute: Erfreulich – aber für die Industrie, nicht für den Verbraucher. Eine weitere herrliche Abzockmöglichkeit besteht darin, die Batterien bei den allfälligen neuen Modellen ein wenig zu verändern (natürlich durch Verbesserungen zum Wohle des Kunden), so dass man nach einigen Jahren ein neues Fahrzeug kaufen muss, weil es für das alte, bis auf den ausgelutschten Akku noch vollständig intakte, keine Batterien mehr gibt. Von der Umweltbilanz unter Einbeziehung von grauer Energie und Schadstoffbelastung aus Produktion und Entsorgung – die Akkuherstellung ist mit allerhand giftigen Stoffen verbunden und alte Akkus sind bekanntlich Sondermüll – wollen wir erst gar nicht reden.

     Akkus sind nicht nur teuer und gemessen an anderen Maschinenelementen kurzlebig, sondern auch schwer. Man soll ja niemals nie sagen, aber vorerst ist die Speicherung von elektrischer Energie noch an Masse gebunden. Alltagstaugliche Elektromobile hätte es bereits vor hundert und mehr Jahren gegeben, wenn das Problem mit dem Akku nicht wäre. Das ließ die verschiedenen Modelle, die immer wieder einmal auftauchten und die meist an sich auch einwandfrei liefen, regelmäßig scheitern. Dieses Problem wurde bis heute nicht gelöst und wird wohl auch nicht wirklich gelöst werden, bis hier etwas ganz Neues entdeckt wird.

Und der Wasserstoff?

   So etwas ganz Neues zum Speichern von elektrischer Energie hätte die Wasserstofftechnologie sein können: Es ist bestechend elegant,einfach und naheliegend, mit Hilfe elektrischer Energie Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten und später wieder zu Wasser zu verbrennen, um die so gespeicherte Energie zurückzugewinnen. Das könnte eine gute Lösung sein. Um aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrischen Strom zu machen, braucht man noch nicht einmal eine Wärmekraftmaschine und einen Dynamo: Eine Brennstoffzelle ist viel einfacher und mit dem von ihr erzeugten Strom könnte man auch wieder einen elektrischen Fahrzeugantrieb speisen.

   Der Haken der ganzen schönen Sache besteht darin, dass der Wasserstoff nicht so will wie wir: Sein Molekül ist so klein, dass es sich nicht einsperren lässt und sogar bei sehr dichten Werkstoffen wie Eisen durch das Gefüge kriechen und so aus dem Behälter entfleuchen kann. Dadurch geht nicht nur wertvolle Energie verloren, sondern es entsteht auch Explosionsgefahr. Abhilfe ist aufwendig, teuer und – man wird es erraten haben – wiederum mit zusätzlichem Gewicht verbunden, was natürlich den Gewichtsvorteil des Wasserstofftanks gegenüber den Akkumulator mindert.

Der gute, alte Verbrennungsmotor

   Mit Hilfe von Brennstoffzellen kann man nicht nur Strom aus Wasserstoff machen, sondern z.B. auch aus Erdgas. So bestechend einfach diese Technologie auch ist, wirklich alltagstauglich scheint sie noch nicht zu sein: Die schon recht verbreiteten und bewährten Erdgasfahrzeuge nutzen in aller Regel herkömmliche Verbrennungsmotoren mit Hubkolben.

   Der Verbrennungsmotor nach Otto oder Diesel ist eigentlich ein kinetisches Unding, zumindest jedoch ein Anachronismus. Wie eine Kolbendampfmaschine aus längst versunkenen Zeiten besitzt er jede Menge hin- und hergehende Massen, was eigentlich nicht sein soll. Kinetisch besser ist es, wenn die sich in einer Maschine bewegende Massen nicht oszillieren sondern rotieren. Turbinentriebwerke konnten sich jedoch noch nicht durchsetzen, wohl vor allem auch wegen den hohen Drehzahlen, mit denen sie laufen.

