Dem propagierten Nutzen stehen jedoch Nachteile wie hohe Batteriekosten, geringe Reichweite, lange Ladezeiten sowie schlechte diesbezügliche Infrastrukturen gegenüber. [1]

Das Interesse an alternativen Antriebskonzepten führte dazu, dass alle großen Hersteller an Hybridkonzepten bzw. Elektrofahrzeugen arbeiten. Am Anfang steht stets die Optimierung des Verbrennungsmotors. Mit zunehmender Elektrifizierung der Kraftfahrzeuge wird allerdings der Verbrennungsmotor zunehmend verkleinert. [2]

• Start/Stopp Funktion
• Bei Stillstand des Fahrzeuges wird der Verbrennungsmotor abgestellt.
• Beim Anfahren startet der Verbrennungsmotor für den Fahrer nicht merkbar automatisch und verzögerungsfrei.
• Rekuperation
• Verzögerungsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt.
• Der Elektromotor arbeitet im Generatorbetrieb und speist die Batterie.
• Boosten
• Bei Anfahr- und Beschleunigungsphasen unterstützt der Elektromotor den Verbrennungsmotor.
• Elektrisches Fahren
• In diesem Betriebszustand ist die Verbrennungskraftmaschine abgestellt.
• Das Fahrzeug wird ausschließlich elektrisch bewegt.
• Externes Nachladen
• Die Batterie des Fahrzeuges wird über ein externes Stromnetz geladen.

• hohe Energiespeicherfähigkeit,
• geringes Gewicht,
• niedriges Volumen,
• gute Haltbarkeit und
• niedriger Preis

Abbildung 1 gibt den Zusammenhang zwischen Leistungs- und Energiebedarf in Abhängigkeit vom Elektrifizierungsgrad grafisch wieder. Es ist festzustellen, dass von Micro- bis Full-Hybrid der Energiebedarf stetig aber moderat ansteigt. Plug-In-Hybride bzw. rein elektrische Fahrzeuge hingegen benötigen aufgrund der höheren, rein elektrisch zu bewältigenden Reichweite deutlich mehr Energiereserven, jedoch nicht mehr elektrische Leistung als ein Full-Hybrid.

Neben den hohen Anforderungen an die Auslegung der Batterie und die Wahl des geeigneten Elektromotors ist die Auslegung der Leistungselektronik von grosser Bedeutung für den Wirkungsgrad eines Elektrofahrzeuges. Die Leistungselektronik dient der effizienten Steuerung und Umformung der elektrischen Energie. Die technischen Anforderungen können wie folgt zusammengefasst werden. [4]

• Funktionssicherheit in einem großen Temperaturbereich
• Resistent gegen hohe Beschleunigungskräfte
• Beständigkeit gegen hohe Temperaturwechselbelastungen (von -40°C bis 150°C)
• Hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer
• Erreichen einer hohen Anzahl an Lastzyklen
• Minimierung der Verluste

• Antrieb
• Elektromotor (zentral. Radnabenmotor)
• Brennstoffzelle
• Nebenaggregate
• Energiespeicher
• Batterie (Zellen, Batterie/-management, Ladestrategie)
• Kondensator
• Wasserstofftank
• „Betankung“
• Tankstellen und Infrastruktur
• Fahrwerk
• Bremssystem
• Soundmanagement
• Lärm
• Sound
• Verkehrssicherheit
• Isolierung
• Antriebsstrang
• Getriebe
• Antriebswelle und Achsgetriebe
• Leichtbau
• Steuerungs- und Leistungselektronik
• Energie- und Thermomanagement (inkl. Klimatisierung - warm & kalt - des Innerraums)
• Design inkl. Raumkonzept und Crashverhalten

Die große Bandbreite der Mobilität führt im Bereich der Elektromobilität zu Herausforderungen, welche mit einem einzigen Konzept nicht umgesetzt werden können. Eine hohe Variantenvielfalt ist erforderlich.

Zur Frage: „Stellt die Elektromobilität die Lösung der zukünftigen Mobilität dar?“ gibt [7] eine umfassende Antwort:

Nachhaltigkeit und Klimaschutz werden nur dann verbessert, wenn 100% der Elektrizitätserzeugung eines Landes CO₂-neutral, also durch Wasser-, Wind-, oder Kernkraft bzw. solar  erfolgt.

Der Umweltschutz wird durch die Elektromobilität kaum verbessert. Zu dem Zeitpunkt, zu dem Elektrofahrzeuge in größeren Stückzahlen zur Verfügung stehen,
werden Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor zwar nicht die Nullemissionen eines Elektrofahrzeuges erreichen, jedoch im Bereich der Messgenauigkeit vergleichbar sein.

