Das Elektroauto juli
Das Elektroauto juli
Das Elektroauto juli
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
Klaus-Dieter Moser - Techniklexikon vom 14.07.2008<br />
Kategorie: Technische Grundlagen<br />
Thema: <strong>Das</strong> <strong>Elektroauto</strong><br />
Autotechnik - Verständlich erklärt (Juli 2008)<br />
<strong>Das</strong> <strong>Elektroauto</strong><br />
Klaus-Dieter Moser erklärt Ihnen im Techniklexikon die technischen Grundlagen und die<br />
Funktionsweise des <strong>Elektroauto</strong>s - wie immer verständlich auf den Punkt gebracht.<br />
Ein Blick auf die Preistafeln der Tankstellen in den vergangenen Wochen reicht aus um<br />
festzustellen, dass die Ära der Mobilität mittels Verbrennungskraftmaschinen allmählich dem<br />
Ende zugeht. Unabhängig von politischen Einflüssen oder Börsenspekulationen, die<br />
sicherlich den Rohölpreis teilweise unangemessen in die Höhe treiben, lässt sich nicht mehr<br />
leugnen, dass die Energiequelle Erdöl langsam versiegt.<br />
Die derzeitige Preisexplosion wird sicherlich durch die weiterhin gestiegene Nachfrage durch<br />
„neue“ Industrieländer beschleunigt. Experten gehen davon aus, dass im September 2006<br />
das Fördermaximum von Erdöl erreicht war. Somit ist auf dem Weltmarkt ein Gleichgewicht<br />
zwischen Fördermenge und Verbrauch nur noch über einen weiteren Preisanstieg zu<br />
realisieren.<br />
Aufgrund des stetig ansteigenden Preises von Erdöl und des rasch voranschreitenden<br />
Klimawandels setzen die Fahrzeughersteller vermehrt auf alternative Antriebssysteme.<br />
Neben den schon in Serie gefertigten Hybridfahrzeugen erhält der reine Elektroantrieb immer<br />
mehr Aufmerksamkeit. Sicherlich ist die Antriebsvariante mittels Akku und Elektromotor<br />
keine neue Erfindung, aber durch die Energiepreissteigerung und die neueren Techniken ist<br />
es eine vernünftige und wirtschaftliche Alternative zu den konventionellen Antriebstechniken.<br />
Da bei mit Wasserstoff betriebenen Fahrzeugen derzeit noch kein vertretbarer Wirkungsgrad<br />
erreicht wird und das sehr schadstoffarme Biodiesel nur mit hohem Aufwand erzeugt werden<br />
kann, ist Strom, gewonnen aus Sonnen-, Wind- und Wasserenergie, eine wirtschaftliche und<br />
umweltverträgliche Lösungsvariante.<br />
Sonnenenergie könnte in der Sahara oder in Südeuropäischen Ländern gewonnen und über<br />
spezielle Hochspannungsleitungen für ganz Europa zugänglich gemacht werden.<br />
Windenergie und Energie aus der Wasserbewegung des Meeres wären ebenfalls zusätzliche<br />
Quellen.<br />
Um nun die sicherlich auch weiterhin notwendige Mobilität zu gewährleisten kann diese<br />
Energie mit der heutigen Technik in <strong>Elektroauto</strong>s am effizientesten eingesetzt werden.<br />
Smart fortwo ev<br />
Tesla Roadster<br />
Klaus-Dieter Moser, Techniklexikon Seite 1 von 5 Deubner-Verlag GmbH & Co.KG
Klaus-Dieter Moser - Techniklexikon vom 14.07.2008<br />
Kategorie: Technische Grundlagen<br />
Thema: <strong>Das</strong> <strong>Elektroauto</strong><br />
Betrachtet man das Antriebskonzept „<strong>Elektroauto</strong>“ etwas näher, so ist es nicht mehr<br />
verwunderlich, dass dieses System älter ist als das mittels Verbrennungsmotor angetriebene<br />
Fahrzeug. Die Verbrennungskraftmaschinen hatten anfangs enorme technische Probleme<br />
und waren alles andere als zuverlässig. Schon 1839 baute Robert Anderson in Schottland<br />
ein <strong>Elektroauto</strong>.<br />
Porsche, Hansa-lloyd, Siemens und weitere Pioniere des Automobils bauten um 1900<br />
<strong>Elektroauto</strong>s. Leider waren die damals zur Verfügung stehenden Batterien/Akkus viel zu<br />
schwer und hatten nur eine sehr geringe Kapazität, was zu enormen Ladezeiten und sehr<br />
geringen Reichweiten der Elektrofahrzeuge führte und dem Verbrennungsmotor seinen<br />
historischen Einzug ebnete.<br />
Die Vorteile des Elektromotors konnten jedoch bei schienengebunden Fahrzeugen durch die<br />
Stromzufuhr mittels Oberleitung genutzt werden und haben sich bis heute durchgesetzt.<br />
