Techniktrend Range Extender Kraftwerk an Bord

"Range Anxiety"- die Angst vor dem Ende der Reichweite gilt als größtes Hemmnis für den Boom der Batterieautos. Solange die Akkus zu schwach und zu teuer sind, könnten Range Extender den Pionieren diese Sorge nehmen. Die Hilfsmotoren stehen gerade hoch im Kurs.

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Opel

Stadtverkehr, Landstraße und jede Menge Autobahn: Als Opel den neuen Ampera vorstellte, konnte der Weg gar nicht weit genug sein. Denn so konnten die Rüsselsheimer zeigen, was der Hoffnungsträger besonders gut kann - und was er speziell seinen Konkurrenten aus dem Elektro-Fach voraus hat. Denn anders als etwa ein Elektro-Smart oder ein Mitsubishi iMiEV muss der Ampera nicht nach 100 Kilometern an die Steckdose. Zwar sind auch seine Akkus nach maximal 80 Kilometern leer, doch ein kleiner Hilfsmotor produziert den Nachschub über einen Generator einfach an Bord. "Das steigert die Reichweite auf mehr als 500 Kilometer und macht den Ampera zum ersten alltagstauglichen Elektrofahrzeug mit Langstreckenqualitäten", frohlockt Opel-Projektleiter Enno Fuchs.

Das Konzept findet tatsächlich - ungewohnt für Opel - viel Lob in der Öffentlichkeit und auch in den Forschungsabteilungen der Konkurrenz gilt es derzeit als vielversprechendste Brücken-Technologie auf dem Weg zum rein elektrisch betriebenen Fahrzeug. Der Name: Range Extender.

Im Fall des Ampera ist das ein 1,4 Liter großer und 86 PS starker Vierzylinder. Er soll jene Energie liefern, die Batterien aus Kapazitäts- oder Kostengründen noch nicht speichern können und den Elektropionieren damit die Angst nehmen, möglicherweise irgendwo zu stranden. Wenn es nötig ist, halten sie einfach an einer Tankstelle und können in drei Minuten weiterfahren.

Natürlich braucht auch ein Range Extender Sprit, verursacht CO2-Emissionen und bleibt damit noch ein gutes Stück vom Ideal der schadstofffreien Mobilität entfernt. Doch besser als ein herkömmliches Auto mit Verbrennungsmotor schneidet er allemal ab. Zum einen kann der Hilfsmotor immer im optimalen Bereich laufen, weil er vom eigentlichen Fahrbetrieb abgekoppelt ist. Zum anderen gilt er den Entwicklern ohnehin nur als psychologische Krücke, die man im Alltag kaum brauchen wird. "Weil der Akku den allermeisten Menschen für ihre täglichen Strecken reicht, werden viele den Verbrenner nur ganz selten zum Beispiel auf der Fahrt in den Urlaub hören", sagt ein Opel-Mann.

Vom Notstromaggregat bis zu Spezialisten

Dabei ist der Range Extender noch nicht einmal Hexenwerk. Während das Elektrofahrzeug nach wie vor als kompliziertes Konstrukt gilt und die Ingenieure viel Hirnschmalz in die Akkus und das Lademanagement stecken , sind die Anforderungen an den Hilfsmotor selbst eher gering: Studenten an der Hochschule Landshut zum Beispiel haben für ihren umgebauten BMW X5 ein ganz simples Notstromaggregat vom Campingplatz herangezogen. Und auch der Range Extender im Opel Ampera ist eher schlicht aufgebaut. "Er stammt aus dem Corsa, ist bestens bewährt, in großen Stückzahlen und vor allem zu einem niedrigen Preis verfügbar", gibt ein Opel-Entwickler freimütig zu.

Doch je mehr Autohersteller sich mit dem Konzept des Reichweitenverlängerers beschäftigen, desto mehr Aufmerksamkeit bekommt auch das eingebaute Kraftwerk. Mittlerweile gibt es sogar die ersten Motoren, die allein für diese Aufgabe entwickelt wurden.

So hat zum Beispiel Lotus Engineering jetzt bereits den zweiten Verbrenner vorgestellt, der sich vortrefflich als bordeigenes Kraftwerk eignen würde. Er hat nur drei Zylinder und 1,3 Liter Hubraum, leistet als Sauger bis zu 48 oder mit Kompressor maximal 68 PS und wiegt kaum mehr als einen Zentner. Dank seiner Hilfe lassen sich Elektroautos mit kleineren, leichteren und vor allem günstigeren Batteriepaketen ausstatten, ohne dass die Reichweite leidet, argumentieren die Briten. Mit einem umgebauten Jaguar XJ mit einem 197 PS starken Elektromotor schafften sie bereits über 1000 Kilometer ohne Boxenstopp.

