Wie sieht das Elektroauto der Zukunft aus? Für Oberingenieurin Annegret Klein-Heßling wird es einen optimierten, modular aufgebaute Antriebstrang haben, leistungsfähiger und günstiger sein. Wenn die Energie für Herstellung und Betrieb aus erneuerbaren Quellen kommt, könnte viel CO2 eingespart werden. / von Elena Eggert
Elektroautos sind nichts Neues. Das erste wurde bereits 1881 gebaut. Doch gegen den Verbrenner-Motor konnte sich das Elektroauto in der Vergangenheit nicht durchsetzen, erklärte Annegret Klein-Heßling. Nachdem jahrzehntelang in die Entwicklung von Benzin- und Dieselmotoren investiert wurde, gelte es jetzt, leistungsfähige und günstige Elektroautos zu entwickeln. Die promovierte Ingenieurin forscht am Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe der RWTH Aachen an der Weiterentwicklung der Leistungselektronik und stellte aktuelle Ergebnisse vor.
Modulare Bauteile haben viele Vorteile
Aktuelle Forschung ziele insbesondere darauf ab, die Leistungselektronik zu verbessern. Die Leistungselektronik steuert den Motor an und ist wichtig für die Umformung elektrischer in mechanische Energie. Annegret Klein-Heßling erforscht, wie mehrere einzelne Komponenten in einem modularen Bauteil verbunden werden können. Die Vorteile der modularen Bauweise liegen auf der Hand: Weniger Einzelteile, bessere Voraussetzungen für Anschlüssen nach Industriestandards und sinkende Produktionskosten. „Man muss nicht mehr drei Komponenten für drei verschiedene Fahrzeuge optimieren, sondern nur noch ein Bauteil für alle drei“, erklärte Klein-Heßling. Als modulare Bauteile kommen Akku, Gleichspannungswandler, Wechselrichter, Elektromotor und Getriebe in Frage.
Neue Ansätze bei Speichermaterialien
Der Verbrauch wertvoller Ressourcen, wie zum Beispiel von Lithium für den Bau von Akkumulatoren, gilt als Nachteil der Elektromobilität. Auch hier gibt es neue Ansätze, zum Beispiel die Verwendung von Silizium als Speichermaterial. Silizium steht im Gegensatz zu Lithium fast unbegrenzt zur Verfügung. In Zukunft werden sich auch neue Halbleitermaterialien durchsetzen, prophezeite Klein-Heßling. Siliziumkarbid (SIC) dürfte Silizium ablösen. Komponenten, die auf SIC basieren, könnten schneller und besser geschalten werden und hätten geringere Verluste.
Gute Ladeinfrastruktur ist wichtig
Entwicklung ist auch bei der Ladeinfrastruktur vonnöten. Das deutsche Stromnetzt ist laut Annegret Klein-Heßling nicht für eine größere Menge Elektroautos ausgelegt. Elektroautos müssen zudem mit Gleichspannung geladen werden, während das Stromnetz auf Wechselspannung basiert. „Es müssen nicht nur mehr Ladesäulen aufgestellt, sondern auch ein Gleichspannungsnetz gefördert werden“, forderte Klein-Heßling. Auch die Ladedauer spiele eine wichtige Rolle: Von Schnelladen spricht man ab einem Ladestrom von 22 Kilowatt. Das Elektroauto lädt dann genauso lange, wie es mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 100 Kilometer pro Stunde fahren könnte.
Welcher Antrieb hat Zukunft?
Warum konnte sich das Elektroauto trotz seiner Vorteile in Sachen CO2-Ausstoss bisher nicht durchsetzen? Für Annegret Klein-Heßling sind die hohen Kosten der ausschlaggebende Faktor. Dennoch hat der Elektroantrieb für die Oberingenieurin Zukunft, und zwar nicht nur für PKW, sondern auch für Busse, Lieferwagen und Züge mit elektrischen Antrieben. Ihrer Meinung nach wird es künftig aber auch andere Antriebsformen geben wie zum Beispiel die Brennstoffzelle.
Ein eigenes Elektroauto? Studierende sind vorsichtig …
Ob jeder ein eigens Auto braucht, bezweifelt Klein-Heßling: „In Zukunft werden Car-Sharing Konzepte wichtiger werden.“ Zum Ende der Ringvorlesung startete Noemi Kolloch, Studentin des Technikjournalismus, eine kleine Umfrage. Wer würde sich wohl ein Elektroauto anschaffen? Diese Frage wurde bereits zu Beginn der Vorlesungsreihe gestellt und nun stimmten mehr Studierende für ein Elektroauto. Allerdings nahm auch die Skepsis in Bezug auf die Ladeinfrastruktur zu. Richtig überzeugen konnte die meisten Studierenden nur das Elektromotorrad. Es bleibt also noch viel zu tun für Forschung und Entwicklung.
Umfrage des Publikums während der Veranstaltung
Während der Veranstaltung wurden Umfragen mithilfe des Umfrage-Tools „Pingo“ durchgeführt. Hier die Ergebnisse:
