AUS DEM SPIEGEL
Ausgabe 10/2009

Automobile: Fahren mit Strom - wann erobert das Elektroauto die Straßen?

Von Christian Wüst

2. Teil: Besser sein als die Asiaten - das ist das Ziel

Zeichnungen historischer Rennwagen schmücken die Wände des Büros von Herbert Kohler im Mercedes-Stammsitz Stuttgart Untertürkheim. Der Forschungschef der Daimler AG ist allerdings zunehmend in einem Neuland ohne Benzingeruch unterwegs. "Ich habe im Jahr 2008 alles gesehen, was es weltweit an nennenswerter Batteriezellenherstellung gibt."

Nennenswert sind vor allem Firmen in Japan und Südkorea: LG Chem aus Seoul, der Lieferant von General Motors, GS Yuasa aus der japanischen Tempelstadt Kyoto, Partner von Honda und Mitsubishi, außerdem Enax, Sanyo und der famose Toyota-Bestromer Panasonic.

In Deutschland, dem einst unangefochtenen Kompetenzzentrum für Elektrochemie, gibt es nur eine Adresse. Und die ist neu.

Immer häufiger fuhr der Daimler-Forschungschef zuletzt in die sächsische Kleinstadt Kamenz nordöstlich von Dresden. Dort hatte der Essener Chemiekonzern Evonik vor drei Jahren die Tochterfirma Li-Tec Battery gegründet. Daimler entschied sich für sie.

Natürlich, meint Herbert Kohler, habe die deutsche Lösung ihren Charme. Vor allem jedoch muss sie funktionieren - besser sein als die Asiaten. Das ist das Ziel.

Li-Tec ist im Besitz einer patentgeschützten Erfindung, die extrem energiehaltige Stromspeicher ohne Feuergefahr möglich macht: Die hauchdünne Separator-Membran in den Zellen besteht aus Keramik und könnte sich als Schlüssel zu weit leistungsfähigeren Stromspeichern erweisen.

Der Daimler-Fahrplan sieht für 2011 einen E-Smart mit Li-Tec-Batterien vor, die im verfügbaren Bauraum etwa 20 Kilowattstunden speichern sollen. Im Laborversuch überstanden sie schon über 3000 Ladezyklen, was einem Autoleben von mehr als 300.000 Kilometern entspricht. Damit hätte das Stadtmobil eine verlässliche Reichweite von gut 100 Kilometern - jedoch zu welchem Preis?

Im Moment kostet eine solche Lithium-Batterie mindestens 20 000 Euro. Die Marktchancen eines Strom-Smart wären damit gleich null. Ziel der Daimler-Entwickler ist es, den Preis mit dem Sprung in die größere Serienproduktion auf ein Viertel zu drücken. Mit einer 5000-Euro-Batterie wäre der Stadt-Stromer zwar immer noch erheblich teurer als ein Smart mit Benzinmotor, aber je nach Stand des Ölpreises zumindest nicht mehr völlig indiskutabel.

Etwa zeitgleich mit Daimler verspricht auch Volkswagen, ein elektrisches Stadtauto in den Handel zu bringen. Allerdings ist dort bis heute noch nicht klar, wer die Batterien liefern soll. Kürzlich wurde eine Zusammenarbeit mit Toshiba bekanntgegeben, als "eine von mehreren Optionen", wie Jens Hadler, verantwortlich für die Aggregateentwicklung, versichert.

Was VW ausgerechnet mit Toshiba will, verwundert derzeit die Fachwelt. Das Unternehmen aus Tokio ist bekannt für extrem dauerfeste Lithium-Titanat-Batterien, die mit kaum mehr als 60 Wattstunden pro Kilogramm jedoch viel zu schwer sind für den Einsatz im Auto. Der Daimler-Lieferant Li-Tec setzt auf eine Lithium-Mangan-Nickel-Kobalt-Kombination, die derzeit bereits eine Energiedichte von knapp 150 Wattstunden pro Kilogramm erreicht.

Von der Leistungsfähigkeit der Kamenzer Stromspeicher zeigte sich auch schon der Autokonzern begeistert, der weltweit als Referenzadresse für elektrische Antriebe gilt: Toyota setzt Li-Tec-Zellen in der Formel 1 ein, wo neuerdings elektrische Zusatzmotoren zugelassen sind.

Lange vor allen Konkurrenten hatten die japanischen Unternehmen Honda und Toyota Hybridantriebe aus Benzin- und Elektromotoren in Serie gebracht. Heute haben sie ein volles Jahrzehnt Erfahrungsvorsprung - und sind vielleicht gerade deshalb ausgesprochen zögerlich mit dem Schritt zum reinen Elektroantrieb.

