EnergieBlog
 
 

Energie-Frage der Woche: Fahren wir in zwanzig Jahren nur noch mit Elektroautos?

25. Januar 2010, 09.10, Jan Oliver Löfken, 5 Kommentar/e
Erste Klein- und Sportwagen mit reinem Elektroantrieb sind bereits auf dem Markt. Doch sie kosten noch ein Vielfaches mehr als Autos mit klassischen Diesel- oder Benzinmotoren und haben gerade mal Reichweiten von gut 100 Kilometern. Nur leichte, leistungsfähige und günstige Lithiumionen-Akkus werden dem Elektroauto zum Durchbruch verhelfen können. Werden solche Stromspeicher in nächster Zeit die Serienreife erreichen?

Eine Million Strommobile könnten schon 2020 auf deutschen Straßen rollen, meinen die Optimisten. Vor allem im Stadtverkehr sollen sich die Elektroautos als erstes gegen die Benzinkutschen durchsetzen. "Dazu brauchen wir regenerativ erzeugten Strom und neue Fahrzeugkonzepte", sagt Prof. Dr. Horst E. Friedrich, Leiter des DLR-Instituts für Fahrzeugkonzepte in Stuttgart.

Gefragt sind günstige Akkus mit mehr Leistung

Und mit Akkus, die heute beispielsweise für ein Fahrzeug der Golf-Klasse noch mindestens 10.000 Euro kosten, ist das nicht zu schaffen. Daher verfolgen alle Batteriehersteller weltweit das gleiche Ziel: Mehr Leistung aus leichteren und günstigeren Akkus. Unbestrittener Marktführer ist heute das japanische Unternehmen Panasonic, dessen Batterien hunderttausende Hybridmodelle antreiben. Doch die europäische Industrie will aufholen. Firmen wie BASF, Bosch, Evonik, Li-Tec oder VW bereiten sich mit Kooperationen auf den lockenden Milliardenmarkt der Elektromobile vor.

Bis zu 30 Prozent mehr Leistung dank Nanotechnik und Eisenphosphat

Stand der Technik ist derzeit ein Drittelmix aus Metalloxiden für die Akku-Kathode, dem Plus-Pol der Batterie. Sie besteht aus Kobalt-, Mangan-, Aluminium- oder Nickeloxid, jeweils gekoppelt mit dem Ionenlieferanten Lithium. "Aber wer in Zukunft die beste Batterie bauen wird, wissen wir noch nicht", sagt Batterieexperte Andreas Jossen vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) in Ulm. Neben vielen nanostruktuierten Materialien steht der Werkstoff Lithiumeisenphosphat hoch im Kurs. Als Akku-Kathode bietet es eine sehr hohe Sicherheit gegen Kurzschlüsse. Zudem ist Eisenphosphat wesentlich günstiger als die noch verbreiteten Kobaltverbindungen.

Mit Elektromotor unterwegs: Mondauto bei der Apollo 17 Mission. Rechte: NASA.Auch der Minus-Pol der Lithiumionen-Akkus lässt sich verbessern. Heute besteht die Akku-Anode meistens aus Graphit. Mindestens 30 Prozent mehr Strom könnte ein Akku liefern, dessen Anode aus winzigen Silizium-Nanodrähten besteht. Das Team um Materialforscher Helmut Föll von der Universität Kiel hat es jüngst geschafft, solche Nanostrukturen mit einem schnellen und günstigen Prozess herzustellen. Erste Versuche bestätigten die mögliche Leistungssteigerung. Aber bis zur Serienreife dieser bereits patentierten Technologie dürften trotzdem noch einige Jahre vergehen. "Mit solchen Fortschritten wird die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien steigen. Ich rechne mit einer Energiedichte von 300 Wattstunden pro Kilogramm in den nächsten Jahren", sagt Friedrich. Heute rangieren die besten Akkus bei maximal 200 Wattstunden pro Kilogramm.

Verbrennungsmotor hat noch Potenzial

So wird auch in den kommenden Jahrzehnten die Benzinkutsche nicht aus dem Straßenbild verschwinden. Aber aufgrund hoher Ölpreise und des wachsenden Konkurrenzdrucks durch die Elektromobile werden sie immer ausgefeilter. Dank Leichtbau, verbesserten Brennverfahren und Abgasnachbehandlungsmethoden der Benzin- und Dieselmotoren werden bald nicht nur einzelne Sparmobile, sondern ganze Flotten mit Verbrauchswerten von drei Litern und weniger auf 100 Kilometer aufwarten können. In zwanzig Jahren werden vermutlich sowohl Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren als auch Elektroautos unsere Straßen prägen.

