Elektroantrieb: Zurück in die Zukunft

Kaum zu glauben: Der Elektromotor ist älter als der Verbrenner. Erst die Diskussion um knapper werdende Ressourcen und der Umweltschutz haben der abgaslosen Antriebsart zur Renaissance verholfen.

Machen wir einen Ausflug in die Geschichte: Man fertigt aus dünnem Kupferblech einen Zylinder, verlötet ihn mit einer Zinn-Blei-Legierung und isoliert den Boden mit Bitumen. Im Bitumenpropfen oben ragt ein vom Kupfer isolierter Eisenstab hinein. Gefüllt mit saurer oder laugenartiger Flüssigkeit, haben wir ein galvanisches Element, das die Parther schon vor 2.000 Jahren nutzten. Sie galvanisierten Metallgegenstände, überzogen sie mittels des Stroms mit Gold – und hatten, ohne es zu wissen, die erste Batterie erfunden. Strom vor 2.000 Jahren, das, was E-Autos heute antreibt.

Ein bisschen mehr als nur Strom war allerdings doch nötig. Offiziell erfand Alessandro Volta im Jahr 1800 die Batterie. Hans Christian Oersted zeigte 1820, wie sich aus elektrischem Strom ein magnetisches Feld erzeugen ließ, William Sturgeon baute 1825 einen Elektromagneten. Fertig waren die Grundlagen für den Elektromotor, für den ein gewisser Thomas Davenport 1837 das erste Patent anmeldete.

Elektromotor ist älter als Verbrenner

Doch erst mit dem Stromgenerator, der auf den Arbeiten von William Ritchie (1832) und Werner Siemens (1856) beruhte, entstand der erste Gleichstrommotor, der im kleinen Leistungsbereich bis ein Kilowatt immer noch den Markt beherrscht. Für kräftigere Leistungsbereiche, also dem, was heute in den E-Autos auf Straßen unterwegs ist, war noch die Erfindung des dreiphasigen Drehstroms erforderlich. Berühmte und weniger berühmte Forscher wie Ferrari, Tesla, Wenström oder Bradley schufen die Grundlagen für die moderne elektrische Energieübertragung und die modernen Elektromotoren.

Tatsache ist: Der Elektromotor ist älter als der Verbrennermotor. Von 150 Jahren spricht die Fachliteratur, je nachdem, welchen Motor man gerade als Urahn ansieht. Keine Diskussionen gibt es jedoch um das erste Elektroauto. Denn das baute die Coburger Maschinenfabrik A. Flocken im Jahr 1888. Es erfüllte die Definitionskriterien für einen Personenkraftwagen – es hatte vier Räder. Damit begann die große Zeit der Elektrofahrzeuge: In Europa waren Autos des Franzosen Antoine Kriéger der Renner. In den USA waren 1900 bereits rund 34.000 Elektroautos unterwegs, dem Jahr, in dem Ferdinand Porsche seine Auftragsarbeit für die Lohner-Werke vorstellte: der berühmte Lohner-Porsche.

Anlasser siegt über Kurbel

Die Bequemlichkeit der Menschen verdrängte dann die Elektroautos von den Straßen. Mussten sie in der Regel den Wagen ankurbeln, konnten sie dank eines Anlassers ab 1910 ihren Benziner einfach und schnell starten. Hinzu kam, dass Benzin äußerst preiswert war und die Reichweiten größer als mit dem Elektromotor waren. Die Stromer fanden aber ihre Nische: im Lieferverkehr. Als sogenannte Milk Floats versorgten sie die Haushalte vor allem in England und den USA mit frischer Milch. Ihre Renaissance begann Anfang der 90er Jahre. Sie konnte nicht nur auf die Strom-Lieferwagen, sondern auch auf kleinere, sogenannte Nachbarschaftsfahrzeuge aufbauen. Das waren Elektro-Kleinwagen, die nur langsam fuhren und daher einfacher zugelassen werden konnten.

Mit Tesla nimmt Dynamik des E-Autos zu

BMW baute in den 1990ern Jahren seinen E1, der aber nie auf den Markt kam. Wettbewerber VW schuf seinen ersten E-Golf, fertigte aber nur 120 Stück für einen Energiekonzern. Daimler kam mit einer serienreifen elektrischen A-Klasse um die Ecke, und der französische PSA Konzern mit seinen Marken Citroën und Peugeot bot in seinem Heimatland, den Benelux-Ländern und England E-Versionen seiner Saxo, Berlingo, 106 und Partner an. Und erst mit dem wirklich ersten autobahntauglichen Serienmodell eines gewissen Tesla, den es ab 2008 als Roadster zu kaufen gab, bekam das E-Auto die Dynamik. Eine Dynamik, die weiter zunimmt: rund 50 Modelle sind derzeit schon jetzt auf dem Markt erhältlich – und es kommen jedes Jahr weitere hinzu.