"Die derzeit verfügbaren Batterien sind nicht gut genug", erklärt Hondas Chefentwickler Masaaki Kato. Die totale Elektrifizierung des Automobils sei "nichts, woran wir in Eile arbeiten müssen".

Ähnlich skeptisch äußern sich die Experten von Toyota, lassen allerdings klarer erkennen, was sie tun, um die Entwicklung voranzutreiben. Und sie tun derart viel, dass jedem Wettbewerber nur bange werden kann.

Unmittelbar an seiner Zentrale bei Nagoya errichtete der größte Autokonzern der Welt ein gewaltiges Entwicklungszentrum für elektrische Antriebe. Über 2000 Angestellte erforschen dort die Potentiale der Stromfahrt. Bei Mercedes arbeiten gerade einmal 400 Techniker daran.

Die Entwicklung sämtlicher Facetten des Elektroantriebs hat sich Toyota inzwischen ins Haus geholt. Nichts wird dem möglichen Unvermögen von Lieferanten überlassen - schon gar nicht die Entwicklung der Batterien.

Seit sechs Jahren stellt Toyota Lithium-Akkus selbst her und testet sie, etwa in Start-Stopp-Automaten konventioneller Autos. Den Anfang machte eine Manufaktur mit 100 Zellen im Monat. Inzwischen ist eine automatisierte Produktionsstraße fertig, die den Ausstoß um Faktor 100 steigern wird.

Hausherr dieser weltweit einzigartigen Forschungsstation ist Koei Saga, eine der Schlüsselfiguren hinter Toyotas Hybrid-Triumph. Er spricht langsam, mit der Seelenruhe eines Wissenden, der es nicht nötig hat, Versprechungen zu machen, die er nicht halten kann.

"Wir sehen keinen Durchbruch in der Batterietechnik", sagt Saga. Vorsichtig äußert er sich zu den Ambitionen anderer Produzenten. Zum reinen Elektroauto nach Mitsubishi-Rezept gibt er "keinen Kommentar", lässt aber schon am Tonfall dieser zwei Worte erkennen, dass er das Projekt nicht ernst nimmt.

Der serielle Hybrid von General Motors, ein E-Mobil mit Hilfsmotor, erscheint ihm interessanter: "Wir haben eine Menge Gedanken da reingesteckt", sagt Saga und erklärt auch, warum das Prinzip dann doch verworfen wurde.

Ein serieller Hybrid sei nur dann eine gute Lösung, wenn der Verbrennungsmotor nur selten gebraucht werde. Denn im Benzin-Modus, das ist physikalisch unbestritten, fährt ein Auto mit direktem mechanischem Durchtrieb deutlich effizienter als eines, dessen Motor nur Strom produziert, um damit seinerseits den Elektromotor anzutreiben. Technisch sinnvoll und auch vermarktbar könne dieses Konzept nur mit sehr viel stärkeren und günstigeren Batterien sein.

Toyota begnügt sich deshalb im Moment mit einem bescheideneren Konzept und rüstet seinen aktuellen Hybridwagen Prius zum "Plug-in-Hybriden" auf. Dieser Fahrzeugtyp fährt noch vorwiegend mit Benzin, greift bei kürzeren Strecken aber schon auf Strom aus der Steckdose zurück.

Ein Lithium-Akku, der etwa fünf- bis achtmal so energiegeladen sein soll wie die bisherigen Hybridbatterien, wird den Plug-in-Prius im Stadtverkehr etwa 20 Kilometer weit nur mit Strom fahren lassen. Danach schaltet sich der Verbrennungsmotor zu.

Die Produktion dieses Autos wird noch in diesem Jahr beginnen, in kleinen Stückzahlen, die sich langsam steigern sollen. Für 2012 sieht Saga einen weltweiten Absatz von etwa 15 000 Plug-in-Prius voraus. Dies, erklärt Saga, sei im Moment der "größtmögliche Schritt".

Showmobile ohne die geringsten Marktchancen zu produzieren, überlässt Toyota anderen. BMW startet in den USA einen Versuch mit 500 Elektro-Minis, die mit einer Batterieladung über 200 Kilometer weit kommen sollen. Die Akkus nehmen den gesamten Kofferraum einschließlich der hinteren Sitzreihe ein und erwiesen sich zudem beim Aufladen als unerwartet durstig.

So gierig sogen sie den Strom, dass die Leitungen vielerorts nicht standhielten.

