Elektromobilität

 02.10.2012
Conrad Rössel

E-Drive

Langsam, aber unaufhaltsam geht es vorwärts mit der Elektromobilität. Conrad Rössel machte erst mal deutlich, warum die weltweit verbreiteten Benzin- und Dieselantriebe eine aussterbende Art sind: Es gibt nur noch begrenzte Ölvorräte, wir haben den Höhepunkt der weltweiten Förderung überschritten und die Nachfrage in Asien, Afrika und Südamerika wächst rasant. Dass Benzin und Diesel nur noch teuer werden können, ist marktwirtschaftliche Logik. Unser Verkehrswesen und unsere Volkswirtschaft müssten in einigen Jahrzehnten unter den Treibstoffkosten zusammenbrechen, würden wir uns nicht rechtzeitig vom importierten Öl lösen und auf den Energieträger Strom umstellen, den wir im Land und regenerativ erzeugen können. Das ist die Energiewende im Transportwesen.

 

Die aktuell angebotenen PKWs großer Hersteller mit Elektroantrieb kommen aus Japan, den USA  und Frankreich. Beginnend ab Herbst 2013 sollen endlich auch die ersten E-Fahrzeuge namhafter deutscher Hersteller angeboten werden. Einziges deutsches Modell, das gerade eben an den Markt kommt, ist der Smart ED. Der Opel Ampera (baugleich mit GMs Chevrolet Volt) stellt ein sehr interessantes Fahrzeugkonzept dar. Sein 110 kW Elektroantrieb mit Akku ermöglicht 60-80 km kraftvolles, rein elektrisches Fahren, erst danach startet automatisch der Benzinmotor mit Generator zur Stromproduktion. Der verlängert die Reichweite auf 600 km. Der Akku wird auch am Netz aufgeladen, d.h. im Alltags- und Regionalverkehr fährt das Auto ohne Benzin. Rössel berichtete aus eigener Erfahrung mit seinem Ampera: Er ist schon wochenlang und über 2000 km seine täglichen 50 km rein elektrisch gefahren, ohne daß der Verbrennungsmotor anspringen musste. Er lädt nachts zu Hause nach. Aber er hat damit auch jederzeit die Option für lange Fahrten, dann aber mit Benzin. Dieses Konzept nennt man in modernem D-Englisch "E-Fahrzeug mit range extender".

Mit deutlich geringerer elektrischer Reichweite gibt es den bekannten Prius III von Toyota, jetzt ebenfalls zum Nachladen an der Steckdose. Dieses Konzept wird Plug-In-Hybrid genannt. Andere Hybridfahrzeuge, die ständig den Benzinmotor brauchen (wie Toyota Yaris u.a.), wurden in diesem Rahmen nicht behandelt, da sie keine Möglichkeit bieten, durch Nachladen regenerativ erzeugten Strom als Antriebsenergie einzusetzen.

Das Entwicklungsziel sind Fahrzeuge mit rein elektrischem Antrieb. Die Kompaktwagen Mitsubishi iMiEV (baugleich auch als Peugeot iON und Citroen C-zero) und Nissan Leaf (Golfklasse) mit bis zu 150 km Reichweite wurden als alltagstaugliche Lösungen für den Regionalverkehr vorgestellt. Von Renault werden der Familien- oder Handwerker-Van Kangoo ZE und die PKWs Fluence und Zoe angeboten.

Nach ADAC-Angaben erstrecken sich über 90% der täglichen PKW-Fahrten über weniger als 40 km pro Fahrzeug. Die Reichweiten der E-Fahrzeuge von 100–150 km reichen also locker für diesen Bedarf aus. Die Diskussion darüber sollte realistischer werden vor dem Hintergrund der CO2-Emissionen, des endlichen Erdöls und der Importabhängigkeit Deutschlands. Eine moderne Windkraftanlage erzeugt genug Strom für über 2000 Elektroautos.

Rössel berichtete von erfolgreichen ADAC-Crashtests am Beispiel des Mitsubishi iMiEV, die gezeigt haben, dass gut durchdachte Konstruktionen von Elektrofahrzeugen sogar geringere Brandgefahr und besseren Insassenschutz mit sich bringen als Benziner. Bei Totalcrashs kamen z.B. Spontanexplosionen wie bei Fahrzeugen mit Benzintanks nicht vor.

