Auto & Umwelt

Elektroautos: Vorwärts in die Vergangenheit

Im Falle der Elektroautos fällt die Abgrenzung zu anderen Fahrzeugtypen schwer, da das wesentliche Merkmal, der Antrieb mit einem Elektromotor und die Verwendung eines Akkumulators, auch bei anderen anzutreffen ist: Hybrid-Antriebe haben ebenfalls mindestens einen Elektromotor und Solarfahrzeuge auch; letztere sind eine Sonderform des Elektroautos, denn sie versorgen sich im Extremfall selbstständig mit Energie durch die Sonne. Letztlich können auch Brennstoffzellenfahrzeuge zu den Elektroautos gezählt werden, denn hier wird die elektrische Energie mit einer Brennstoffzelle gewonnen und durch einen Elektromotor in Antrieb umgesetzt.

Zu einem Elektroauto gehört neben dem Elektromotor auch mindestens ein Energiespeicher. Die Akkumulatoren stehen bei den Verbesserungen bezüglich Elektromotoren im Fokus, nicht nur die Antriebe selbst. Experten sehen hier einiges Potenzial für zusätzliche Entwicklungen, die den Elektromotor zukunftsfähiger machen.

Vorwärts in die Vergangenheit

Es ist eine erstaunliche Erkenntnis, dass die große Zeit der Elektromotoren bereits weit in der Vergangenheit liegt. Als die Automobile noch ganz am Anfang ihres Siegeszuges standen, war der Elektromotor dem Verbrennungsmotor überlegen. In einem Punkt, dem Wirkungsgrad, gilt das noch bis in die Gegenwart, weshalb der E-Motor etwa in Hybrid-Fahrzeugen ohne Komfortverlust eingesetzt werden kann.

Der wichtigste Grund für die Niederlage, die der Elektromotor gegen den Verbrennungsmotor hatte einstecken müssen, liegt in der geringen Reichweite: Schwere Batterien mit sehr langer Ladezeit waren ein wesentlicher Nachteil gegenüber dem Verbrennungsmotor – und sind es auch heute noch.

Seit 1900 ist der Anteil der Elektroautos stetig zurückgegangen, das billige Öl als Grundlage für die Verbrennungsmotoren hat als Katalysator gedient, um diesen zum Quasi-Monopol unter den Fahrzeugen zu führen. In diversen Nischen haben Elektromotoren bis in die Gegenwart eine Rolle gespielt, mit den steigenden Ölpreisen und der Aussicht, dass das Öl keine unendliche Ressource ist, erleben Elektroautos eine Renaissance.

Wiederbelebung in den 1990er Jahren

Es ist der Golfkrieg Anfang der 1990er Jahre gewesen, der in vielen großen Automobil-Unternehmen die Motivation ausgelöst hat, sich dem Thema Elektroauto erneut zu widmen. Dabei hat es eine Reihe von Fortschritten gegeben, vor allem bei den Batterien, die als Energiespeicher für Elektromotoren dienen. Volkswagen hat einen Golf in einer Elektroversion gebaut, doch nur in sehr geringer Stückzahl. Wesentlich mehr Fahrzeuge dieser Art verließen die Fabrikhallen von General Motors: Der General Motors EV1 wurde mehr als 1.000 Mal hergestellt, doch letztlich wieder vom Markt genommen.

Letztlich hat sich das als Fehlentscheidung herausgestellt, denn Elektromotoren in Hybrid-Autos erleben im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts eine Glanzzeit. Während zahlreiche fernöstliche Fahrzeugbauer hier einen immensen technologischen Vorsprung haben, müssen amerikanische und europäische Autobauer mühsam auf diesem Gebiet aufholen. Reine Elektroautos gibt es auch in der Gegenwart, vor allem kleinere Hersteller entwickeln und verkaufen solche Fahrzeuge. Erstaunlicherweise sind es Sportwagen, bei denen Elektromotoren Verwendung finden: Der extrem hohe Wirkungsgrad ist hier die Triebkraft.

