Wissenswertes
Elektrofahrzeugen gehört die Zukunft
Die Verbrennungsmotoren heutiger Autos emittieren klimaschädliche Gase und verbrauchen fossile Treibstoffe, die nur noch begrenzt verfügbar und damit in zunehmendem Maße auch teuer sind. Unter dem Stichwort Elektromobilität zeichnet sich eine technologische Zeitenwende ab: Die schrittweise Elektrifizierung der Straßenfahrzeuge eröffnet die Option auf eine zukunftsfähige Mobilität. Sie bietet die Chance, die Abhängigkeit vom Erdöl zu reduzieren und die Emissionen des Straßenverkehrs zu minimieren.
Deutschland gilt als weltweit führend in der Automobiltechnik. Damit das so bleibt, bedarf es enormer Anstrengungen, um den Technologiewandel an vorderster Front mitzugestalten. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung investiert deshalb erhebliche Mittel in nationale und internationale Projekte zur Förderung der Elektromobilität.
Schlüsselbranche im Umbruch
Als eine Schlüsselbranche in Deutschland und der Europäischen Union ist die Automobilindustrie ein zentraler Zukunftsgestalter. Die Automobilindustrie sieht sich derzeit jedoch mit enormen Herausforderungen konfrontiert.
Vor allem in Asien erwächst ein immer stärkerer Wettbewerb, der durch die aktuelle Wirtschaftskrise noch verschärft wird. Hinzu kommen Umwelt- und Ressourcenprobleme, die dazu zwingen, Energieverbrauch und CO2-Emissionen zu reduzieren. Elektrische Antriebslösungen gewinnen zunehmend an Bedeutung. Eigenschaften wie lokale Emissionsfreiheit, hoher Wirkungsgrad oder die Rückgewinnung von Bremsenergie zeigen das hohe Potenzial für Anwendungen in Kraftfahrzeugen – die Mobilität der Zukunft wird elektrisch sein!
Gleichzeitig können Elektrofahrzeuge vom engmaschigen Stromversorgungsnetz profitieren. Umgekehrt kann die in der Gesamtheit aller Fahrzeuge außerordentlich hohe verfügbare elektrische Speicherkapazität einen erheblichen Beitrag zur Stabilisierung und Regelung des öffentlichen Stromversorgungsnetzes leisten.
Günstige Forschungs- und Entwicklungsbedingungen für die Elektromobilität spielen eine zentrale Rolle in der deutschen und europäischen Industriepolitik. Sie sind eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass deutsche Unternehmen künftig eine Vorreiterrolle bei innovativen Antriebskonzepten einnehmen.
Bis dahin ist es jedoch noch ein schwieriger Weg. Begrenzte Energiedichte der Speichermedien, hohe Kosten, Sicherheitsfragen und die begrenzte Lebensdauer der Energiespeicher sind nur einige der zentralen Herausforderungen. Ihre Lösungen erfordern exzellente Forscher, Entwickler und Konstrukteure.
Elektrischer Antriebsstrang
Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs verändert die Fahrzeugtechnik nachhaltig. Elektromotoren erlauben die Rückgewinnung von Bremsenergie – doch was sind die optimalen Motorenkonzepte unter Aspekten wie Effizienz, Sicherheit, Rohstoffbedarf und Kosten?
Wo sind der Antrieb und die Leistungselektronik, welche die Motoren erst zum Drehen bringt, am günstigsten zu platzieren? Und wie lässt sich die erforderliche Zuverlässigkeit und Lebensdauer auch unter rauen Fahrzeugbedingungen erreichen?
Energiespeicher
Der Erfolg elektrischer Antriebe im Auto steht und fällt mit leistungsfähigen, sicheren, kostengünstigen und langlebigen Energiespeichersystemen. So entwickeln Wissenschaftler der Fraunhofer-Gesellschaft Lithium-Ionen-Akkus, die den rauen Bedingungen im Auto gewachsen sind. Ein weiterer entscheidender Faktor sind die Kosten, die deutlich fallen müssen. Um die Reichweite der Fahrzeuge zu erhöhen muss außerdem die Energiedichte der Speichersysteme in den nächsten Jahren vervielfacht werden.
Netzintegration
Der für Elektrofahrzeuge benötigte Strom soll im Hinblick auf die Klimaschutzziele in verstärktem Maße regenerativ erzeugt werden. Dafür wird mehr Sonnen- und Windenergie benötigt, was allerdings zu einem stärker schwankenden Energieangebot führt. Einen effizienten und intelligenten Puffer könnten die Energiespeicher in Elektroautos bieten. Bei hohem Energieangebot speichern sie die überschüssige Energie, bei Flaute oder bewölktem Himmel geben sie sie teilweise wieder ins Netz zurück. Die entsprechende Ladetechnik ist ebenso zu entwickeln, wie intelligente Abrechnungskonzepte.
Fahrzeugkonzepte
Es ist nicht damit getan, den Tank eines konventionellen Fahrzeugs durch eine Batterie und den Verbrennungsmotor durch einen Elektromotor zu ersetzen. Elektromobilität erfordert völlig neue Konzepte sowohl bei den Fahrzeugen als auch der Infrastruktur. Durch den Wegfall des komplexen konventionellen Antriebsstrangs ergeben sich für den Fahrzeugdesigner völlig neue Freiheitsgrade.
Energiemanagement Gesamtsystem & Fahrstrategien
Die in Elektrofahrzeugen nur sehr begrenzt verfügbare Energie zwingt auf allen Ebenen zu Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz. So kann die Kenntnis des vor dem Fahrzeug liegenden Streckenprofils helfen, den Verbrauch zu senken. Doch wie lässt sich dieses Potential nutzen, welchen Beitrag können Fahrzeugnavigation und Fahrerassistenzsysteme leisten? Die breite Themenpalette umfasst aber auch Fragen wie etwa die möglichst effiziente Nutzung der Abwärme von Speicher, Leistungselektronik und Motoren für die Innenraumheizung, um im Winter nicht zu viel kostbaren Strom zum Heizen einsetzen zu müssen.