Auf denselben Zug ist jetzt auch Volvo aufgesprungen: Die Schweden haben gerade drei unterschiedliche Konzepte für einen Range Extender vorgestellt, die alle auf einem Dreizylinder-Benziner basieren. Der Motor, der mit Turbo auf bis zu 190 PS kommt, treibt bei einem Prototypen nur den Generator und bei zwei Varianten zumindest teilweise auch die Räder an. Ganz ähnlich wie der Opel Ampera, der bei Vollgas auf der Autobahn ebenfalls Hilfe vom Verbrenner bekommt. "Dies ist ein großer Fortschritt auf unserem Weg zur Elektromobilität", sagt Derek Crabb, der bei Volvo die Antriebsentwicklung leitet. "Mit einem Range Extender steigt die Reichweite auf 1000 Kilometer und mehr - und dies alles bei CO2-Emissionen von 50 g/km oder sogar darunter."

Unterschiedliche Motorenkonzepte

Doch nicht nur für das Einsatzgebiet des Range Extenders gibt es unterschiedliche Ansätze. Auch das Arbeitsprinzip des Motors selbst steht auf dem Prüfstand. Bei Audi jedenfalls denkt man bereits sehr konkret über das alte Wankelprinzip nach. Die kreisenden Kolben, die Audi zuletzt beim NSU Ro80 eingesetzt hat, erlauben eine sehr kompakte Bauweise und einen ausgesprochen leisen Betrieb, argumentieren die Entwickler und demonstrieren das im A1 e-tron (LINK), der sich gerade im Flottentest in München bewähren muss. Samt Generator, Elektronik, Kühlung und Abgasanlage wiegt das Paket unter dem Kofferraumboden des Kleinwagens nur 65 Kilogramm und braucht nicht mehr Platz als eine Sprudelkiste.

Noch extravaganter ist das Range Extender-Konzept des Jaguar CX-75. Die Studie eines Öko-Supersportwagens nutzt statt eines Verbrenners nämlich zwei Jetturbinen zur Stromerzeugung. Jeweils auf das Format einer Magnumflasche Champagner geschrumpft und gerade einmal 35 Kilo schwer, pressen sie pro Minute 35.000 Liter Luft durch Schaufeln, die mit 80.000 Touren laufen. Dabei verbrennen sie beinahe jeden denkbaren Treibstoff und kommen auf eine Leistung von jeweils knapp 100 PS.

Zwar ist Jaguar so überzeugt von der Technologie, dass sich der Mutterkonzern Tata bereits bei dem entsprechenden britischen Zulieferer eingekauft hat. Doch mit einem baldigen Serienstart rechnen auch die Engländer offenbar nicht. Die Kleinserie des CX-75 jedenfalls, die in zwei Jahren für Preise ab etwa 800.000 Euro starten wird, kommt erst einmal mit einem vergleichsweise konventionellen Verbrenner als Kraftwerk für den Akku.

Eine interessante Lösung für einen Range Extender entwickelt derzeit das US-Unternehmen EMAV. Auch die Amerikaner sind davon überzeugt, dass man den Hilfsmotor nur selten brauchen wird und packen ihn deshalb konsequenterweise in einen Anhänger. So hat man für Langstrecken nicht nur genügend Energie, sondern gleich auch noch ein bisschen zusätzlichen Stauraum. Und wenn man nur mal eben in die Stadt will, muss man den Motor nicht immer mitschleppen, sondern lässt sein Kraftwerk einfach zu Hause. In Deutschland hätte das Konzept jedoch kaum eine Chance: Denn da, wo man den Anhänger brauchen würde - nämlich auf der Autobahn - bremst die Straßenverkehrsordnung den Fahrer auf maximal 100 km/h ein.



