Verkehr | 25. Januar 2010 | von Jan Oliver Löfken | 5 Kommentare

Fahren wir in zwanzig Jahren nur noch mit Elektroautos?

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.

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Über den Autor

Der Energiejournalist Jan Oliver Löfken schreibt unter anderem für Technologie Review, Wissenschaft aktuell, Tagesspiegel, Berliner Zeitung und das P.M. Magazin. Derzeit diskutiert er im DLR-Energieblog aktuelle Themen rund um die Energiewende. zur Autorenseite