Mobilität: Wissenschaft

Antriebstechnik: Mit Strom vorankommen

Strom tanken
Welchen Weg die Elektromobilität einschlägt, hängt maßgeblich von der Speichertechnik ab. Foto: Anna Durst, BINE Informationsdienst

Was uns jetzt und künftig antreibt

Hocheffizient, geräuscharm und emissionsfrei: Der elektrische Antriebsstrang bietet dynamische Mobilität, kann erneuerbare Energien integrieren und macht den Transportsektor unabhängiger vom Energieträger Erdöl. Strom als Energieform ist klar – doch welche Technologie wird die elektromobile Zukunft prägen: Batterie oder Brennstoffzelle? Ist eine Entweder-oder-Entscheidung überhaupt notwendig?

Strom statt Erdöl – der Wandel ist da

Elektroantriebe arbeiten leise und vibrationsarm und emittieren am Ort ihrer Nutzung keine Schadstoffe. Wenn sie mit regenerativ gewonnenem Strom fahren, ist eine ressourcenschonendere und klimafreundlichere Fortbewegung möglich. Im Vergleich zu Verbrennungsmotoren sind Elektromotoren leicht und kompakt. Die Technik ist ausgereift: Sie besitzt einen hohen Wirkungsgrad und arbeitet robust und wartungsarm. Und Elektromotoren haben eine ähnlich lange Entwicklungsgeschichte wie Verbrennungsmotoren – mehr als 100 Jahre.

Strom speichern: Lithium-Ionen-Batterie mit Graphitanode

Aufbau einer Lithium-Ionen-Batterie mit einer Graphitanode und einer Schichtoxidkathode. Bild: WWU/MEET

Speichertechnik entscheidend für Zukunft der Elektromobilität

Doch zur Verbreitung der Elektromobilität fehlen effiziente elektrochemische Speicher und eine flächendeckende Infrastruktur. Batterie-Experten sind sich einig, dass vor allem bei Lithium-Ionen-Akkus weitere Energiedichte-Steigerungen bis zu einer Verdopplung gegenüber dem heutigen Stand möglich sind. Das neue BINE-Themeninfo „Elektromobilität“ beleuchtet die Stärken und Schwächen des Batterie-, Brennstoffzellen- und Hybridantriebs. Fachleute gehen davon aus, dass die verschiedenen Systeme mittelfristig auf dem Markt koexistieren.

Sind Elektrofahrzeuge an das Strom-Netz angeschlossen, können sie zu virtuellen Speicherkraftwerken zusammengefasst werden. Diese nehmen überschüssige Energie auf und speisen sie bei Bedarf teilweise ins Netz zurück. Die BINE-Publikation erklärt unter anderem dieses sogenannte Vehicle-to-Grid-Konzept und stellt verschiedene Forschungsvorhaben des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie zum Thema vor. Zentrale Frage dabei: Wie ist die Gesamtwirkung der Elektromobilität auf das Energiesystem und auf das Potenzial zur CO2-Vermeidung?

Wie ist der derzeitige Stand der Technik?

Welchen Weg die Elektromobilität nimmt, entscheidet sich also maßgeblich anhand der Speicher- und Wandlertechnik. Doch wie ist der derzeitige Stand der Technik bei Batterie und Wasserstofftank mit Brennstoffzelle? Welche Herausforderungen gibt es? Wie können die vielfältigen Anforderungen erfüllt werden? Dieses BINE-Themeninfo geht diesen Fragen auf den Grund und behandelt den Systemkern Batterie, Zelle und Komponenten sowie die eingesetzten Materialien, die Integration ins Netz, und wie es gelingt, eine Infrastruktur zu schaffen.

Verfasser des BINE-Themeninfos ist ein Autorenteam um Professor Dr. Martin Winter  vom MEET Batterieforschungszentrum der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster und Dr. Wedigo von Wedel  von NEXT ENERGY – EWE-Forschungszentrum für Energietechnologien.


Das BINE-Themeninfo ist kostenfrei beim BINE Informationsdienst von FIZ Karlsruhe erhältlich: Tel. 0228 92379-0

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