Das Problem der E-Mobilität sind die derzeit noch sehr hohen Fahrzeugkosten – insbesondere durch die Batterien, aber auch durch die insgesamt noch niedrigen Stückzahlen. Dem stehen Einsparungen durch deutlich geringere Service- und Treibstoffkosten gegenüber. In Deutschland fehlt allerdings ein Konzept zur Anschubfinanzierung ähnlich den Kauf-Prämien in USA, China, Frankreich, England, Norwegen und Japan. Hier ist die Politik gefordert genauso wie bei der  Förderung regenerativem Stroms. (Werner Glatzle)

 

 12.11.2011
Exkursion zum Elekro-Mobil-Center (E-M-C) Reutlngen

E-Autos unter 10.000 Euro

Eine Angebotslücke möchte das Elektro-Mobil-Center (E-M-C), Reutlingen schließen. Dorthin ging die Exkursion des Solar mobil Heidenheim.
Die zurzeit angebotenen Elektroautos der etablierten Autoindustrie liegen wegen der relativ teuren Li-Ion Batterie bei über 30.000 Euro und die in den nächsten Jahren auf den Markt kommenden Fahrzeuge werden zum Teil noch teurer werden. Günstiger können nur solche angeboten werden, bei denen die Batterie separat geleast werden muss. Die Leasingraten werden dabei aber durchschnittlich 80 Euro monatlich betragen. „Das wird niemand zahlen für ein Auto, das auf den Stadt-Umlandverkehr zugeschnitten ist“, ist sich der Geschäftsführer Manfred Brandner sicher. Deshalb hat er einfache und kompakte Fahrzeuge aus China geprüft, die dort als Benzin- oder Diesel-Fahrzeuge angeboten werden. Er importiert die Karossen und lässt einen Elektroantriebsstrang einbauen. Sein Kniff: es werden keine Li-Ion Batterien, sondern Blei-Gel-Batterien verwendet. „Die sind preiswert, bewährt und benötigen kein überzogenes Batteriemanagement“, sagt der findige Geschäftsmann. So gelingt es, Fahrzeuge zu rund 10.000 Euro auf den Markt zu bringen.

Ein weiterer Kniff: Die Fahrzeuge werden als Quads zugelassen. Dies erspart die teure Typenzulassung als Auto, bei der ein Crahtest vorausgesetzt wird. „Bei den niedrigen Geschwindigkeiten, die in der Stadt gefahren werden, ist dies auch nicht nötig“, sagt der Firmenchef. Dementsprechend fehlen Airbags.

Sein Sortiment umfasst neben Pedelecs und Elektro-Rollern, einige City-Autos unterschiedlicher Hersteller und Leistungsstärken, sowie dreirädrige Kleinlastwagen. Die Brandner-Gruppe stellt bisher u.a. Fahrzeugwandler für Nutzfahrzeuge, Gabelstapler u. dgl. her, sowie Hochleistungsschaltregler mit und ohne Potentialtrennung. Nun kommt die Elektro-Fahrzeug-Sparte hinzu.

Dieses Video wurde anlässlich der Exkursion des Vereins zum Elektro-Mobil-Center (E-M-C) Reutlingen gedreht und von artman.film produziert.
 08.11.2011
Dipl. Ing. Conrad Rössel

Akzeptanz kommt ganz von alleine

„Der Markt für Elektroautos ist bereits da. Es gibt in Deutschland ca. 10 Mio. Zweitwagen. Die allermeisten sollten mit den jetzigen E-Autos leicht zu ersetzen sein.“ Dies sagte Conrad Rössel, der als Entwickler von Hybridfahrzeugen bei einer großen Heidenheimer Firma arbeitet, in seinem Vortrag zu Elektro- und Hybridautos bei Solar mobil/VHS. Für 90 Prozent der täglichen Fahrten genügten die Reichweiten der E-Autos allemal.

Die Statistik sagt, dass die mittlere Fahrleistung bei 37 km liegt, aber die allermeisten Fahrten kürzer als 10 km sind. „Die Reichweite ist nicht das Problem – es sind unsere Gewohnheiten“, konstatierte der diplomierte Ingenieur, ließ aber keinen Zweifel daran, dass das E-Auto schneller in den Markt zu bringen wäre, wenn der Staat Zuschüsse vergeben würde, wie andere Staaten es tun. Trotzdem plädierte er für einen zügigen Umstieg auf E-Autos, da anders ein nachhaltiger Verkehr nicht zu haben sei. Zum einen sei der Öffentliche Nahverkehr immer noch Abgas belastend, zum anderen ließen sich die Mobilitätsbedürfnisse in ländlichen Regionen nicht ausreichend bündeln, was bedeute, dass dort der Individualverkehr den Vorzug hat.

