Zukünftiger Antrieb von Autos wird elektrisch sein

Dies leite sich davon ab, dass der Elektromotor gegenüber den Verbrennungsmotor zahlreiche Vorteile aufweise: einen Wirkungsgrad von etwa 95 Prozent in allen Wirkungsbereichen, die Möglichkeit der Energierückgewinnung beim Bremsen, einen einfachen, wartungsfreien und langlebiger Motor, den Wegfall von Getriebe, Differential und Kupplung. Noch nicht ganz geklärt sei, woher die elektrische Energie kommt. Im Raum stünden drei Modelle: die Energie kommt von einer Brennstoffzelle, von einer Batterie oder von der Mischung aus Batterie und Verbrennungsmotor (Hybrid).

Zwar habe Daimler viel Geld in die Entwicklung von Brennstoffzellen gesteckt, doch sei nicht absehbar, wann ein damit bestücktes Auto in Serie geht. Diese Technologie sei aber auch in den Medien in den Hintergrund gerückt seit es Hybridfahrzeuge und die Lithium-Ionen-Technologie (Li-Ion) gibt. Mit der Li-Ion-Batterie, gebe es erstmals einen Energiespeicher, mit dem man „ein Auto bauen kann, das ein Nutzer akzeptieren wird“. So bezeichnete der Referent Reichweiten von 300 km pro Ladung bei reinen E-Fahrzeugen als realistisch. Deshalb seien denn E-Cars von allen großen Autobauern angekündigt oder bereits im Flottenversuch.

Da die zahlreichen Varianten von Hybridfahrzeugen unterschiedliche Anforderungen an Batterien stellen, ging der Referent auf diese ein beginnend mit der Start-Stopp-Automatik bis zum so genannten Plug-in Hybrid. Letzterer ist ein Typ, der nur einen kleinen Verbrennungsmotor, dafür aber eine größere Batterie enthält als die bisher bekannten Hybride. So sind bis auf längere Überlandfahrten alle Fahrten bis zu 60 km rein elektrisch zurückzulegen. Damit könnten durchschnittlich 80 Prozent der Fahrten zurückgelegt werden. Untersuchungen zeigten, so der Ulmer Forscher, dass schon kleine Hybridsysteme Vorteile bringen, allerdings spielten sie diese überwiegend im Stadt-Verkehr aus. Anders der Plug-in Hybrid, der an der Steckdose geladen wird und daher überwiegend elektrisch fährt. Marktprognosen rechnen für dieses Fahrzeug mit einer Jahresproduktion von 50.000 Stück im Jahr 2010 und einer Steigerung auf 350.000 Stück in 2015. Schwerpunkt dieser Entwicklung werden die USA sein.

Da Plug-in-Hybride aber relativ teuer werden – sie müssen über einen herkömmlichen Verbrennungsmotor und über eine große Batterie verfügen – sähen einige Hersteller im reinen Batteriefahrzeug die bessere Lösung und entwickeln diesen in der Art eines typischen Zweitwagens, zum Beispiel Daimler mit dem Smart. Bei einer Leistung von 30 – 40 kW müsse der Speicher mindestens 15 Kilowattstunden Strom pro Zyklus bereitstellen. Gerechnet werde, dass eine Li-Ion-Batterie eine Lebensdauer von 8 bis 15 Jahren hat. Die Vorteile der Li-Ion-Batterie gegenüber der bisher in Hybridfahrzeugen verwendeten Nickel Metallhydrid Batterie (NiMH) seien unter anderen ein höherer Wirkungsgrad, eine um das 1,5-fache höhere spezifische Leistung, eine um den Faktor 3 geringere Zellenzahl und potenziell geringere Kosten. Noch deutlicher zeigt sich der Vorteil gegenüber den in Elektromobilen der ersten Stunde verwendeten Bleibatterien in einer um das 5-fach höheren Energiedichte.

Der in Kooperation mit der VHS durchgeführte Vortrag war über weite Strecken ein Fachvortrag über Batterietechnik. So lernten die Zuhörer die Eigenschaften von Batterien kennen, von der guten alten Blei-, über Nickel-Cadmium-, NiMH- bis zu den Li-Ion-Batterien. Jossen erklärte den grundsätzlichen Aufbau und die Konstruktionsprinzipien von Li-Ion-Batterien, die Vielzahl von verwendbaren Anoden- und Kathodenmaterialien, sowie der Elektrolyte – eine Tatsache, die dazu führt, dass heute  fast ausschließlich an diesem Batterietyp geforscht wird. Ein wesentliches Charakteristikum sei die Notwendigkeit eines Elektrolyt-Separators, der die Reaktionen kontrollierbar macht. Je nach Anforderung könnten Li-Ion-Batterien als Hochenergie- oder als Hochleistungsbatterien ausgebildet werden. Schließlich setzte sich der Referent mit den Kostenzielen für die einzelnen Li-Ion-Batterieanforderungen auseinander. Heute seien die Kosten noch zu hoch. So würde zum Beispiel der Smart eine Batterie brauchen, die mittelfristig etwa 8.000 Euro kostet, was der Hälfte der Fahrzeugkosten entspricht. Kostenziel seien aber 300 Euro/kWh, also knapp 5.000 Euro für diesen Smart. Kopfzerbrechen mache den Entwicklern auch noch das Verhalten bei tiefen Temperaturen und die Sicherheit, die bei zunehmender Batteriegröße immer wichtiger wird.