Friday, May 28, 2010

Elektromobilität und Einsatzorte

Man denkt ja gerne daran das Elektromobilität überall zum Einsatz kommen wird, doch wie bei fast allen Entwicklungen werden sich auch hier Nischen bilden, in denen es sinnvoll ist.

Wer das nicht glaubt, der vergisst wie speziell das Automobil ist, in gewisser Weise. Große Lasten in den USA werden von einer Küste zur Anderen meistens mit Hilfe von Schiffen oder Frachtzügen befördert, seltener per Truck. Selbst das reine Automobil gibt es mit verschiedenen Ausstattungen, um sich den verschiedenen Regionen und Gegebenheiten anzupassen: größere Kühler für Wüstenregionen, Batteriewärmer für Finnland.

Warum sollte dies also beim Elektroautomobil anders sein. Bisher beschränkt die Leistungsdichte von Batterien, aber auch ihre Energiedichte, das Einsatzgebiet stark. Je größer eine Batterie ist (d.h. je mehr kWh drinnen stecken), desto länger dauert es sie aufzuladen. Dies ist eine hohe Hemmschwelle, denn wenn man mit den Kiddies in den Urlaub fahren möchte und alle 200 km 60 min warten muss bis der Batterieblock aufgeladen ist, dann ist dies ein echtes Hindernis.

Wo also lassen sich E-Autos einsetzen und wann? Nun, Inseln wären ein interessanter Einsatzort, da die Entfernung erst einmal etwas eingeschränkter ist. Ansonsten wären Elektrolösungen dann sinnvoll, wenn man nur kurze Strecken fährt (Pendelverkehr), dann jedoch vielleicht als vom Betrieb gestelltes Auto.

Letztlich kommt es darauf an, ob man in der Zukunft Batterien herstellen kann, die 500-600 km leisten (Energiedichte) bei geringem Gewicht und gleichzeitig innerhalb von 10 min betankt sind (hohe Leistungsdichte). Dies hört sich schwer an und das ist es auch, ich sehe keine Batterietechnik, die in den nächsten 5 Jahren einsatzbereit ist (in der gewünschten Menge), die dies erreichen könnte, denn selbst 200 km sind schon schwer.

Welche Alternativen gäbe es? Nun, der Volt/Ampere stellt eine solche Alternative da, wobei er kein reines Elektroauto ist, sondern ein Hybrid. Er ist jedoch, so zu sagen, die Krönung der Hybridlösungen, was das Downsizing angeht. Der Hauptantriebsstrang ist, im Gegensatz zum Prius von Toyota, elektrisch, der mechanische Teil ist der Subantriebsstrang. Das mag nach nicht viel klingen, ist aber essentiell, um ein Verständnis für diese Konstruktion zu bekommen.

Der Vorteil ist die Kombination von Kurzstrecken- (elektrisch) und Langstreckenfahrzeug (elektrisch-chemisch). Beim täglichen Pendelverkehr wird der Volt elektrisch fahren und das wird vollkommen ausreichen, da man ihn bei der Arbeit oder Abends an eine Stromanbindung stecken kann. Aber man kann auch mit dem Volt in den Urlaub fahren, dann springt bei Langstreckenfahrten der Verbrennungsmotor an und generiert per Elektrogenerator Strom. Der Vorteil ist ein kleines Kraftwerk (VKM-Motor), dass wenig Leistung hat und damit Platz frei gibt, der von kleinen E-Motoren (Radnabe) und Batterie+Generator genutzt werden kann. Damit wird der Gewichtsunterschied zwischen klassischen Benzinern und dem Volt gering gehalten.

Was ließe sich daran noch ändern? Nun, mein Vorschlag wäre ein Paralleler-Hybridmotor auf Basis von Doppelschichtkondensatoren. Der Aufbau sähe wie folgt aus:

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Die Idee ist, dass der Verbrennungsmotor konstant in einem kleinen optimalen Bereich läuft. Wenn nun beschleunigt werden muss, oder gebremst werden muss, dann liefert der Leistungsspeicher über den Elektromotor die Leistung, bzw. nimmt sie auf. Das CVT (oder Automatikgetriebe) steuert hierbei die Übersetzung und Geschwindigkeit, um den Motor in einem bestimmten Drehzahlbereich zu halten.

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