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Soweit ich das beurteilen kann, schon. Hauptkritik am Individualverkehr war ja immer, dass da eine riesige Blechdose, tonnenschwer, durch die Stadt bewegt wird, damit mehrheitlich nur eine Person von A nach B gelangt. Und der [...]
Zitat von sysopBei steigenden Ölpreisen und schwindenden Ressourcen erscheinen Elektroautos als vernünftige Alternative. Werden sie in Zukunft benzingetriebene Autos ersetzen?
Soweit ich das beurteilen kann, schon. Hauptkritik am Individualverkehr war ja immer, dass da eine riesige Blechdose, tonnenschwer, durch die Stadt bewegt wird, damit mehrheitlich nur eine Person von A nach B gelangt. Und der relativ günstige Spritpreis hat es eben möglich gemacht. Jetzt, wo die Preise vielen ein gehöriges Loch in den Beutel reißen, beginnen die Leute nach Alternativen zu suchen. Schon heute wäre es möglich, in Leichtbauweise und breiter ästhetischer Palette Fahrzeuge herzustellen, die mit Elektromotor einen Aktionsradius von um die 120 KM haben. Ein Verbundsystem von Aufladestationen, ein Akku-Management, z. Bsp. auf Pfandbasis, würden auch die stete Verfügbarkeit von Energie gewährleisten. Durch neue Materialien sind die Elektromotoren leistungsfähiger und bei gleicher Leistung um die Hälfte kleiner geworden. Die Akku-Technik, sowie die marktdeckende Produktion wären in kurzer Zeit zu realisieren. Bei den E-Motoren selbst ist natürlich auch der Drehmoment unschlagbar. Daneben noch Hybrid-Systeme, die Energie speichern. Zusätzlich werden die Elektro-Autos schon in der Produktion weniger kapital-, energie- und fertigungsintensiv. Ein Viersitzer dürfte im Wesentlichen aus Kunststoffen gefertigt werden und um die 500-600 Kilogramm wiegen. Und auch bei der eingebaute passiven Sicherheit, die in den letzten Jahrzehnten eher einem Aufrüsten glich, kann reduziert werden. In den Städten entstehen durch viele kleinere Autos wahrscheinlich Parkraumüberschüsse, die Lärmbelästigung verringerte sich immens und die Luftqualität auch.
Andreko 26.07.2008
Schwierig zu sagen. Ich denke das der hohe Ölpreis dazu führt, dass das Angebot an Öl ausgeweitet wird z.B. durch Kohleverflüssigung oder gänzlich neue Technologien wie diese [...]
Zitat von sysopBei steigenden Ölpreisen und schwindenden Ressourcen erscheinen Elektroautos als vernünftige Alternative. Werden sie in Zukunft benzingetriebene Autos ersetzen?
Schwierig zu sagen. Ich denke das der hohe Ölpreis dazu führt, dass das Angebot an Öl ausgeweitet wird z.B. durch Kohleverflüssigung oder gänzlich neue Technologien wie diese http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,561833,00.html Dann könnte uns der Verbrennungsmotor noch eine ganze Weile erhalten bleiben. Sehr langfristig gesehen (30 Jahre oder mehr) könnte das E-Auto wirklich eine Alternative werden, aus heutiger Sicht sind die Elektroautos aber noch weitgehend praxisuntauglich und deshalb werden sie sich so schnell nicht durchsetzen.
Norbert Rost 26.07.2008
Sicherlich wird Elektro künftig eine größere Rolle spielen als Öl, Peak Oil ( http://www.peak-oil.com/ ) wird dafür sorgen. Zweifel sind aber angebracht: Wie schnell geht die Entwicklung neuer Motoren, Versorgungsnetze und vor [...]
Zitat von sysopBei steigenden Ölpreisen und schwindenden Ressourcen erscheinen Elektroautos als vernünftige Alternative. Werden sie in Zukunft benzingetriebene Autos ersetzen?
Sicherlich wird Elektro künftig eine größere Rolle spielen als Öl, Peak Oil ( http://www.peak-oil.com/ ) wird dafür sorgen. Zweifel sind aber angebracht: Wie schnell geht die Entwicklung neuer Motoren, Versorgungsnetze und vor allem Speichern? Wahrscheinlicher ist doch, daß wir unsere Art Verkehr zu betreiben grundlegend überdenken. Es ist hochgradig ineffizient, wenn fast jeder Bürger ein Auto besitzt, da es überwiegend rumsteht und Platz wegnimmt. Das Teilen von Ressourcen könnte künftig ebenso wichtig werden wie eine Einstellungsänderung zu Mobilität und vor allem Reise-Geschwindkeit. Da gabs in der Zeit mal ein sehr schönes Interview mit Prof. Knoflacher (Wien): http://www.zeit.de/2007/38/Interv_-Knoflacher?page=all Dem öffentlichen Verkehr dürfte eine Renaissance bevorstehen. Und das Nachdenken über neue Versorgungsstrukturen wird hoffentlich ebenfalls bald beginnen. -- Zukunftsfähig Wirtschaften? http://www.regionales-wirtschaften.de