Selbst optimistische Kostenschätzungen batterieelektrischer PKW zeigen, dass die kundenseitig tolerierten höheren Anschaffungskosten nicht eingehalten werden können. Die Abschätzungen der Betriebskosten sind mit einem hohen Unsicherheitsfaktor behaftet.

Ein weiteres Kriterium für den Erfolg oder Misserfolg batterieelektrischer Fahrzeuge ist deren Benutzerfreundlichkeit. Die Tatsache, dass batterieelektrische Fahrzeuge eine Reichweite von etwa 150 km erzielen, lässt ein eingeschränktes Kaufinteresse erwarten, da die kundenseitig geforderten Reichweiten deutlich höher liegen. Fahrzeuge mit Range-Extender können hier Verbesserungen bringen.

Zudem ist derzeit die Gewährleistung von mit konventionellen Fahrzeugen vergleichbarem Fahrkomfort nur mit Einbußen im Bereich der Reichwerte möglich, da Aggregate wie Klimaanlage und Heizung elektrisch betrieben werden müssen.

Erschwerend wirkt sich aus, dass Tankvorgänge des batterieelektrischen PKW im Vergleich zum klassischen Tankvorgang Stunden statt Minuten dauern. Es ist davon auszugehen, dass dies käuferseitig nicht akzeptiert wird. Die Speicherung elektrischer Energie und die Betankung batterieelektrischer Fahrzeuge erfordern folglich noch weitreichende Entwicklungen. Die Bereitstellung der elektrischen Energie ist hingegen als gesichert zu betrachten.

Schlussfolgerung: Batterieelektrische Fahrzeuge bieten nur in Kombination mit 100% CO₂-neutraler Stromerzeugung Vorteile in den Bereichen Nachhaltigkeit, Klimaschutz und Versorgungsicherheit.

Eine Markteinführung von batterieelektrischen Fahrzeugen vor Lösung dieser und der anderen  Herausforderungen führt nicht zu den gewünschten positiven Effekten.

Eine Studie des Österreichischen Vereins für Kraftfahrzeugtechnik (ÖVK) und des Österreichischen Auto- mobil-, Motorrad und Touring Clubs (ÖAMTC), durchgeführt am Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik der Technischen Universität Wien, untersucht die Vor- und Nachteile von batterieelektrisch betriebenen Fahrzeugen gegenüber einem modernen konventionellen Diesel-PKW. [8]
Neben realen Betriebsbedingungen findet die Energiebereitstellung von Elektrizität und Dieselkraftstoff Berücksichtigung. Darüber hinaus werden die realisierbaren Reichweiten und Energiekosten ermittelt.

Dazu wurden vier aktuelle batterieelektrische PKW und ein moderner dieselbetriebener PKW untersucht:

Der Kraftstoffverbrauch und die Treibhausgasemissionen des Diesel-PKW sowie die Energieflüsse der E-PKW wurden auf einem klimatisierten Rollenprüfstand ermittelt. Durch die Bestimmung der Fahrwiderstände der Fahrzeuge, die Variation der Umgebungstemperatur (Heizen/Kühlen des Innenraumes) und das Absolvieren verschiedener Fahrsituationen (Stopp-and-Go, Innerorts, Außerorts und Autobahn) bei unterschiedlichen Fahrbahnneigungen (-2 %, 0 % und +2 %) konnte ein realitätsnaher Energiebedarf je Fahrzeug ermittelt werden.

In Ergänzung zu den Fahrzeuguntersuchungen wurden der Energiebedarf und die Treibhausgasemissionen der Energiebereitstellung (Herstellung von Elektrizität und Dieselkraftstoff) anhand von Literaturangaben berücksichtigt.

Aufgrund der unterschiedlichen durchschnittlichen Temperaturen und der abweichenden Herstellungspfade von Elektrizität und Dieselkraftstoff erfolgte die Berechnung des jährlichen Energiebedarfs und der daraus resultierenden jährlichen Treibhausgasemissionen für Österreich als auch für die Europäische Union jeweils getrennt. Weiters wurde in Stadtfahrer/-in und Überlandfahrer/-in unterschieden.

Energetischer Nutzen
Der durchschnittliche Energiebedarf für den reinen Fahrbetrieb wird in Tabelle 3 wiedergegeben. Berücksichtigt wurde dabei die Energie für das Fahren bei durchschnittlicher Fahrbahnneigung, für die Klimatisierung des Fahrzeuginnen-raumes (Heizen und Kühlen in Abhängigkeit von der durchschnittlichen monatlichen Umgebungstemperatur) und für die Lade- bzw. Entladeverluste der Hochvoltbatterie.

