Verkehr Die E-Mobilität der Zukunft

Konzept "Ionic Flow" des Designers Sebastian Bekmann

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Die Räder werden sicher dran bleiben, doch ansonsten wird sich bei den Elektroautos von morgen fast alles ändern. Vor allem könnten sie anders aussehen - vielleicht ein bisschen wie Raumschiffe.

Von Christian Endt

Wer weiß, vielleicht würden schon längst nur noch Elektroautos auf den Straßen fahren, wäre nicht der Erste Weltkrieg dazwischen gekommen. Bereits im Jahr 1900 hatte nämlich der berühmte Automobilkonstrukteur Ferdinand Porsche, damals tätig im Auftrag der k.u.k. Hofwagen-Fabrik Jacob Lohner & Co aus Wien, den sogenannten Lohner-Porsche auf der Weltausstellung in Paris vorgestellt: ein Elektroauto mit Holzkarosserie, je einem Nabenmotor in den beiden Vorderrädern und einem 400 Kilogramm schweren Bleiakku. Das Auto erreichte eine Spitzengeschwindigkeit von 50 Stundenkilometern und kam mit einer Batterieladung 50 Kilometer weit. Den großen Vorteil brachte Ludwig Lohner damals auf den Punkt: von den "in großer Anzahl auftretenden Benzinmotoren" werde die Luft "erbarmungslos verdorben".

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Doch dann trug tatsächlich der Kriegsausbruch mit dazu bei, dass sich das Elektroauto damals nicht durchsetzte. Der Grund: An der Front lässt sich Benzin-Nachschub deutlich leichter beschaffen als Strom zum Aufladen von Batterien. Der Verbrennungsmotor ist die bessere Kriegsmaschine.

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Hundert Jahre später hat sich die Lage gewaltig geändert: Eine Million Elektroautos möchte die Bundesregierung bis 2020 auf die Straße bringen, bis 2030 sollen es sogar sechs Millionen werden, Volvo will bald nur noch Hybrid- und E-Autos bauen, Paris und Madrid wollen herkömmliche Benzin- und Dieselfahrzeuge bald ganz aus den Städten verbannen. Auch wenn Angela Merkel sagt, der Verbrennungsmotor werde als Übergangstechnologie noch lange gebraucht - sein Ende ist längst beschlossene Sache, die elektrische Mobilität kaum noch aufzuhalten. Aber was bedeutet das? Wie verändern sich das Fahren, die Autos und das Straßenbild, wenn die Hersteller künftig statt Kolben und Einspritzpumpen ein paar Magneten und Drähte verbauen? Ein Blick in die Labore, in denen die Mobilität der Zukunft erfunden wird, gibt Auskunft.

"Technologisch gibt es beim Elektroauto nicht mehr viele Probleme", sagt Stephan Rohr, der an der Technischen Universität München die Forschungsgruppe Komponenten von Elektrofahrzeugen leitet. "Da hat sich in den vergangenen zwei bis drei Jahren extrem viel getan." Jetzt geht es vor allem um Details, mit denen sich jeweils noch ein paar Prozent Effizienzsteigerung rausholen lassen, etwa bei der Leistungselektronik.

Wenn es um diese wenigen Prozente geht, lohnt sich ein Blick in den Rennsport. Um im Wettkampf zu bestehen, müssen die Ingenieure das Maximum aus ihren Fahrzeugen herausholen. Deshalb entwickeln und probieren sie häufig Dinge aus, die sich später auch in den Serienfahrzeugen wiederfinden. Im Jahr 2014 hat der Welt-Automobilverband Fia die Formel E gegründet, eine Rennserie mit elektrisch angetriebenen Rennwagen. Weil die leise und abgasfrei unterwegs sind, finden die Rennen auf Innenstadtkursen statt. In der kommenden Saison stehen unter anderem Hongkong, Marrakesch, Rom und New York auf dem Plan.

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Bisher leidet die Formel E unter dem selben Problem wie die Elektromobilität an sich: Der Akku hält nicht lange genug durch. Weshalb bei den einstündigen Rennen ein Boxenstopp eingelegt wird, bei dem die Fahrer auf ein zweites Auto mit aufgeladener Batterie wechseln. Ab der Saison 2018/2019 will die Fia diesen Fahrzeugwechsel streichen. Dann müssen die Rennfahrer das ganze Rennen mit einer Akkuladung durchhalten.

Forscher haben einige Ideen, wie sich aus den dominierenden Lithium-Ionen-Akkus mehr Kapazität herausholen lässt. In ihren Laboren suchen sie nach den richtigen Materialien für die Kathode (die besten Chancen hat zurzeit eine Kombination aus Nickel, Magnesium und Kobalt); sie arbeiten an einer idealen Anordnung und Verschaltung der einzelnen Akku-Blöcke und entwickeln Ladeverfahren, mit denen sich die Batterien schnell aufladen lassen ohne zu überhitzen. Außerdem gibt es noch ein paar Kandidaten, mit denen die Lithium-Ionen-Technologie vielleicht irgendwann abgelöst werden könnte: Lithium-Sulfur und Lithium-Luft heißen die aktuellen Favoriten - beide haben aber ihre eigenen technischen Probleme, so dass nicht klar ist, ob sie tatsächlich in der Autoindustrie zum Einsatz kommen werden.

Der Elektromotor ist technisch wesentlich einfacher als ein Verbrennungsmotor. Zehnjährige können ihn mit einem Elektrobaukasten aus dem Spielwarengeschäft in wenigen Stunden zusammenbauen: Ein Magnet, eine Spule, ein paar Drähte, viel mehr braucht es nicht. Den ersten praxistauglichen Elektromotor baute der Potsdamer Ingenieur Moritz Hermann von Jacobi schon 1834. Ein Verbrennungsmotor samt Getriebe ist mit seinen vielen mechanischen Bauteilen rein technisch die anspruchsvollere Maschine.