alpas 26.07.2008
Grundenergieform-Unabhängig : Die Energiezwischenform Elektrizität wird (bereits) durch alle möglich (und unmöglichen) Grundenergieformen (CO2-behafete, und –unbehaftete) generiert und verteilt – auch wenn der [...]
Zitat von sysopBei steigenden Ölpreisen und schwindenden Ressourcen erscheinen Elektroautos als vernünftige Alternative. Werden sie in Zukunft benzingetriebene Autos ersetzen?
Grundenergieform-Unabhängig : Die Energiezwischenform Elektrizität wird (bereits) durch alle möglich (und unmöglichen) Grundenergieformen (CO2-behafete, und –unbehaftete) generiert und verteilt – auch wenn der Verteilungswirkungsgrad noch zu wünschen lässt, was jedoch durch vermehrte Supraleitertechnologie noch erhebliches Verbesserungspotential hat (ev. damit sogar noch Speicher-/ Batterietechnologie verbessert wird). Verzögerungskraft gleich wieder zurück in die Batterie (nicht in Umwelterwärmung verpufft) . Die ganze Antriebstechnologie noch mit seinem (kleinen) Bruder Elektronik hervorragend zu optimisieren und automatisieren. Stecker rein – und los geht’s, in einem ungefährlichen Vehikel ! Oder, was denkt der Fachmann….. ?
Benjowi 26.07.2008
Im Grunde erfährt man jetzt hautnah, wie wertvoll ein Liter Flüssigkraftstoff eigentlich ist, denn die Alternativen wie Elektroantrieb mit Akku oder auch mit Brennstoffzelle sind auch bei den hohen Preisen bei weitem noch nicht [...]
Im Grunde erfährt man jetzt hautnah, wie wertvoll ein Liter Flüssigkraftstoff eigentlich ist, denn die Alternativen wie Elektroantrieb mit Akku oder auch mit Brennstoffzelle sind auch bei den hohen Preisen bei weitem noch nicht konkurrenzfähig. Und das, obwohl der eigentliche Elektroantrieb einem Verbrenner haushoch überlegen ist. Letztlich scheitert es -wie schon von Anfang an- an der Energiespeicherung: Selbst die zur Zeit besten und hochgelobten Li-Ionen Akkus haben noch um den Faktor 50 schlechtere Energieinhalte und auch die höheren Wirkungsgrade des E-Antriebs lassen diesen Nachteil noch bei etwa 1:10 bestehen. Darüberhinaus sind diese Akkus extrem teuer, es ist nicht bewiesen, wie lange sie wirklich standfest sind und darüber hinaus fehlt es auf der Erde schlicht an genügend Lithium, um nennenswerte Stückzahlen von Kfz damit auszustatten. Der Einsatz der Brennstoffzelle scheitert nach wie vor an -wenn auch kleiner werdenden- technischen Problemen, vor allem aber an den Kosten und der fehlenden Infrastruktur für Wasserstoff. Letztere ist extrem teuer und kaum kurzfristig erstellbar. Außerdem gibt es keine klimafreundliche und einsatzfähige Erzeugungsmöglichkeit für Wasserstoff. Somit wird es vermutlich zu Lösungen kommen, bei denen ein kleiner Verbrenner die mittlere benötigte Leistung erzeugt und über einen relativ kleinen Zwischenspeicher einem E-Antrieb zur Verfügung stellt. Dadurch kann man erhebliche Verbrauchsreduzierungen erzielen, die eigentliche Energiespeicherung erfolgt aber im Flüssigtreibstoff. Letzterer würde möglicherweise auch durch Kohleverflüssigung bereitgestellt werden. Aber auch diese Lösung steht und fällt mit einem kostengünstigen und standfesten Zwischenspeicher! Ansonsten aber wird der grösste Teil der Menschheit weiter uneingeschränkt mit Verbrennern fahren und Staaten wie Indien oder China werden sich durch die deutschen Verrenkungen zur Klimarettung garantiert nicht sonderlich beeinflussen lassen - es sei denn das Wasser steht ihnen buchstäblich bis zum Halse!
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  • Datum: Montag 02.03.2009 | 00:00 Uhr
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