Pros & Cons: Facts about electric mobility

What is the carbon footprint? How long does the battery last? Where does the electricity come from? For some, electric cars are ecologically necessary, while others primarily link problems with them. Everyone should know these arguments and facts. #SAFETYINSIGHTS spoke with the eMobility Expert/Trainer Robert Meffert (Owner Brawema GmbH)

#SAFETYINSIGHTS: How environmentally friendly are e-cars?

Robert Meffert: This question is difficult to answer. Based purely on locally generated emissions, electric cars will be more environmentally friendly than classic vehicles with combustion engines. In the overall balance i.e. considering the complete development process from raw material extraction to the disposal of the vehicle, the possibility of recycling vehicle parts and the consumption of operating materials, you will probably come to similar results; i.e. Both types of drive are equally environmentally friendly or only polluting in their own way. It would currently be dubious to say that all electric cars can currently be charged 100% climate-neutral. In addition, there is the largely extremely environmentally harmful raw material extraction of cobalt and lithium, which is often left out in the discussions about electric vehicles.

#SAFETYINSIGHTS: Do you get far enough in everyday life?

Robert Meffert: In the average commuter operation, there will be no restrictions with an electric car today - despite different ranges in summer and winter operation. Frequent and long-distance drivers as well as handicraft businesses that e.g. need a continuously available 3.5 t vehicle with a trailer hitch will not switch to electric vehicles any longer due to the different or too short ranges in winter and summer operation. In addition to the significantly higher costs, the restrictions are simply too great.

#SAFETYINSIGHTS: Are there enough charging stations in Germany?

Robert Meffert: Definitely no! The problem, in addition to the insufficient number, is that the charging times for the vehicles are too long - there are hardly or too few charging stations that allow fast charging. I am talking about at least 50 kW charging power in order to be able to bridge longer distances reasonably. An example: To charge an electric car with a battery of 50 kWh (realistic range about 250 km) to 80% with an 11 kW charger, it takes about 3.6 hours. With a 50 kW charger this is still 48 minutes. However, this 80% is only sufficient for a range of around 200 km. In order to charge a range of approx. 100 km, it takes around 1.5 hours with an 11 kW charger - approx. 20 min with a 50 kW charging station. In order for the electric car to prevail, we need new technology, such as high-performance charging with 400kW +.

#SAFETYINSIGHTS: Where should the electricity come from? Are the networks breaking down?

Robert Meffert: The German power grid is coping well with the current number of electric vehicles. However, the supply must be viewed at the European level in the European network (formerly UCTE). With the market penetration of electric vehicles, the power grid must grow and, above all, be modernized. Since electric vehicles currently have rather long charging times and are preferably charged at home in the evening, they increase the nightly base load, whereas the excess peak load generated during the day while the vehicle is parked in the company car park cannot be used sensibly. It would therefore make sense to recharge the vehicles throughout the day, e.g. during working hours. However, this is associated with considerable investments by the power of the EVUs and network operators and these investments are definitely added to the electricity price.

#SAFETYINSIGHTS: How long does the drive duration last?

Robert Meffert: The manufacturers currently give up to 8 years of warranty on their batteries - if only to take away the worry of subsequent costs for customers. In general, vehicle manufacturers tend to calculate when a vehicle is economically used and should be returned to the recycling process. These target values, which are already available for vehicles with internal combustion engines, are also to be achieved for electric vehicles. Realistically speaking, e-vehicles are not likely to have as long a lifespan as we may be used to with the classic combustion engine. This is currently due to the high repair costs of the installed electronics.

#SAFETYINSIGHTS: How expensive is a battery defect?

Robert Meffert: Are we now talking about the cells or the modules installed? If the high-voltage battery has to or should be replaced by a new one after the guarantee period, this will be a total loss of the vehicle economically (assuming the current costs). However, the trend is towards repairing the battery, which only works under certain conditions. For example, it makes no sense to combine new modules / cells with old modules / cells. It's like the brake discs and brake pads - you can't just swap one side. Other components of the battery e.g. the BMS, contactors, fuses etc. can of course be replaced depending on the battery concept.