   Auch dem Kreiskolben- oder Wankelmotor blieb der große Durchbruch bislang versagt. Abgesehen davon, dass auch er oszillierende Massen nicht vollständig vermeidet, da sein Kolben nicht wirklich kreist, sondern auf einer unrunden Bahn durch die Kammer hampelt, wirft er in der Praxis fertigungstechnische und Haltbarkeitsproblem auf. Zunächst sind sein Kolben und die Kammer nicht rund, sondern haben Konturen, sie man eigentlich erst mit moderner CNC-Technologie so ohne weiteres herstellen kann. Richtig schön maß- und formgenau lassen sich nun halt einmal am besten drehrunde Teile erzeugen – so wie etwa Kolben, Kolbenringe und Zylinderbohrungen eines traditionellen Hubkolbenmotors. Frühere Wankelfahrzeuge scheiterten auch am Problem, die Kolbenkanten gegen die Kammerwand abzudichten.

   So ist der gute, alte Hubkolbenmotor nach Diesel oder Otto, im Zwei- oder Viertaktverfahren arbeitend, derzeit immer noch die beste Lösung, wenn es darum geht, mechanische Arbeit mit Hilfe von brennbaren Gasen oder Flüssigkeiten zu erzeugen, vor allem, wenn damit Fahrzeuge angetrieben werden sollen. Wie flexibel er ist, zeigt sich nicht zuletzt an den Holzvergasern, mit deren Hilfe man zwar unter allerhand Unannehmlichkeiten, aber immer hin eben doch, mit ganz gewöhnlichem Holz Auto fahren kann.

   Mit brennbaren Gasen und Flüssigkeiten lässt sich Energie in verhältnismäßig wenig Masse speichern, wobei für Fahrzeuge Flüssigkeiten am einfachsten zu handhaben sind. Nicht umsonst waren es der Benzin- und später auch der Dieselmotor, die das Auto zum problemlos zu handhabenden individuellen Verkehrsmittel machten.

Heute und und Zukunft  

   Mittlerweile existieren aber auch einsatzfähige Techniken für den Betrieb von Fahrzeugen mit Gas. Andererseits lassen sich aus dem nachwachsenden Rohstoff Biomasse brennbare Flüssigkeiten und Gase erzeugen. Die Techniken, Ethanol und Methan (also Biogas) herzustellen, sind bereits verfügbar und technisch gar nicht anspruchsvoll. Die Stoffe selbst haben sich als Treibstoffe bewährt, wobei das Methan meiner Ansicht nach derzeit noch die Nase vorn hat: Der Alkohol hat zwar den Vorteil, flüssig und damit leicht handhabbar zu sein, ist aber wenig effizient: Nur Zucker und indirekt Stärke lassen sich zu Ethanol vergären, außerdem kostet es Energie, es aus der vergorenen Maische zu destillieren. Zu Methan kann aber auch die Zellulose werden, die den größten Teil von Biomasse aus Pflanzen ausmacht und es entsteigt der Gärplempe im Bioreaktor von selbst als im Prinzip bereits verwendbares Gas.

     Mittlerweile sind jedoch auch flüssige Brennstoffe aus Biomasse in Sicht. Man kann prinzipiell aus Methan natürlich längerkettige Kohlenwasserstoffe, also Benzin und Diesel synthetisieren, was jedoch aufwendig ist. Es wird aber mit genetisch veränderten Mikroorganismen experimentiert, die aus Pflanzenmasse solche Kohlenwasserstoffe erzeugen. Es klappt bereits mit Zucker, Ziel ist aber, auch Zellulose zu Benzin oder Diesel verarbeiten zu können - etwa durch eine der "Benzingärung" vorgeschaltete Aufspaltung der Zelluloseketten in kleinere Zuckermoleküle.

   Eine weitere Technik, an der geforscht wird, besteht darin, mit Hilfe von Elektrizität aus CO2 und Wasser Kohlenwasserstoffe zu erzeugen. Diese Technologie wären dann gleichzeitig Lösungen für das Problem der durch das Wetter bedingt schwankenden Stromerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie und für das, den Strom aus diesen Energiequellen zum Antrieb von Fahrzeugen zu nutzen. Auch mit der Herstellung von Brennstoffen aus CO2 und Wasser mit Hilfe von Sonnenlicht wird experimentiert, was ebenfalls gleichzeitig das Problem der schwankenden Verfügbarkeit der Sonnenenergie lösen würde.