Die Elektroautos gibt es bereits. Rössel listete bereits käufliche und demnächst verfügbare Modelle der einschlägigen Automobilindustrie nach Leistung, Höchstgeschwindigkeit, Reichweite und Preis auf. Er verschwieg dabei nicht, dass der Tesla Roadster, der eine Leistung von 300 PS aus über 6000 Laptop-Lithium-Ionen-Batterien bezieht und in 3,9 sec von 0 auf 100 km/h beschleunigt, dem Gedanken des E-Autos ungeheuren Auftrieb gegeben hat. (Der Tesla war anlässlich der Feier des 20-jährigen Bestehens des Vereins ausgestellt.) Die ersten am Markt waren die baugleichen i-MiEV (Mitsubishi), iOn (Peugeot) und C-zero (Citroen). Rössel lobte deren Kompaktheit, Sicherheit und „hervorragende“ Fahreigenschaften. Renault komme ab 2012 mit einer ganzen Flotte von E-Fahrzeugen auf den Markt, ferner der Smart Elektric drive, ein E-A-Klasse von Mercedes, VW-Golf blue-e-motion (ab 2013). BMW sei beim BMW-i3 sehr offensiv mit dem Thema E-Auto umgegangen. (Detaillierte Liste in Tabelle unten).

Für die restlichen Fahrten empfahl der Referent das Anmieten eines Benziners, eines Flottenfahrzeugs, Carsharing, Fahrgemeinschaften oder die Bahn. Obwohl es grundsätzlich die Möglichkeit der Schnellladung oder des Batteriewechsels gibt und sich so die Reichweite beliebig verlängern ließe, hielt er den Ausbau einer entsprechenden Infrastruktur für illusorisch, aus Kostengründen. „Man sollte den Leuten nicht suggerieren, dass dies notwendig ist.“ Die vorhandene Infrastruktur in Form einer Steckdose in der Garage oder am Arbeitsplatz reiche völlig aus.

Eine andere Option sei ein Plug-In-Hybridfahrzeug, das grundsätzlich kein Reichweitenproblem kennt, allerdings die Abhängigkeit von Benzin und Diesel nicht ganz aus der Welt schaffen kann. Große Hoffnungen setzt Rössel auf den Toyota-Prius Plug-in-Hybrid, dessen Produktion 2012 beginnt. Gegenüber den bisherigen Prius-Hybrids werde dieser mit einer größeren Batterie ausgestattet. Mit einer Ladung können gute 20 km elektrisch gefahren werden, was für den täglichen Weg zur Arbeit oft ausreicht. Danach arbeite der normale, sparsame Hybridantrieb. Die Batterie könne im Vergleich zu den rein elektrisch fahrenden Fahrzeugen klein gehalten werden, was erheblich zur Kostensenkung beitrage. GM-Volt/Opel Ampera können etwa 60 km elektrisch fahren, danach startet der Range Extender, also ein Benzinmotor, der Strom erzeugt.

Die Marktbeschleunigung geht nach Rössel so: „Man sollte die Leute in ein E-Auto reinsetzen. Da kommt die Akzeptanz ganz von alleine“.

 4.11.2008
Hans-Martin Hartmann
Thomas Mitlehner
Ulrich Rink

E-Cars: Entwicklung explodiert

„Die Entwicklung auf dem Markt von E-Cars ist explodiert“, sagte Ulrich Rink beim Vortragsabend zu diesem Thema von Solar mobil Heidenheim. Seien es bis vor kurzem einige Nischenfahrzeuge und der norwegische Th!nk, für den größere Stückzahlen anvisiert wurden, die den Markt der E-Cars bestimmten, so habe sich die Szene binnen eines halben Jahres grundlegend gewandelt. Aufgrund des jüngsten Ölpreisschocks und der Klimadiskussion hätten erstmals renommierte Autobauer E-Fahrzeuge angekündigt, die in großen Stückzahlen gebaut werden sollen.