Daneben gibt es noch drei Tendenzen: Der Hybrid-Antrieb, der auf eine Nutzung von Verbrennungsmotor und Elektromotor setzt, scheint die größte Verbreitung zu erhalten. Darüber hinaus werden zum Teil Sonderfahrzeuge, wie besonders leichte und mit Solarenergie betriebene Fahrzeuge gebaut. Schließlich wird in die Zukunft investiert, was vor allem die Brennstoffzellentechnologie betrifft.

Charakteristika von Elektromotoren

Vorteile

Als gewaltiger Vorteil von Elektromotoren gilt die Emissionsfreiheit, verbunden mit einem sehr geringen Geräusch beim Betrieb. Im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren können E-Motoren stufenlos das Drehmoment zur Verfügung stellen. Ein hoher Wirkungsgrad wird den Elektromotoren zudem attestiert, die Energieverluste sind daher geringer als bei Verbrennungsmotoren. So hatte der Golf CitySTROMer einen Wirkungsgrad von 86 Prozent kinetischer Energie. Ein besonders hoher Wirkungsgrad besteht im Teillastbereich, was ihn gerade im Stadtverkehr besonders geeignet erscheinen lässt – und der zentrale Grund für den Erfolg der Hybrid-Motoren darstellt.

Als weitere Vorzüge gelten die Option, beim Bremsen Antriebsenergie zurückzugewinnen, sowie die vergleichsweise lange Lebensdauer. Zudem kann bei dem Einsatz von Elektromotoren auf eine Reihe konventioneller Ausstattungen beim Auto verzichtet werden.

Nachteile

Ein wichtiger Nachteil in der Gegenwart ist die geringe Reichweite, die mit dem Fehlen ausreichend leistungsfähiger Akkumulatoren begründet wird. Damit verknüpfen sich weitere Nachteile: Um die Reichweite zu Erhöhen, muss das Gewicht des Fahrzeugs verringert werden, was auf Kosten der Ausstattung geht. Gleichzeitig bleiben die langen Ladezeiten ein erheblicher Nachteil für derartige Fahrzeuge. Experten sehen vor allem in der Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Akkumulatoren noch einigen Spielraum hinsichtlich der Energiedichte – und damit auch der Reichweite von Elektrofahrzeugen.

Schwierigkeiten bereitet auch die Abhängigkeit der Leistungsfähigkeit von Akkumulatoren von der Temperatur. Schließlich sind die Akkumulatoren ein wesentlicher Faktor für die höheren Kosten von Elektroautos und sie haben zum Teil eine vergleichsweise geringe Lebensdauer. Doch selbst wenn dieses Problem gelöst worden sein sollte, bleibt noch ein anderes bestehen: Bevor Elektromotoren richtig umweltschonend sein können, muss auch die Energie umweltschonend herstellbar sein. Und das ist ebenfalls noch Zukunftsmusik.

Energiebasis als Knackpunkt

Ein grundsätzliches Problem bei der Verwendung von Elektromotoren besteht darin, dass sich zunächst einmal die Schwierigkeiten verschieben. Zwar werden von den Motoren selbst kaum Emissionen ausgegeben, auch sind diese vergleichsweise leise und in diesem Zusammenhang eben auch umweltverträglich; doch ist die Energiequelle eben in der Gegenwart der Strom, der in Kraftwerken mit fossilen Energieträgern erzeugt wird, die Quelle für die Leistung. Sprich: Die Emissionen sind nicht vermieden worden, statt eines Verbrennungsmotors sorgen Kohle-, Gas- und Erdölkraftwerke für den Strom.

Klar ist damit, dass Elektromotoren erst dann Ansatzpunkt für einen grundsätzlichen Systemwechsel bieten können, wenn Strom umweltfreundlicher hergestellt wird. Regenerative Energien zu Stromerzeugung bilden damit auch auf dem Gebiet der Mobilität einen Schlüsselfaktor: Erst wenn es gelingt, auch hier von den fossilen Energieträgern wegzukommen, wird die Stunde der Elektromotoren (in welcher Form auch immer) schlagen.