#SAFETYINSIGHTS: Where to put the drive batteries?

Robert Meffert: Due to the sheer size, weight and stored energy of the high-voltage batteries, disposal via the classic collection points does not work. For this purpose, the logistics for safe removal, reprocessing or recycling as well as the corresponding material flows for the recovery of the raw materials have to be developed. In fact, even if there are official disposal companies, disposal is not regulated uniformly at the EU level, let alone outside of Europe. In some cases, this also involves legal questions as to who where and when is responsible in the entire disposal process for the HV battery. The vehicle manufacturers usually have individual contracts with disposal companies in the respective countries - whoever places a product on the market is also responsible for the disposal of the product. This means that the customer does not stay on the battery or the disposal costs

#SAFETYINSIGHTS: Are there enough lithium and cobalt?

Robert Meffert: I honestly cannot answer this question competently. The question is rather whether environmental and ethical aspects and thus also economic aspects can be used to produce lithium and cobalt in this way, or whether recycling or completely different solutions have to be used. There are positive developments here to perhaps be able to do without lithium and cobalt in the future.

#SAFETYINSIGHTS: Do you only see it as a bridge solution to hydrogen power?

Robert Meffert: No. I think there will be mobility concepts with different drives in the future. Here you also have to distinguish for what purpose the corresponding vehicle or drive concept is used and where it is used, e.g. Country or city or maybe even on the water. In addition to purely electric drives, which will always achieve better efficiency than fuel cell drives, the latter will also prevail in heavy-duty and long-distance operation. But the modernized internal combustion engine operated with synthetic fuels and in combination with an electric motor, i.e. hybrid drive, will also be part of the locomotion strategy and will accompany us for a long time.

Thank you, Robert Meffert, for this short but very insightful interview!

#SAFETYINSIGHTS

Deutsche Version

Pro & Contra: Fakten zur Elektromobilit?t

Wie ist die CO?-Bilanz? Wie lange h?lt der Akku? Wo kommt der Strom her? Für die einen sind Elektroautos ?kologisch notwendig, andere verknüpfen damit vor allem Probleme. Diese und weitere Fragen hat #SAFETYINSIGHTS mit dem eMobility Experten/Trainer Robert Meffert n?her beleuchtet (Inhaber Brawema GmbH)

SAFETYINSIGHTS: Wie umweltfreundlich sind E-Autos?

Robert Meffert: Diese Frage ist schwer zu beantworten. Rein auf die lokal erzeugten Emissionen bezogen, werden E-Autos umweltfreundlicher sein, als klassische Fahrzeuge mit Verbrennungsantrieb. In der Gesamtbilanz d.h. unter Betrachtung des vollst?ndigen Entstehungsprozesses von der Rohstoffgewinnung bis zur Entsorgung des Fahrzeugs, der M?glichkeit Fahrzeugteile zu recyceln sowie Verbrauch der Betriebsstoffe, wird man wohl auf ?hnliche Ergebnisse kommen; d.h. beide Antriebsarten sind gleich umweltfreundlich oder umweltsch?dlich nur jedes auf seine Weise. Es w?re derzeit unseri?s zu sagen, dass alle E-Autos zur Zeit zu 100% klimaneutral geladen werden k?nnen. Hinzu kommt die zum gro?en Teil extrem umweltsch?dliche Rohstoffgewinnung von Kobalt und Lithium, die bei den Diskussionen um E-Fahrzeuge als Thema gerne ausgelassen wird.

#SAFETYINSIGHTS: Kommt man im Alltag weit genug?