Checkliste Antriebstechnologien

Klimafreundliche Mobilität wird noch auf absehbare Zeit durch verschiedene Antriebstechnologien ermöglicht:

• Verbrennungsmotor: Diesel- und Ottomotoren werden auch in Zukunft weiter optimiert. Ihr Effizienzpotenzial ist noch nicht ausgeschöpft.
• Hybrid: In Hybridfahrzeugen kommen Elektro- und Verbrennungsmotor zum Einsatz. Eine Batterie wird beim Fahren über den Motor aufgeladen. Sie dient auch zur Speicherung von Bremsenergie.
• Plug-in-Hybrid: Der Stromspeicher in Plug-in-Hybriden kann zusätzlich über das Stromnetz aufgeladen werden. Auch hier dient die Batterie als Speicher von Bremsenergie.
• Range Extended Electric Vehicle: Bei Bedarf erzeugt zum Beispiel ein Verbrennungsmotor mittels eines Generators Strom für den Elektromotor. Die Reichweite wird somit deutlich verlängert.
• Batteriebetriebenes Fahrzeug: Die Energie für den Antrieb kommt ausschließlich aus der Batterie. Diese wird über das Stromnetz aufgeladen.
• Brennstoffzellenfahrzeug: Die Stromerzeugung für den Elektromotor geschieht direkt an Bord. In der Brennstoffzelle wird die chemische Energie von Wasserstoff in elektrische Energie umgewandelt.

Checkliste Steckertypen

Auch beim Elektroauto gab es in Europa einen Stecker-Wirrwarr, bis man sich auf den Typ-2-Stecker als Standard geeinigt hat. Die meisten öffentlichen Ladestationen haben heute diesen Steckertyp.

• Typ-1-Stecker: Beim Typ 1-Stecker handelt es sich um einen einphasigen Stecker, welcher Ladeleistungen bis zu 7.4 kW (230 V, 32 A) erlaubt. Der Standard wird vor allem in Automodellen aus dem asiatischen Raum verwendet und ist in Europa eher unüblich, weshalb es kaum Ladesäulen mit fest angebrachtem Typ-1-Ladekabel gibt.
• Typ-2-Stecker: Der dreiphasige Stecker ist im europäischen Raum am weitesten verbreitet und wurde als Standard festgelegt. Im privaten Raum sind Ladeleistungen bis 22 kW (400 V. 32 A) gängig, während an öffentlichen Ladesäulen Ladeleistungen bis zu 43 kW (400 V. 63 A) möglich sind. Die meisten öffentlichen Ladestationen sind mit einer Typ-2-Steckdose ausgestattet. Daran kann jedes Mode-3-Ladekabel angeschlossen werden, also können sowohl Elektroautos mit Typ-1- als auch Typ-2-Stecker geladen werden. Auf der Seite der Ladestation haben alle Mode-3-Kabel den sogenannten Mennekes-Stecker (Typ 2).
• Combo-Stecker (Combined Charging System CCS): Der CCS-Stecker ergänzt den Typ-2-Stecker mit zwei zusätzlichen Leistungskontakten um eine Schnellladefunktion und unterstützt AC- und DC-Laden (Wechselstrom- und Gleichstromladen) mit bis zu 170 kW. In der Praxis liegt der Wert eher bei 50 kW.
• CHAdeMO-Stecker: Dieses Schnellladesystem wurde in Japan entwickelt und erlaubt Ladevorgänge bis zu 100 kW. An den meisten öffentlichen Ladesäulen steht allerdings nur eine Leistung von 50 kW zur Verfügung, was in der Regel aber völlig ausreicht. Folgende Hersteller bieten Elektroautos an, die mit dem CHAdeMO-Stecker kompatibel sind: BD Otomotive, Citroen, Honda, Kia, Mazda, Mitsubishi, Nissan, Peugeot, Subaru, Tesla (mit Adapter) und Toyota.
• Tesla Supercharger: Tesla verwendet für seine Supercharger eine modifizierte Version des Mennekes-Steckers Typ 2. Diese erlaubt eine Aufladung des Model S zu 80 Prozent in 30 Minuten bei einer Ladeleistung von bis zu 120 kW (Gleichstrom). Die Ladung bietet Tesla kostenlos für seine Kunden an. Andere Autofabrikate können bislang nicht an Tesla Superchargern geladen werden.

Fotos: © Porsche Uli Jooss/BMW