Hans-Martin Hartmann erinnerte an den Beginn der Vereinsgeschichte. Damals sei der regenerative Verkehr erklärtes Ziel gewesen. Zwar sei der Eigenbau, die Umrüstung eines Seat Marbella zum Elektrofahrzeug, heute noch im Einsatz, doch die vielen anderen Gefährte, die Anfang der 90-er Jahre mit Landesförderung in Heidenheim unterwegs waren, seien von der Bildfläche verschwunden. Man sei schlicht 20 Jahre zu früh dran gewesen, weil es an einer leistungsfähigen Batterie, der Sicherheit der angebotenen Fahrzeuge und mithin der Akzeptanz gefehlt habe.

Thomas Mitlehner, E-Car-Freak der ersten Stunde, berichtete von seinen Erfahrungen mit nicht weniger als vier Elektrofahrzeugen. Seinen kritischen Anforderungen habe neben dem Toyota Prius bis heute nur das Twike, ein sehr leichtes Pedal-Hybrid-Fahrzeug mit Nickel-Cadmium-Batterie, standgehalten.

Uli Rink legte an Hand von statistischen Zahlen dar, dass das Straßennetz über 80 Prozent der Verkehrslast in der BRD trägt. Dabei seien 60 Prozent Ziel- und Quellverkehr, Verkehr also, der nur kurze Distanzen zurücklegt. Bezogen auf den Landkreis Heidenheim seien dies 245 Millionen Kilometer oder 82 Prozent der Fahrten mit dem Auto, die bis zu 20 Kilometer lang, also für E-Cars prädestiniert seien. Dabei würden 14 Millionen Liter Diesel oder Benzin verbraucht. Würde man diese Leistung elektrisch erbringen, bedürfe es einer Strommenge von fast 50 Megawattstunden.

Aus dem Datenmaterial leitete Rink ein Anforderungsprofil für einen E-Car ab: Zwei- oder Viersitzer, 300 Kilo Zuladung, Verbrauch von 15 – 20 Kilowattstunden pro 100 Kilometer bei einer jährlichen Fahrleistung von bis zu 15.000 Kilometern, Reichweite von 100 Kilometern an zwei Tagen, Höchstgeschwindigkeit 120 km/h. Der Akku müsse mindestens 1500 Ladezyklen erreichen.

Über kurz oder lang müsse der Individualverkehr elektrisch abgewickelt werden, sagte Rink, wobei die etablierten Fahrzeugkonzepte vom Sportwagen bis zum Lieferwagen beibehalten werden könnten. Neben den reinen E-Cars werde es die so genannten Plug-in-Hybrids geben, Hybridfahrzeuge also, die auf Distanzen bis 100 Kilometern rein elektrisch betrieben werden können. Die Autogesellschaft werde sich der regenerativen „Kraftstoffe“ in Form von Wind-, Sonnen und Biomassekraft bedienen.

Die Autoindustrie greife derzeit solche Konzepte auf. Viele Anbieter wollten bis in zwei, drei Jahren Wagen der Polo- oder Golfklasse mit Elektro- oder Hybridantrieb auf den Markt bringen. Zu kaufen sei bereits der Th!nk, der holländische Dura-Car und eine ganze Palette vom Scooter bis zum Lieferwagen der englischen Nice Car Company (seit Herbst 2008). Smart, Daimler, Nissan, Renault, Peugeot, Fiat, General Motors, Chrysler und BMW seien unterwegs. Selbst ein reiner Fun-Sportwagen, der Tesla Roadster aus den USA, mit einer Beschleunigung von 0 auf 100 Km/h in 3,5 Sekunden könne für rund 100.000 Euro bereits geordert werden. Nach Meinung Rinks werden die Chinesen die restliche Welt das Fürchten lehren. Diese hätten bereits 10 Millionen Elektroroller produziert und seien dabei, die Marktführerschaft für Elektroantriebe zu übernehmen. So solle der BYD, der einem BMW zum Verwechseln ähnlich sehe, für unter 16.000 Euro zu haben sein.

12.07.2007
Dipl. Ing. Conrad Rössel: über sein Arbeitsgebiet

Hybridantrieb als Teil der Lösung des CO2- und Ressourcen-Problems

„Hätte die deutsche Autoindustrie sofort bei ihrer Selbstverpflichtung, den CO2-Ausstoß ihrer Fahrzeugflotte auf 140g CO2/kmzu reduzieren, mit der Entwicklung und anschließender Produktion von Hybridfahrzeugen begonnen, wäre  dieses Ziel heute erreicht“, sagte Conrad Rössel bei einer Vortragsveranstaltung von Solar mobil Heidenheim, bei der er die verschiedenen Hybridantriebskonzepte vorstellte. Während Toyota schon über eine Million Hybridfahrzeuge verkauft habe, herrsche bei der deutschen Autoindustrie Funkstille und urteilte: „es grenzt an eine nationale Schande, dass sie noch nichts zustande gebracht hat“. Über dreißig Personen machten in einer Vortragspause von seinem Angebot Gebrauch, den Honda Civic und den Toyota Prius zu besichtigen. Das Ehepaar Lauer aus Herbrechtingen berichtete über seine Erfahrungen mit dem Prius.

