Elektroautos sind der Schlüssel zum Abbau des Kohlenstoffausstoßes im Verkehrssektor. Sie können auch den emissionsfreien Verkehr in der Zukunft Wirklichkeit werden lassen. Elektromotoren haben den höchsten Wirkungsgrad. Ein wesentliches Hindernis, das zur eingeschränkten Nutzbarkeit von Elektroautos führt, ist zurzeit noch die geringe Verbreitung von Ladesäulen. Hybridantriebe können sich als eine gute "Übergangs"-Alternative erweisen. Was sind die anderen Optionen?
Elektroautos unterscheiden sich in der Antriebslösung oder in der Art und Weise, wie Energieverluste wieder ergänzt werden sposobami uzupełniania ubytków energii. Wir unterscheiden BEV (Battery Electric Vehicle), HEV (Hybrid Electric Vehicle), REEV (Range-Extended Electric Vehicle) und FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle). Ein BEV ist die " reinste" Art eines Elektroautos. Da es ausschließlich von einem Elektromotor angetrieben wird, hat es den höchsten Energiewirkungsgrad, der bei ca. 80 % liegt. Im Vergleich dazu nutzen herkömmliche Verbrennungsmotoren nur 18 % bis 25 % der Energie, die durch die Verbrennung von Kraftstoff entsteht. Es ist hervorzuheben, dass Elektroautos keine Abgase ausstoßen. Zudem können sie, vorausgesetzt sie werden mit Strom betrieben, der keine fossilen Brennstoffe verwendet, praktisch emissionsfrei sein. Ihr Hauptnachteil ist jedoch, dass die Batterien regelmäßig aufgeladen werden müssen und die Reichweite des Fahrzeugs begrenzt ist. Was sind also die Aussichten und alternativen Lösungen für den umweltfreundlichen Transport?
BEVs – energieeffizient aber wenig praktisch?
Die Hauptenergiequelle und das teuerste Bauteil in BEVs ist die Batterie. Gegenwärtig werden in Elektrofahrzeugen vor allem Lithium-Ionen-Batterieneingesetzt, weil sie die höchste Energiedichte aufweisen. Dieser Parameter bezieht sich auf die Energiemenge, die pro Massen- oder Volumeneinheit der Batterie gespeichert werden kann. Er hat entscheidenden Einfluss auf die Anzahl der Kilometer, die ein Auto zwischen aufeinanderfolgenden Ladungen gefahren werden kann. Die Hersteller arbeiten ständig an der Verbesserung dieses Parameters. Dennoch beträgt er nur 1/10 der Energiedichte herkömmlicher Kraftstoffe.
Außerdem können die Leistungsparameter und die Lebensdauer der Batterien von Elektroautos verschiedener Hersteller variieren. Ihre Lebensdauer hängt auch in hohem Maße von den Betriebsbedingungen ab, insbesondere von einer geeigneten Betriebstemperatur. Energieverluste in BEVs werden in geringem Umfang z. B. durch regeneratives Bremsen kompensiert. Es besteht jedoch kein Zweifel daran, dass die Batterien, die einen Elektromotor versorgen, regelmäßig geladen werden müssen. Bei der relativ geringen Verbreitung von Ladestationen kann dies problematisch sein, ganz zu schweigen von Fahrten außerhalb der Stadt. Die Nutzer dieser Art von Autos prangern auch oft die langen Ladezeiten an. Hybridautos, die zusätzlich andere Energiequellen nutzen, können eine Alternative sein.
Was sind die Vorteile von HEVs, PHEVs, REEVs und FCEEVs?
Der Antrieb ist bei allen Hybridautos ein "Tandem" aus einer Verbrennungseinheit und einer elektrischen Einheit. Sie sind in drei Untergruppen unterteilt. Der erste davon sind weiche Hybride, die sogenannten mHEVs. In diesem Fall treibt der Elektromotor das Auto nicht selbst an, sondern fungiert als Anlasser und Lichtmaschine. Es unterstützt den Verbrennungsmotor, was zu einem geringeren Verbrauch von herkömmlichem Kraftstoff führt. Die zweite Gruppe sind Vollhybride (HEV). Bei dieser Lösung kann der Elektromotor das Fahrzeug allein antreiben, allerdings nur für kurze Zeit und bei niedrigen Geschwindigkeiten. Zudem unterstützt er die Verbrennungseinheit bei der Beschleunigung.
Sowohl bei mHEV als auch bei HEV werden die Batterien nur beim regenerativen Bremsen und im Leerlauf geladen. Damit entfällt das Problem der Verfügbarkeit von Ladestationen. Für Plug-in-Hybride (PHEVs) besteht jedoch die Möglichkeit, die Batterie über das Stromnetz zu laden. Dank dieser Lösung ist es möglich, sogar Dutzende von Kilometern rein mit einem Elektromotor zurückzulegen. Eine andere Art von Hybridauto ist REEV. In diesem Fall wird der Verbrennungsmotor nur zum Antrieb des Elektromotors oder zum Laden der Batterie verwendet. Daher ist diese Einheit kleiner, was auch das Gesamtgewicht des Fahrzeugs reduziert. Die letzte Kategorie sind Wasserstoff-Brennstoffzellenautos , die einen Elektromotor antreiben, die sogenannten FCEVs. Sie verfügen über eine größere Reichweite als BEVs und können schneller wieder aufgeladen werden. Die Wahl des richtigen Hybrides hängt von der individuellen Fahrzeugnutzung und den persönlichen Bedürfnissen ab.
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Wie lässt sich das Problem des häufigen Aufladens von Elektroautos lösen?
Hybridfahrzeuge können aufgrund ihrer größeren Flexibilität im Betrieb eine echte Alternative zu rein elektrisch betriebenen Fahrzeugen sein. Sie sind jedoch aufwändiger und weniger umweltfreundlich. Die in BEVs verwendeten elektrischen Aggregate sind langlebiger, kostengünstiger in Wartung und im Betrieb und zudem leiser. Wie kann also das Problem des lästigen häufigen Aufladens für die Benutzer gelöst werden? Zu den Lösungen, an denen noch gearbeitet wird, gehört das kabellose Laden, das auf dem Phänomen der Induktion basiert. In diesem Fall müsste das Auto nicht an die Station angeschlossen werden, was für die Benutzer viel bequemer sein könnte. Eine weitere komfortable Option ist der Austausch eines gebrauchten Akkus gegen einen geladenen Akku. Dies würde jedoch eine Standardisierung der Batterietypen, -anschlüsse und -abmessungen erfordern, was zum jetzigen Zeitpunkt nicht machbar ist.
Eine praxisnahe Methode ist dagegen die Reduzierung des Eigengewichts eines Autos. Dies schlägt sich direkt in einem geringeren Energieverbrauch für den Antrieb und einer höheren Reichweite nieder. Fahrzeugteile aus geschäumtem Polypropylen EPP ermöglichen die Herstellung von sehr leichten Sitzen, Stoßstangen, Kopfstützen oder Kofferraumteilen. Sie sind sehr langlebig und gleichzeitig bis zu 65 % leichter als ihre Pendants aus Hartplastik. Daraus gefertigte Batteriepacks haben zudem hervorragende thermische Eigenschaften, so dass sie die Batterien effektiv vor extremen Temperaturen schützen. Indem sie Stöße und Schläge abfangen, verlängern sie die Lebensdauer der Batteriezellen und des Elektroautos.
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