Elektromobilität

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Antriebssysteme

Die Erfolgsgeschichte des Elektromotors begann bereits im frühen 19. Jahrhundert, als das erste elektrisch betriebene Fahrzeug – ein dreirädriges Fahrrad – einer staunenden Menge präsentiert wurde. In den folgenden Jahren und Jahrzehnten wurde die Funktionsweise des Elektromotors und der Batterietechnik weiter verbessert.

Heutige Elektromotoren sind Verbrennungsmotoren hinsichtlich ihres hohen Wirkungsgrades deutlich überlegen. Während E-Motoren einen hohen Wirkungsgrad von bis zu 99 % erzielen, ergibt sich für Verbrennungsmotoren im Fahrzeugbereich ein deutlich geringerer Wirkungsgrad von maximal 50 %.

Neben dem hohen Wirkungsgrad geben Elektromotoren ein unterbrechungsfreies Drehmoment ab. Das bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor erforderliche Getriebe ist bei Elektrofahrzeugen nicht mehr nötig. Elektromotoren sind gegenüber leistungsäquivalenten Verbrennungsmotoren kompakter gebaut und benötigen weniger Platz im Fahrzeug.

Potenzial des Elektromotors im Straßenverkehr

Elektrofahrzeuge emittieren keine direkten Schadstoffe in die Umwelt. Die Schadstoffmenge, die mit der Nutzung eines E-Fahrzeuges zusammenhängt, richtet sich nach der Art der Stromerzeugung. Achtet der Fahrzeughalter auf regenerativ erzeugten Strom (z.B. aus Windkraft), so kann er sein Fahrzeug klimaneutral betreiben.

Reichweite

Die Reichweite eines Elektrofahrzeugs hängt auch davon ab, ob zusätzlich noch ein Ottomotor und ein Kraftstofftank zur Verfügung stehen. Der Elektromotor wird hier zumeist in urbanen Verkehrssituationen eingesetzt, der Ottomotor hingegen lädt bei Betrieb die Batterie auf und treibt das Fahrzeug auf Autobahnen an.

Die Reichweite im Elektrobetrieb hängt von der verfügbaren Batterietechnologie ab. Derzeitige Akkumulatoren erlauben im PKW eine durchschnittliche Reichweite von über 100 Kilometern. Der rasante Fortschritt in der Batterietechnologie wird bei zukünftigen Elektrofahrzeugen Reichweiten von 300 Kilometern und mehr ermöglichen.

Elektrifizierungsgrade

Plug-in-Hybride und Elektrofahrzeuge

Plug-in-Hybride werden mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor betrieben. Der Elektromotor wird bei kleineren Strecken im Stadtverkehr von einer im Fahrzeug integrierten Batterie gespeist; der Verbrennungsmotor sorgt für zusätzliche Reichweite, sobald die Batterie entladen ist. Manche Fahrzeuge nutzen den Verbrennungsmotor neben dem Antrieb zusätzlich zur Aufladung der Batterie. Die Bezeichnung „Plug-in“ weist darauf hin, dass das Fahrzeug über das Stromnetz wieder aufgeladen werden kann.

Zu den Elektrofahrzeugen gehören auch solche Verkehrsmittel, die mit Hilfe eines Verbrennungsmotors einen Elektromotor / eine Batterie speisen. Der Verbrennungsmotor darf keine direkte Antriebsenergie zur Verfügung stellen, da er sonst nicht mehr als Elektrofahrzeug gelten würde.

Welches Antriebskonzept ist besser: Plug-in oder EREV?

Das EREV mit einem Verbrennungsmotor als “Reichweitenverlängerung” ist, ebenso wie der Plug-in-Hybrid, von der Verfügbarkeit fossiler Kraftstoffe abhängig, um eine alltagstaugliche Reichweite zu gewährleisten. Folglich stellen weder Plug-in-Hybride noch EREV alternative Antriebskonzepte dar, die eine Unabhängigkeit von fossilen Energieträgern garantieren.

Der einzige (für manche sehr relevante) Unterschied liegt lediglich in der Bezeichnung „Elektrofahrzeug“ für EREV. Die zwingend erforderliche und zusätzliche Nutzung eines Verbrennungsmotors geht dabei nicht aus der Bezeichnung hervor.

Die folgende Grafik veranschaulicht den geringen Unterschied zwischen Plug-in-Hybrid und EREV.

Funktionsweise eines Plug-in-Hybrid. Elektromotor und Verbrennungsmotor stellen Antriebsenergie zur Verfügung.

Funktionsweise eines EREV. Unterschied zum Plug-in besteht lediglich darin, dass der Verbrennungsmotor keine direkte Antriebsenergie liefert, sondern stattdessen einen Generator antreibt.

Die Alltagstauglichkeit der BEV

BEV (battery electric vehicles) beziehen ihre Antriebsenergie ausschließlich von einem leistungsstarken Elektromotor, der den nötigen Strom von einer im Fahrzeug mitgeführten Batterie bezieht, die an mehreren Stromladestationen aufgeladen werden kann. Verbrennungsmotor, Benzintank und Getriebe entfallen bei diesen Fahrzeugen.

Die für den Erfolg der Elektrofahrzeuge wesentliche Batterietechnologie schreitet in großen Schritten voran und ermöglicht bei neuen Fahrzeugen, wie dem Tesla Model S, schon Reichweiten von über 480 Kilometer mit einer Aufladung. Die nötige Ladezeit einer Batterie hat sich, dank Schnellladung, auf rund eine Stunde verkürzt.