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Seite 1
Kaworu 30.07.2011
1.
Wird auch Zeit, das sowas mal breitflächiger entwickelt wird. Warum man allerdings nicht schon früher auf die Idee kam, ein "kleines" Notstromaggregat in die Elektroautos einzubauen wird wohl immer ein Rätsel bleiben.
mynona3 30.07.2011
2. Heizung im Elektroauto
ich frage mich immer noch, wie die Heizung in einem Elektroauto funktionieren soll. Ich kann mir vorstellen, daß im Winter nach einer Aufheizung des Innenraums aus der Fahrzeugbatterie die Kapazität bestenfalls noch bis zur nächsten Steckdose reicht. Genau da würde sich doch eine Verbrennungskraftmaschine ideal einsetzen lassen: Als Abwärmeproduzent mit Nebenprodukt mechanischer Energie, die über einen Generator zum Nachladen der Batterie genutzt werden könnte. Weiß da jemand was handfestes?
Oberleerer 30.07.2011
3. .
Zitat von mynona3ich frage mich immer noch, wie die Heizung in einem Elektroauto funktionieren soll. Ich kann mir vorstellen, daß im Winter nach einer Aufheizung des Innenraums aus der Fahrzeugbatterie die Kapazität bestenfalls noch bis zur nächsten Steckdose reicht. Genau da würde sich doch eine Verbrennungskraftmaschine ideal einsetzen lassen: Als Abwärmeproduzent mit Nebenprodukt mechanischer Energie, die über einen Generator zum Nachladen der Batterie genutzt werden könnte. Weiß da jemand was handfestes?
Das Wichtigste, die Heckscheibenheizung und Sitzheizung sind ja auch jetzt schon elektrisch, weil es wohl zu teuer, zu schwer und zu unzuverlässig wäre, das mit Motorwärme zu versorgen. Die Regler und Akkus produzieren aber womöglich auch genug Abwärme. Beim Verbrenner gehen die Hälfte der Abwärme über den Auspuff weg und die andere Hälfte über das Kühlwasser. Ich behaupte mal, dass der Anteil für die Heizung von den 30% des Kühlwassers sehr gering ist.
J4cky 30.07.2011
4. ...
Zitat von mynona3ich frage mich immer noch, wie die Heizung in einem Elektroauto funktionieren soll. Ich kann mir vorstellen, daß im Winter nach einer Aufheizung des Innenraums aus der Fahrzeugbatterie die Kapazität bestenfalls noch bis zur nächsten Steckdose reicht. Genau da würde sich doch eine Verbrennungskraftmaschine ideal einsetzen lassen: Als Abwärmeproduzent mit Nebenprodukt mechanischer Energie, die über einen Generator zum Nachladen der Batterie genutzt werden könnte. Weiß da jemand was handfestes?
Es wird eine klassische Elektroheizung eingebaut. Je nach Fahrzeugtyp größer oder kleiner ... Es stimmt natürlich, dass die maximale Strecke damit verkürzt wird. Noch schlimmer sind allerdings Klimaanlagen im Hochsommer! Der Verbrauch zu Kühlen ist größer. Entsprechend werden E-Autos auch eine Funktion haben sämtliche Komfortbauteile abzuschalten, damit eine maximale Reichweite ermöglicht werden kann. Insgesamt wird das Fahren mit dem E-Auto zu einem spannend Balanceakt mit Energie. Ich selbst bin auch schon E-Golf gefahren und muss sagen auf der einen Seite gibt es neue Innovationen wie die Standklimaanlage für Sommer und Winter einstellbar über IPhone, aber auch das Energierückgewinnungssystem zum Bremsen vor der Ampel oder sonstigen Anpassungen im Straßenverkehr. Allerdings würde ich mir solch ein Auto für >40.000€ mit maximaler Reichweite von 150km nie kaufen.
and_one 30.07.2011
5. Volksverdummung
Zitat von sysop"Range Anxiety"- die Angst vor dem Ende der Reichweite gilt als größtes Hemmnis für den Boom der Batterieautos. Solange die Akkus zu schwach und zu teuer sind, könnten Range Extender den Pionieren diese Sorge nehmen. Die Hilfsmotoren stehen gerade hoch im Kurs. http://www.spiegel.de/auto/aktuell/0,1518,776712,00.html
Wenn es nicht in Wirklichkeit um Riesensubventionen für teure, schwere, umweltschädliche und unwirtschaftliche Akkus ginge, und darum, der Autoindustrie durch Salamitaktik mehr Autogenerationen (= Umsatz) zu bescheren, würde man ohnehin "Serielle Hybride" bauen. Man nimmt einen (Vielstoff-) Verbrennungsmotor - vielleicht eine Miniturbine – der nur Strom erzeugt. Da dieser Motor nicht in Teillast laufen müsste, wären minimale Größen, optimale Verbrauchswerte und der Einsatz von Bio-Sprit möglich. Keine Riesenakkus schlagen auf das Fahrzeuggewicht. Im Gegenteil, weil viele mechanische Kraftübertragungen inkl. der damit einhergehenden Leistungsverluste nicht mehr erforderlich sind und die E-Motoren nah an den Rädern sitzen. Die Autos können sogar leichter werden und man erhält bei der Konstruktion größere Freiheit. Das aber ist zu einfach – und bringt, wie es scheint, nicht genug Geld ein.
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