Parallel zu den Benzin- und Dieselfahrzeugen wurden in Randbereichen die<br />
Elektrofahrzeuge weiterentwickelt und eingesetzt. Vom Golfwagen bis hin zum Elektro-<br />
Lastkraftwagen im Bergbau fanden verschiedene Konzepte ihren Einsatzzweck. Allerdings<br />
wurden nur geringe Mittel in die Weiterentwicklung investiert und somit nur wenig Fortschritt<br />
erzielt. Erst in den Zeiten der Ölkrisen (1970 und 1990) erinnerte sich die Automobilindustrie<br />
an die <strong>Elektroauto</strong>s und begann serienreife Fahrzeuge zu entwickeln.<br />
General Motors baute den EV1 (130 km/h, 140 PS, Reichweite 180 km, Bauzeit: 1996-1999).<br />
Volkswagen den Golf CitySTROMer (Bauzeit: 1992-1996). Auch andere namhafte Hersteller<br />
bauten vergleichbare Fahrzeuge, stellten die Produktion aber wegen mangelnder Nachfrage<br />
wieder ein.<br />
<strong>Das</strong> bekannteste <strong>Elektroauto</strong> unserer Zeit ist sicherlich der Tesla Roadster. Die Firma Tesla<br />
Motors baute dieses Serienfahrzeug 2006. Es wird seit dem 17.03.2008 in einer Kleinserie<br />
produziert.<br />
Technische Daten Tesla Roadster:<br />
Höchstgeschwindigkeit: 201 km/h<br />
Leistung: 185 KW (250 PS)<br />
Beschleunigung: 4 sek. von 0 auf 100 km/h<br />
Reichweite: 380 km<br />
Ladezeit: 3,5 Stunden<br />
Akkus: über 6000 handelsübliche Handy/Laptopakkus<br />
Dieses Fahrzeug zeigt, das schon heute ein Serienfahrzeug realisierbar ist, das alle<br />
Anforderungen, selbst von Pendlern, mehr als zufriedenstellend erfüllt.<br />
Neben vielen kleineren Produktionsstätten, die so genannte „leichte“ Elektrofahrzeuge<br />
produzieren, sind nun die namhaften Automobilhersteller wieder in die Entwicklung und<br />
Produktion von <strong>Elektroauto</strong>s eingestiegen. DaimlerChrysler präsentierte 2006 den Smart<br />
fortwo ev (electric vehicle), der vorerst in einer Losgröße von 100 Einheiten produziert wird<br />
und als Feldversuch in der Londoner Innenstadt eingesetzt wird.<br />
Klaus-Dieter Moser, Techniklexikon Seite 2 von 5 Deubner-Verlag GmbH & Co.KG
Klaus-Dieter Moser - Techniklexikon vom 14.07.2008<br />
Kategorie: Technische Grundlagen<br />
Thema: <strong>Das</strong> <strong>Elektroauto</strong><br />
Technische Daten Smart fortwo ev<br />
Höchstgeschwindigkeit: 120 km/h<br />
Leistung: 30 KW (41 PS)<br />
Beschleunigung: vergleichbar mit der Benzinvariante<br />
Reichweite: 110 km<br />
Ladezeit: 8 Stunden<br />
Akkus: Li-Ionen<br />
Volvo, Volkswagen, Peugeot, Renault, Nissan und andere Hersteller haben schon für 2009<br />
bzw. für 2010 die Serienfertigung von umweltfreundlichen <strong>Elektroauto</strong>s angekündigt. Die<br />
Zusammenarbeit der Fahrzeughersteller mit NEC und Sony soll weitere Erfolge in der<br />
Effizienz der Batterien/Akkus herbeiführen.<br />
Die Technik:<br />
Der Elektroantrieb ist dem Antrieb mittels Verbrennungsmotor in vielen Eigenschaften<br />
überlegen.<br />
Der Elektromotor hat ein gleichbleibendes Drehmoment über den gesamten<br />
Drehzahlbereich. Somit lassen sich Getriebe und Drehmomentwandler stark reduzieren bzw.<br />
sind nicht mehr notwendig.<br />
Auch zum Rückwärtsfahren wird kein Getriebe benötigt.<br />
Elektromotoren laufen selbstständig an und benötigen weder einen Anlasser, noch einen<br />
Generator/Lichtmaschine.<br />
Meist sind die Elektromotoren luftgekühlt und somit fällt der gesamte Kühlkreislauf mit<br />
Wasserpumpe und Kühler ebenfalls weg.<br />
Der einfache Aufbau und die im Gegensatz zum Verbrennungsmotor nur wenigen<br />
beweglichen Teile machen den Elektromotor sehr wartungsarm. Öl als Schmiermittel wird<br />
ebenfalls nicht mehr benötigt.<br />
Auch auf den gesamten Abgasstrang, den ein Verbrennungsmotor benötigt, kann beim<br />
Elektromotor verzichtet werden.<br />
Beim Bremsen wird die Bremsenergie direkt in elektrische Energie umgewandelt und in den<br />
Akkus gespeichert.<br />
Die Elektromotoren werden grundsätzlich in der Nähe der Drehachsen verbaut, wo sie die<br />