Der Energiebedarf für den Fahrbetrieb eines E-PKW liegt in einer europäischen Stadt bei 53 % eines Diesel-PKW. Bei dieser Betrachtung lässt sich der energetische Vorteil batterieelektrischer Fahrzeuge im reinen Fahrbetrieb erkennen.

Klimatischer Nutzen
Die durch den Fahrbetrieb und die Energiebereitstellung emittierten Treibhausgasemissionen (als CO₂-Äquivalent) liegen in Österreich aufgrund des hohen regenerativen Energieanteiles in der Stromerzeugung für den städtisch betriebenen E-PKW bei 38 % des Diesel-PKW. Auf europäischer Ebene ist der darstellbare Vorteil mit 83 % deutlich geringer.
Tabelle 5 gibt hierzu einen Überblick. Auch hier gilt es festzuhalten, dass die Fahrzeugproduktion und im Speziellen die Herstellung der Hochvoltbatterie nicht berücksichtigt wurde.

Reichweite und Komfort
Bei einer durchschnittlichen Fahrweise und einer geringen Fahrbahnneigung können die in Tabelle 6 dargestellten Reichweiten realisiert werden.
Der Betrieb der Klimaanlage bei einer Umgebungstemperatur von +30 °C reduziert die Reichweite durchschnittlich um 14 %. Durch die Beheizung des Innenraumes bei einer Umgebungstemperatur von 0 °C erfolgt eine Reichweitenreduktion von durchschnittlich 27 %.

Energiekosten
Die Energiekosten des E-PKW (für den Endkunden) sind aufgrund der aktuellen Steuern und Abgaben für Elektrizität bzw. Dieselkraftstoff geringer als jene des Diesel-PKW.
Eine von Steuern und Abgaben bereinigte Betrachtung zeigt jedoch einen Kostennachteil für E-PKW im Stadtverkehr auf.
Die Anschaffungskosten eines E-PKW liegen auch mittelfristig über den kundenseitig tolerierten Mehrkosten. Bei einer späteren Großserienproduktion muss mit Mehrkosten von über € 6.000.- gerechnet werden [7]. Derzeit liegen die Mehrkosten der uns bekannten, verfügbaren E-PKW bei rund dem Doppelten von vergleichbaren, konventionellen PKW.

Was erwartet potentielle Kunden, wenn sie einen batterieelektrischen PKW kaufen?

• Die Anschaffungskosten liegen auch mittelfristig über den kundenseitig tolerierten Mehrkosten. Derzeit muss mit dem doppelten Preis, verglichen mit einem konventionellen PKW gerechnet werden.
  
  
• Die Energiekosten für den Betrieb eines E-PKW sind bei den aktuellen Steuern und Abgaben auf Elektrizität bzw. Dieselkraftstoff geringer als jene eines Diesel-PKW.
  
  
• Die Reichweite der untersuchten, derzeit regulär im Handel erhältlichen E-PKW ist verglichen mit herkömmlichen Fahrzeugen stark begrenzt und von der Umgebungstemperatur abhängig. Eine Änderung dieses Umstandes ist auch längerfristig nicht zu erwarten.
  
  
• Laden und Komfort
  Wesentlich für den Betrieb bzw. die Aufladung des E-PKW ist eine Strom-Steckdose im Nahebereich des Fahrzeugparkplatzes. Der Batterieladeprozess macht dabei eine zusätzliche technische Manipulation (An- und Abstecken) erforderlich.
  
  
• Klimawirksamkeit und Energiebedarf
  Wird ein E-PKW in einem Land betrieben, welches im Bereich der Energiebereitstellung einen hohen regenerativen Anteil aufweist (wie z.B. Österreich) können mit einem E-PKW sowohl der Energiebedarf als auch die Treibhausgasemissionen dieses Landes reduziert werden.
  
  Betrachtet man die gesamte Europäische Union, so ist kaum ein Vorteil zu sehen. In Ländern mit einem geringen regenerativen Energieanteil, niedrigen durchschnittlichen Temperaturen oder hohen Fahrleistungen bei mittleren Geschwindigkeiten kann der Diesel-PKW sogar einen geringeren Energiebedarf bzw. geringere Treibhaus-gasemissionen aufweisen.

Die detaillierten Datensätze dieser Studie stehen aufgrund des Umfanges auf der Homepage www.oevk.at zum Download bereit. Ein Direktdownload ist unter folgendem Link möglich: http://www.xn--vk-eka.at/aktuelles/2012/bev_data.pdf. Die Studie ist beim Österreichischen Verein für Kraftfahrzeugtechnik (ÖVK), www.oevk.at auf Anfrage erhältlich.