   Bei all diesen Technologien hat vorerst der gute, alte Hubkolben-Verbrennungsmotor weiterhin seine Aufgabe: Er verwandelt die so gewonnenen Brennstoffe in mechanische Arbeit für den Antrieb von Fahrzeugen oder Dynamomaschinen. Wie es also aussieht, wird er auch bei der Nutzung von regenerativen Energiequellen seine Bedeutung vorerst behalten. Er wird sogar eher an Bedeutung gewinnen, denn zu den weiterhin in Kraftfahrzeugen verbauten Zerknalltreiblingen werden weitere in Blockheizkraftwerken eingesetzten Maschinen hinzukommen, welche die aus Biomasse oder CO2 erzeugten Kohlenwasserstoffe verstromen.

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Kommentare

Elektriker 08/30/2012 16:08

Mein "gedachtes" Elektroauto mit einem Verbrauch von 15 kWh/100km hat keinen Motor mit 7,5kW, sondern die durchschnittliche aufgenommene Leistung nach deiner Rechnung wäre 7,5kW. Natürlich braucht
ein Elektroauto wie ein Verbrennungsmotorauto für Beschleunigungsvorgänge und für hohe Geschwindigkeiten einen höhere Leistung.

Der Stromverbrauch von 15 kWh/100km bezieht sich übrigens auch auf kein "gedachtes" Auto, sondern ist die Realität in der Praxis. Z.B. von dem Elektroauto Mitsubishi I-Miev mit 49 kW Motor, welches
seit fast 2 Jahren in Deutschland auf dem Markt ist mit einem Normverbrauch von 13,5 kWh/100km. Hier die realen Stromverbräuche von dem Fahrzeug, welche meine etwas aufgerundeten 15 kWh/100km
bestätigen:

http://http://www.spritmonitor.de/de/uebersicht/31-Mitsubishi/0-Alle_Modelle.html?fueltype=5&vehicletype=1&powerunit=2

Ich stimme dir voll zu, dein sogenanntes Windgas muß man aus überschüssigen Strom machen. Nur hat man damit schlichtweg ein Mengenproblem.

Nehmen wir mal an man möchte die 50 Millionen Autos in Deutschland auf Elektroantrieb umstellen. Bei einer durchschnittlichen Fahrstrecke pro Jahr von 13.000 km und meinen genannten 15 kWh/100km
ergibt das ein Gesamtverbrauch von rund 100 TWh im Jahr. Mit einem mit Windgas betriebenen Verbrennungsmotor ist es das 10fache, also 1000 TWh.

Der gesamte Stromverbrauch in Deutschland beträgt im Jahr rund 600 TWh, der von den privaten Haushalten 200 TWh.

Von woher soll den der zusätzliche Strom von 1000 TWh kommen? Das geht schlichtweg nicht!!! Die zusätzlichen 100 TWh von den Elektroautos sind auch schon eine Menge Holz, aber schulterbar.

Dein Windgas ist ansich eine gute Idee. So wie E10 grundsätzlich auch eine gute Idee ist. Nur hat beides ein Mengenproblem, weil ein ineffizienter Verbrennungsmotor viel zu verschwenderisch mit der
Energie umgeht.

Übrigens, Elektroautos stehen am Tag durchschnittlich über 23 Stunden ungenutzt herum. In dieser Zeit können sie bei Bedarf grundsätzlich dann geladen werden, wenn überschüssiger Strom zur
Verfügung steht. Dazu ist ein Lastmangement erforderlich, welches man grunsätzlich mit den seit Jahrzehnten im deutschen Stromnetz üblichen Rundsteuerempfänger (üblich bei Nachtspeicherheizungen,
Wärmepumpen, ...) realisieren könnte.

Fokko 09/01/2012 12:30



Darauf gehe ich hier nicht weiter ein, damit sich das nicht so zersplittert. Siehe dazu meine Antwort auf Deinen letzten Kommentar zum Artikel "Elektromobilität – eine alltagstaugliche
Technologie?"




Elektriker 08/28/2012 19:49

Verbrennungsmotore haben in der Praxis Wirkungsgrade um die 35%, sofern man sie im optimalen Arbeitspunkt betreibt. Im Auto kommt man damit auf Wikrungsgrade um die 15-18%, aufgrund Teillastbetrieb
etc.

Wenn man jetzt noch aus Strom über den Umweg Wasserstoff Methan machen möchte, dann wird man optimistisch überschlagen in der Praxis dazu schwerlich über Wirkungsgrade von 40% kommen.