Der Diplomingenieur, der über zehn Jahre in der Entwicklung von Hybridantrieben bei  einem deutschen Automobilhersteller tätig war, sagte, es führe kein Weg am sparsameren Umgang mit dem Rohstoff Öl vorbei.  Wegen der Klimaproblematik sei aus dem Blick verloren worden, dass die Verknappung dieser Ressource in zehn bis 15 Jahren  unwiderruflich einsetze. Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe gehe davon aus „dass danach Angebot und Nachfrage nicht ohne marktwirtschaftliche Anpassung zur Deckung gebracht werden kann“ und sieht Gefahren für wirtschaftliche und politische Stabilität.

Beim Hybridantrieb ist zusätzlich zum Verbrennungsmotor ein Elektroantrieb installiert.
Er erlaubt, die Bremsenergie zurück zu gewinnen (Rekuperation), den Verbrennungsmotor bei Fahrzeugstopp abzuschalten (Start-Stoppfunktion) und bei gleicher Fahrleistung den Verbrennungsmotor kleiner auszulegen, was nochmals Treibstoff spart.

Schon der so genannte Micro-Hybrid mit Start-Stoppfunktion bringe eine Kraftstoffersparnis, allerdings nur im Stadtverkehr. Der Mild-Hybrid lässt zusätzlich die Rekuperation und eine Antriebsuntersützung durch den Elektromotor zu. Der Full-Hybrid ermögliche zusätzlich reine Elektrofahrt. Allerdings ist der technische Aufwand dafür bedeutend höher. Honda gehe mit seinem „Civic Hybrid“ den einfacheren Weg und möchte den Hybrid möglichst schlank und preiswert halten.

Man unterscheidet die unterschiedlichen Hybrid-Konzepte zusätzlich nach der Art des Energieflusses.  Ein paralleler Antrieb könne Energie aus beiden Antriebsaggregaten direkt ans Rad bringen. Mit diesem Prinzip liebäugeln deutsche Automobilhersteller, aber auch Hersteller von Transportern und kleinen bis mittleren Verteiler-LKWs.

Mit einem Planetengetriebe, das der Leistungsverzweigung dient, verteilt der Toyota Prius je nach Anforderungsprofil Teillasten des Verbrennungsmotors direkt auf die Antriebsachse und über einen Generator auf einen zweiten Elektromotor, so dass das Fahrzeug wie mit einem stufenlosen Getriebe verbrennungsmotorisch oder auch rein elektrisch fahren kann. Deshalb ist der Prius auch die Ausgangsbasis für Umrüstungen amerikanischer Firmen auf eine größere Batterie, mit der der Nah- und Cityverkehr rein elektrisch bewältigt werden kann. Diese Batterie wird an der Steckdose aufgeladen („Plug-In-Hybrid“). Geschieht dies mit Strom aus regenerativen Quellen, reduziert sich der CO2-Ausstoß drastisch. Für längere Strecken steht der normale, verbrauchsgünstige Betrieb des Hybridantriebes mit Verbrennungsmotor unverändert zur Verfügung.

Trotz des komplizierteren Antriebs sind Hybridfahrzeuge absolut zuverlässig, wie Tests in deutschen Automobil-Zeitschriften belegen. Die Wiederverkaufspreise für gebrauchte Fahrzeuge sind hoch.

Nicht umsonst hat sich der Toyota Prius Hybrid alleine in den USA im Mai mit 24.000 Exemplaren verkauft, während Mercedes – über alle Fahrzeugtypen hinweg – im Mai nur knapp 22.000 Fahrzeuge an den US-Kunden bringen konnte. Zum ersten Mal in der Automobilgeschichte sei in einem mutigen Ansatz von Toyota „Strom als Antriebsenergie auf die Straße gebracht worden,“ resümierte der leidenschaftliche Hybrid-Befürworter.