Die DLR-Energiefrage der Woche im Wissenschaftsjahr "Die Zukunft der Energie"

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Wissenschaftsjahr 2010 unter das Motto "Die Zukunft der Energie" gestellt. Aus diesem Anlass beantwortet der Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken in diesem Jahr jede Woche eine Frage zum Thema Energie in diesem Blog. Haben Sie Fragen, wie unsere Energieversorgung in Zukunft aussehen könnte? Oder wollen Sie wissen, wie beispielsweise ein Wellenkraftwerk funktioniert und wie effizient damit Strom erzeugt werden kann? Dann schicken Sie uns Ihre Fragen per E-Mail. Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken recherchiert die Antworten und veröffentlicht sie jede Woche in diesem Blog.


Kommentare
  • Von Mark Lambertz am 27.01.2010
    In diesem Zusammenhang fällt mir folgendes Zitat vom ehemaligen Ölminister Saudi-Arabiens – Sheik Ahmed Zaki Yamani.ein: "Die Steinzeit ging nicht zu Ende, weil es keine Steine mehr gab". :-)
  • Von Andreas Jell am 28.01.2010
    Leider wird hier wieder das völlig falsche Ziel suggeriert, wie schon in den letzten 30 Jahren: Elektroautos sind erst dann einsatzfähig, wenn die Reichweite groß genug ist und so wird immer weiter geforscht... und geforscht... und geforscht.. und kein einziges Elektroauto ist bisher wirklich auf dem Markt. Es passiert also nichts., obwohl es den wirkungsgradstarken Elektromotor schon über 100 Jahre gibt. Vielmehr müsste das gemacht werden, was schon in einem Kinder-Technikbuch in den 80ern illsutriert war: Ein Tankstellennetz, in dem der leere Akku maschinell herausgenommen wird und der frisch geladene wieder hinein. So kann man nach wenigen Minuten weiter fahren. Zusätzlicher Vorteil: Die an der "Tankstelle" lagernden Akkus können mit Solarstrom geladen werden, da diese ja nicht auf einem konstant hohen Ladestrom angewiesen sind bzw. mit Pasuen geladen werden können. Mit dieser Strategie könnte man sehr leichte und preiswerte Elektroautos bauen. Das erfordert allerdings eine Infrastruktur an Akku-Tankstellen - die aber im Vergleich zur Bankenrettung ein "Peanuts" wäre ;-) 3-Liter-Autos sind jedenfalls keine Alternative; nach wie vor bleibt der enorme CO2-Ausstoß und auch die Abhängigkeit von zweifelhaften Staaten und Energielieferanten.
  • Von Jan Oliver Löfken am 02.02.2010
    Sehr geehrter Herr Jell, in der Tat wird das Zeitalter des Elektroautos noch eine Weile auf sich warten lassen. Der Stadtverkehr, in dem geringe Reichweiten ausreichen, wird aber schon bald das erste große Testfeld für diese Technologie darstellen. Das Konzept, ganze Batterien an den Tankstellen auszutauschen, wird auch sehr ernsthaft angedacht. Shai Agassi hat mit seinem Better-Place-Projekt diesen Gedanken schon aufgenommen. Um wirklich klimafreundlich zu sein, muss der Strom in der Tat aus erneuerbaren Quellen kommen. Da ist selbst in Europa noch viel Entwicklungsbedarf, auch in Deutschland, das in erster Linie noch auf die Kohleverstromung setzt. Aber für Überlandfahrten wird der sparsame Dieselmotor noch viele Jahre, wenn nicht sogar einige Jahrzehnte, der wirtschaftlichste Antrieb sein. Denn Mobilität soll bezahlbar bleiben und nicht nur ein Privileg der Reichen, die sich heute ein Elektromobil leisten können. Sollte die Akku-Technologie jedoch schneller zu einem leichten und vor allem günstigen Stromspeicher gelangen, wird die Elektromobilität an Dynamik gewinnen und den Verbrennungsmotor nach und nach verdrängen können. Mit bestem Gruß Jan Oliver Löfken
  • Von Ingo Schillak am 15.02.2010