Antriebsräder direkt, über ein Getriebe oder als Radnabenmotor ausgelegt antreiben.<br />
Klaus-Dieter Moser, Techniklexikon Seite 3 von 5 Deubner-Verlag GmbH & Co.KG
Klaus-Dieter Moser - Techniklexikon vom 14.07.2008<br />
Kategorie: Technische Grundlagen<br />
Thema: <strong>Das</strong> <strong>Elektroauto</strong><br />
Man unterscheidet grundsätzlich 4 Bautypen:<br />
1. Zentralmotor<br />
Konventioneller Aufbau, Verteilergetriebe/Differentialgetriebe zu den Antriebsrädern<br />
ist notwendig.<br />
2. Radnabenmotor<br />
Der Elektromotor sitzt direkt auf der Radnabe, keine Getriebe notwendig.<br />
3. Tandemmotor<br />
Zwei Elektromotoren hintereinander angeordnet. Vorteil: geringerer Durchmesser,<br />
kleinere Massen.<br />
4. Hybridsystem mit Elektromotor (Generator)<br />
Hier werden zwei Grundtypen unterschieden:<br />
1. Der Elektromotor unterstützt den Verbrennungsmotor<br />
2. Der Verbrennungsmotor dient lediglich zum Aufladen der Akkus.<br />
An die Elektromotoren werden folgende Anforderungen gestellt:<br />
• hoher Wirkungsgrad,<br />
• hohe mechanische Schockfestigkeit,<br />
• gutes Verhältnis von Leistung zu Gewicht,<br />
• rasche Umschaltung von Motor- auf Generatorbetrieb.<br />
Durch die Drive-by-Wire-Technologie wird eine exakte Steuerung der Radnabenmotoren<br />
und aller bekannten Sicherheitssysteme bei relativ geringem Gewicht realisierbar.<br />
Die Gewichtseinsparung durch den einfachen Aufbau des Elektroantriebs und der damit<br />
wegfallenden Bauteile gegenüber dem Verbrennungsmotorantrieb wird allerdings durch das<br />
enorme Gewicht der Batterie/Akkus aufgezehrt.<br />
Klaus-Dieter Moser, Techniklexikon Seite 4 von 5 Deubner-Verlag GmbH & Co.KG
Klaus-Dieter Moser - Techniklexikon vom 14.07.2008<br />
Kategorie: Technische Grundlagen<br />
Thema: <strong>Das</strong> <strong>Elektroauto</strong><br />
Vorteile des Elektroantriebs:<br />
• wartungsarm<br />
• geringe Reparaturkosten<br />
• hoher Wirkungsgrad (Energieumsetzung von der Steckdose zum Motor 86%)<br />
• geringe Geräuschentwicklung<br />
• keine Abgase (verwendeter Strom stammt aus alternativen Energiequellen)<br />
• geringe Betriebskosten<br />
Nachteile des Elektroantriebs:<br />
• geringe Wärmeentwicklung des Elektromotors (elektrische Heizung/Klimaanlage für<br />
Fahrgastzelle)<br />
• geringere Reichweite (abhängig von der Akkuleistung)<br />
• lange „Tankzeiten“ (Ladezeiten)<br />
• fehlendes „Tankstellennetz“<br />
• temperaturabhängige Leistungsfähigkeit der Akkus<br />
• Anschaffungskosten / Kosten für Akkus/Batterien<br />
• Lebensdauer der Akkus/Batterien<br />
Fazit:<br />
In der Zukunft des Automobils wird der Elektroantrieb eine tragende Rolle spielen, da ein<br />
Elektrofahrzeug einen hohen Wirkungsgrad aufweist und der Strom aus alternativen Quellen<br />
in den nächsten Jahren günstiger erzeugt werden kann als konventioneller Strom.<br />
Der steigende Mineralölpreis und die rasch voranschreitende Klimaerwärmung drängen alle<br />
Hersteller und Politiker zum Handeln.<br />
<strong>Das</strong> erklärte Ziel fast aller namhaften Fahrzeughersteller ist eine abgasfreie, sichere und<br />
bezahlbare Großserienfertigung von <strong>Elektroauto</strong>s. Die enormen Fortschritte in der<br />
Entwicklung von bezahlbaren Hochleistungsakkus und die ständige Weiterentwicklung der<br />
Brennstoffzelle werden den Einzug des Elektroantriebs in die Alltagsmobilität beschleunigen.<br />
Neben dem Akku werden die Herstellungskosten, die Reichweite, das Fahrzeuggewicht und<br />
das flächendeckende „Tankstellennetz“ die Herausforderungen der Zukunft sein.<br />
„Langfristig erwarten wir jedoch die Elektrifizierung der Antriebe“, so Winterkorn. Neben den<br />
bekannten Hybriden umfasst das reine Elektroantriebe bis hin zur Brennstoffzelle. Eine<br />
praktikable Lösung für die preiswerte und umweltgerechte Wasserstoffherstellung in großen<br />
Mengen sei derzeit allerdings nicht in Sicht, erklärte der VW-Chef. Quelle: DiePresse.com<br />
Klaus-Dieter Moser, Techniklexikon Seite 5 von 5 Deubner-Verlag GmbH & Co.KG