Robert Meffert: Im durchschnittlichen Pendler-Betrieb wird man mit einem E-Auto heute keine Einschr?nkungen haben - trotz unterschiedlicher Reichweiten im Sommer- und Winterbetrieb. Viel- und Langstrecken Fahrer sowie Handwerksbetriebe, die z.B. ein laufend verfügbares 3,5 t Fahrzeug mit Anh?ngevorrichtung ben?tigen, werden gerade wegen der unterschiedlichen oder auch zu kurzen Reichweiten im Winter- und Sommerbetrieb eher l?nger nicht auf E-Fahrzeuge umsteigen. Neben den deutlich h?heren Kosten sind die Einschr?nkungen einfach noch zu gro?.

 SAFETYINSIGHTS: Gibt es in Deutschland genügend Lades?ulen?

Robert Meffert: Definitiv nein! Das Problem neben der zu geringen Anzahl sind zus?tzlich die zu langen Ladezeiten der Fahrzeuge - es gibt kaum oder zu wenig Ladestationen, die eine Schnellladung zulassen. Ich spreche hier von mindestens 50 kW Ladeleistung, um gr??ere Strecken vernünftig überbrücken zu k?nnen. Ein Beispiel: Um ein Elektroauto mit einer Batterie von 50 kWh (realistische Reichweite etwa 250 km) zu 80% mit 11 kW zu laden ben?tigt man ca. 3,6 h. Bei einem 50 kW Lader sind das immer noch 48 min. Diese 80% reichen aber dann nur für etwa 200 km Reichweite. Um ca. 100 km Reichweite zu laden ben?tigt man somit bei einem 11 kW Ladeger?t ungef?hr 1,5 h - an einer 50 kW Lades?ule ca. 20 min. Damit sich das E-Auto durchsetzt brauchen wir eine neue Technologie, wie z.B. das Hochleistungsladen mit 400kW+.

#SAFETYINSIGHTS: Woher soll der Strom kommen? Brechen die Netze zusammen?

Robert Meffert: Mit der derzeitigen Anzahl an Elektrofahrzeugen kommt das deutsche Stromnetz gut zurecht. Die Versorgung muss aber auf europ?ischer Ebene im europ?ischen Verbundnetz (ehem. UCTE) betrachtet werden. Mit der Marktdurchdringung der E-Fahrzeuge muss auch das Stromnetz mitwachsen und vor allem modernisiert werden. Nachdem E-Fahrzeuge derzeit eher lange Ladezeiten haben und vorzugsweise abends zu Hause geladen werden, erh?hen diese die n?chtliche Grundlast, wohingegen die überschüssig erzeugte Spitzenlast tagsüber, w?hrend das Fahrzeug auf dem Firmenparkplatz steht, nicht sinnvoll verbraucht werden kann. Es w?re daher schon sinnvoll die Fahrzeuge über den Tag hinweg z.B. w?hrend der Arbeitszeit aufzuladen. Dies ist aber mit erheblichen Investitionen der EVUs und Netzbetreiber verbunden und diese Investitionen werden definitiv auf den Strompreis aufgeschlagen werden. 

SAFETYINSIGHTS: Wie lange h?lt die Antriebsdauer?

Robert Meffert: Die Hersteller geben derzeit bis zu 8 Jahre Garantie auf Ihre Batterien - das schon allein um den Kunden die Sorge vor den Folgekosten zu nehmen. Generell gibt es tendenzielle Wunschberechnungen der Fahrzeughersteller, wann ein Fahrzeug wirtschaftlich verbraucht ist und dem Recycling-Prozess wieder zugeführt werden sollte. Diese Zielwerte, die es schon bei den Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor gibt, m?chte man auch bei den E-Fahrzeugen erreichen. Realistisch gesehen, werden E-Fahrzeuge eher nicht so hohe Lebensdauern erfahren, wie wir sie vielleicht vom klassischen Verbrennungsmotor gew?hnt sind. Das liegt derzeit an dem hohen Reparaturaufwand der verbauten Elektroniken. 

#SAFETYINSIGHTS: Wie teuer ist ein Batteriedefekt?