    Zitat: Jan Oliver Löfken Verbrennungsmotor hat noch Potenzial So wird auch in den kommenden Jahrzehnten die Benzinkutsche nicht aus dem Straßenbild verschwinden. Aber aufgrund hoher Ölpreise und des wachsenden Konkurrenzdrucks durch die Elektromobile werden sie immer ausgefeilter. Dank Leichtbau, verbesserten Brennverfahren und Abgasnachbehandlungsmethoden der Benzin- und Dieselmotoren werden bald nicht nur einzelne Sparmobile, sondern ganze Flotten mit Verbrauchswerten von drei Litern und weniger auf 100 Kilometer aufwarten können. In zwanzig Jahren werden vermutlich sowohl Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren als auch Elektroautos unsere Straßen prägen. Zitat Ende: Wieso erst bald und in den kommenden Jahren? Ich erinnere mich, dass schon vor fast 15 Jahren, im Auftrag von Greenpeace, ein grundsätzlich serienreifes Auto, der Renault Twingo "SmIle" entwickelt wurde. Neben Greenpeace gibt es auch im Wickipedia Informationen hierzu. Lt. Greenpeace Bericht zu dem Auto, lag der "Spitzenverbrauch" bei gerade einmal 2,44 L/100 km. An und für sich ist es schon fast Verbrecherisch zu nennen, dass solche vielversprechenden Konzepte einfach in irgendwelchen Schubladen, oder im Falle des Autos, in irgendwelchen dunklen Lagerhallen von Auto-Museen verschwinden, anstatt weiter entwickelt zu werden. Ich bin mir sicher, wäre auf Grundlage dieses Modells konsequent weiter geforscht worden, könnten wir heute ohne Probleme eine allgemeine PKW-Flotte haben, die einen Durchschnittsverbrauch von unter 4 L auf 100 km aufweist. Oder speziell auf die Elektro-Autoindustrie bezogen, so habe ich vor einiger Zeit einen Bericht gesehen, wonach es 1990 bereits in Kalifornien eine gesetzliche Vorgabe gab, das ein bestimmter Anteil der PKW auf den Straßen Elektro-Fahrzeuge sein mussten. Hier habe ich zumindest einen Artikel zu dem Bericht noch gefunden. http://www.heise.de/tr/artikel/iPod-auf-Raedern-280559.html Das Problem liegt also weniger in der technischen Machbarkeit, als vielmehr in dem Widerwillen der Automobilhersteller (oder sollte ich sagen, der Erdöl-Lobby?) entsprechende Fahrzeuge auch zu produzieren. Gäbe es nicht die entsprechenden gesetzlichen Auflagen, würde heute der Durchschnittsverbrauch in der EU noch immer bei 8 bis 10 L auf 100 km betragen. Von alleine bewegt sich dort nichts. Ich habe auch nicht vergessen, dass unsere heutige Bundeskanzlerin Frau Merkel, ihrer Zeit als Umweltministerin, sich von der Automobilindustrie hat überreden (oder kaufen?) lassen, eine gesetzliche Regelung zur Reduzierung der CO2-Emissionen auf unter 120 g CO2/km nicht um zu setzen und sich statt dessen auf deren Versprechen, dies Ziel mittels einer entsprechenden freiwilligen Selbstverpflichtung zu erzielen, verlassen. 10 Jahre später, dem Zeitraum, der damals für dieses Ziel in Augenschein genommen wurde hat sich bedauerlicherweise nicht nur "nichts" getan, der Flotten-Durchschnittsverbrauch ist sogar im Vergleich zu 1998 noch etwas gestiegen. Und dann kamen plötzlich die EU-Rechtlinien und wieder hörte man von der Automobilindustrie, sie bräuchten doch mehr Zeit, um diese Vorgaben zu erfüllen und die Bundesregierung solle sich doch bitte "energisch" dafür einsetzen, da ansonsten sehr viele Arbeitsplätze auf dem Spiel stünden. Und Kommentare, wir bedienen ja nur die Kundenwünsche mit unseren Fahrzeugen; ich bitte Sie. Würden die Unternehmen auch nur halb so viel Geld in die Werbung für umweltschonendere Autos stecken, wie sie dies bei ihren herkömmlichen Modellen tun und vor allem die Werbeinhalte mal ein wenig mehr der Realität anpassen, würden sich vermutlich auch die Kundenwünsche ein klein wenig mehr in Richtung Sparsamkeit anstelle von PS-Boliden richten.
  • Von Andreas Jell am 02.08.2012
    Vielen Dank für beide Antworten. Und Herr Schillak: ich bin da ganz bei Ihnen mit meiner Meinung.