Mit den Gasverbräuchen von Autos kenne ich mich jetzt nicht so aus, aber ein sparsamer Benziner braucht ungefähr 6 Liter/100km. Das entspricht einem Brennwert von 60 kWh. Mit den 40% Wirkungsgrad
von der Umwandlung Strom ==> Methan ist man bei 150 kWh/100km elektrischer Strom.

Ein typisches Elektroauto braucht 15 kWh/100km elektrischer Strom.

==> Es liegen schlichtweg 1000% Differenz bezüglich der Energieeffizienz zwischen einem Elektroauto und einem aus Strom gewandelt betriebenden Gas-Verbrennunfsfahrzeug.

So ineffizient kann man in Zukunft mit Strom nur in Ausnahmefällen (überschüssiger Strom) umgehen. Nicht aber den Betrieb von 50.000.000 Autos in Deutschland damit bewerkstelligen. Deshalb ist der
Verbrennungsmotor ein Auslaufmodell, welcher abgesehen von Nischenanwendungen keine Überlebenschance mehr hat.

Fokko 08/29/2012 12:40



Nette Rechnung. Zugegeben. Aber sie hat halt zwei entschdeidende Denkfehler: Erstens wird Elektromethan - und genau das ist ja der eigentliche Sinn der Sache - aus Strom gemacht, der sonst nicht
hätte genutzt werden können, weil der Wind zu einer Zeit weht, zu der man den Strom gerade nicht brauchen kann und der daher sozusagen Bonus ist. Windstrom ist vom Prinzip her spottbillig und hat
lediglich den Nachhteil, dass er eben nicht immer dann da ist, wenn man ihn braucht und oft anfällt, wenn man ihn nicht gebrauchen kann. Da aber Windstrom billig und in fast beliebiger Menge zu
gewinnen ist, kann man den zugegebenerweise nicht geade berauschenden Wirkungsgrad der Windgaserzeugung verschmerzen.    


Zweitens galten die von dir genannten Vorteile des Elektroautos schon immer auch für ein mit auf konventionelle Weise hergestelltem Strom betriebenen Elektroauto gegenüber einme Benzin- oder
Dieselauto. Trotzdem konnten sich Elektroautos bisher nicht durchsetzen und zwar aufgrund der Unzulänglichkeit der Akkus, die bislang entgegen allem Hype bis heute nur graduell vermindert werden
konnte, ohne dass es eine wirklichen prinzipiellen Durchbruch gegeben hätte.


Und was obendrein bei Rechnungen zugunsten des Elektroautos stets geflissentlich übersehen wird, sind die graue Energie in den sehr kurzlebigen Akkus sowie die anderen Ressourcen die für ihre
Herstellung benötigt werden und die dabei ebenfalls entstehenden Umweltbelastungen. Für die Wasserstoff/Brenstoffzellentechnik gilt zum Teil, was für die Akkus gilt - schwer und teuer - aber auch
teilweise das, was du der Wingastechnik vorwirfst: Der schlechte Wirkungsgrad nämlich.


Und dann schließlich noch zu Deiner Rechnung: 15 kw/h auf 100/km würde, wenn man von einer Durchschnittsgewschwinigkeit von 50 km/h ausgeht bedeuten, dass man in der Stunde 7,5 kw/h verbraucht
also nach Adam Riese in Deinem gedachten Fahrzeug einen Motor von 7,5 kW, also 10 PS hat. Autos die 6 l/100 km verbrauchen haben heute in der Regel aber ein  mehrfaches an Motorleistung,
auch wenn da natürlich auch nicht immer alle Pferde gleichzeitig laufen. Ehrlich gesagt, ist Deine Rechnung also unseriös. 


Wie man es also dreht und wendet, bleibt es dabei: Solange es keinen wirklichen Durchbruch bei der Stromspeichertechnik gibt, nämlich zu leichten, schnell ladbaren und billigen Akkus, ist die
Elektromobilität - abgesehen von E-Fahrräden und vielleicht noch E-Mofas und E-Rollern - ein totgeborenes Kind.


Und selbst mit einer bahnbrechenden Akkutechnik bleibt das Problem der Versorgung mit dem notwendigen Strom, der ja bei einer Vollelektrifizierung des Kraftverkehrs ungefähr dem Energieverbauch
der privaten Haushalte entspräche und daher einen gewaltigen Netzausbau erforderlich machen würde.             


 



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