Robert Meffert: Wir sprechen jetzt von den Zellen bzw. den verbauten Modulen? Muss oder soll die Hochvolt-Batterie nach der Garantiezeit durch eine neue ersetzt werden, wird das wirtschaftlich gesehen (die derzeitigen Kosten vorausgesetzt) ein Totalschaden des Fahrzeugs sein. Der Trend geht aber zu einer Reparatur der Batterie, die aber nur unter bestimmten Voraussetzungen funktioniert. Es macht zum Beispiel keinen Sinn neue Module/Zellen mit zu alten Modulen/Zellen zu kombinieren. Es ist wie bei den Bremsscheiben und Bremsbel?gen - man kann nicht nur eine Seite tauschen. Andere Bauteile der Batterie z.B. das BMS, Schütze, Sicherungen usw. k?nnen abh?ngig vom Batteriekonzept natürlich getauscht werden.

#SAFETYINSIGHTS: Wohin mit den Antriebsbatterien?

Robert Meffert: Aufgrund der schieren Gr??e, des Gewichts sowie der gespeicherten Energie der Hochvolt-Batterien funktioniert eine Entsorgung über die klassischen Sammelstellen nicht. Hierfür müssen sowohl die Logistik für den sicheren Abtransport, die Wiederaufbereitung oder Verwertung sowie die entsprechenden Wertstoffstr?me zur Wiedergewinnung der Grundstoffe entwickelt werden. Tats?chlich ist die Entsorgung, auch wenn es offiziell Entsorger gibt, weder auf EU-Ebene geschweige denn au?ereurop?isch einheitlich geregelt. Teilweise geht es hierbei auch um juristische Fragen, wer wann wo im ganzen Entsorgungsprozess für die HV-Batterie Verantwortung tr?gt. Die Fahrzeughersteller haben in der Regel Einzelvertr?ge mit Entsorgungsunternehmen in den jeweiligen L?ndern - wer ein Produkt in den Verkehr bringt, ist auch für die Entsorgung des Produkts verantwortlich. Das hei?t der Kunde bleibt nicht auf der Batterie oder den Entsorgungskosten sitzen.

#SAFETYINSIGHTS: Gibt es genügend Lithium und Kobalt?

Robert Meffert: Diese Frage kann ich ehrlicherweise gar nicht kompetent beantworten. Die Frage stellt sich eher, ob man es sich unter Umwelt- und ethischen Aspekten und damit auch unter wirtschaftlichen Aspekten überhaupt erlauben kann Lithium und Kobalt derart zu gewinnen, oder ob man hier vermehrt auf Recycling oder ganz andere L?sungen setzen muss. Es gibt hier positive Entwicklungen um auf Lithium und Kobalt vielleicht zukünftig verzichten zu k?nnen.

#SAFETYINSIGHTS: Sehen Sie es nur als Brückenl?sung zum Wasserstoffantrieb an?

#Robert Meffert: Nein. Ich denke, dass es künftig Mobilit?tskonzepte mit unterschiedlichen Antrieben geben wird. Hier muss man auch unterscheiden zu welchem Zweck das entsprechende Fahrzeug bzw. Antriebskonzept dient und wo es seinen Einsatzschwerpunkt hat z.B. Land oder Stadt oder vielleicht sogar auf dem Wasser. Neben rein elektrischen Antrieben, die immer einen besseren Wirkungsgrad erzielen werden als Brennstoffzellenantriebe, werden sich aber auch letztere gerade im Schwerlast- und Langstreckenbetrieb durchsetzen. Aber auch der modernisierte Verbrennungsmotor betrieben mit synthetischen Brennstoffen und in Kombination mit einem Elektromotor sprich Hybridantrieb, wird auch einen Teil der Fortbewegungsstrategie sein und uns lange begleiten. 

Vielen Dank, Robert Meffert, für dieses kurze, aber doch sehr aufschlussreiche Interview!

#SAFETYINSIGHTS