Energie in der Elektromobilität

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Bedingt durch die Furcht vor dem Klimawandel sehen viele in der Elektromobilität den Heilsbringer der modernen Fortbewegung. Elektrifizierte Fahrzeuge helfen durch den reduzierten Schadstoff-Ausstoß, künftige Grenzwerte einzuhalten. Optisch unterscheiden sie sich kaum von den Modellen mit Verbrennungsmotor – im Inneren gibt es allerdings erhebliche Unterschiede.

Welche Herausforderungen bringt die Elektromobilität?

Die Ingenieure der Fahrzeughersteller und der Zulieferer stehen vor der Mammutaufgabe den Generationswechsel zu bewältigen. Die Bauteile rund um die seit vielen Jahrzehnten genutzte Motoren und Antriebstechnik wurden immer weiter verbessert, standardisiert und in hohen Stückzahlen produziert.

Die wesentlichen Bauteile für den elektrischen Antrieb sind:
• E-Maschine, teilweise mit Getriebe
• Inverter als Motorsteuerung
• Gleichspannungswandler zur Versorgung von 12-V-Komponenten
• Fahrzeugbatterie
• Ladegerät für die Fahrzeugbatterie – auch On-Board Charger genannt

Diese Komponenten werden über das Bordnetz der elektrifizierten Kraftfahrzeuge miteinander verbunden. Die verwendete Ladetechnik besteht aus dem netzgespeisten Ladegerät und der Batterie. Die Ladedauer zählt dabei unter dem Aspekt der »Reichweitenangst« zu den großen Unbekannten bei potenziellen E-Autokäufern.

Die rapide Entwicklung der Elektrifizierung wird zukünftig neue Anforderungen an die Ladetechnik stellen. Um diesen Anforderungen zu entsprechen, werden immer kompaktere Transformatoren und Sub-Baugruppen eingesetzt. Die Entwickler fokussieren zunehmend auf neue Halbleitertechniken wie Gallium Nitride (GaN) und Silicon Carbide (SiC) zur weiteren Effizienzsteigerung.

Welche Auswirkungen haben die Entwicklungen auf andere Branchen?

Neue Technologien im rasant wachsenden Mobilitätsmarkt schaffen einen neuen Zugang für angrenzende Branchen. Elektroautos sind der Beginn einer anderen Logik von Energie und Mobilität. Dadurch wird Elektromobilität in den kommenden Jahren zum lukrativen Wachstumsmarkt, an dem immer öfter Unternehmen jenseits der Automobilindustrie partizipieren.

Der Ausbau der erneuerbaren Energien erfordert ein intelligentes Netzmanagement über zusätzliche flexible Speicher. Die Batterien der Elektrofahrzeuge bieten sich dafür geradezu an. Vehicle-to-Grid lässt Autos zu Energiespeicher werden. Der V2G Ansatz beruht auf der Tatsache, dass die meisten Fahrzeuge den größten Teil des Tages geparkt sind. Die Ladezeit ist üblicherweise deutlich geringer als die Standzeit. Die Ladedauer kann also an die jeweiligen Anforderungen im Stromnetz angepasst und das Elektroauto als Lastenmanager eingesetzt werden. Auch die Rückspeisung in die Stromnetze über die Ladestationen wäre möglich. In Zeiten schwacher Nachfrage preiswert aufgeladen, könnten sie zu Spitzenlastzeiten als schnell verfügbare Puffer das Netz stützen.

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