Elektromobilität: Fachlicher Hintergrund

Spielrelevante technische Begriffe zum Thema E-Mobilität

E-Bike/Pedelec

Beide Begriffe bezeichnen ein Elektrofahrrad. Im Gegensatz zum E-Bike bietet jedoch ein Peledec nur dann Motorunterstützung, wenn der Fahrer in die Pedale tritt. Die Pedalunterstützung erfolgt bis 25 Kilometer pro Stunde. Daher gelten die Pedelecs als Fahrrad und sind nicht zulassungspflichtig. Die E-Bikes hingegen fahren auf Knopfdruck, auch ohne Pedalunterstützung. Dieses System ist ab 6 Kilometer pro Stunde zulassungspflichtig. Deshalb werden E-Bikes eher selten angeboten. Der Begriff Pedelec hat sich nicht im Alltagsgebrauch durchgesetzt. In der Regel wird von E-Bike gesprochen, wo Pedelec gemeint ist. Insgesamt sind der größte Anteil aller angebotenen E-Bikes in Deutschland Pedelecs.

Pedelec steht für die Abkürzung „Pedal Electric Cycle“. Der Elektromotor kann an diversen Stellen an einem Elektrofahrrad installiert werden. So unterscheiden sich die Antriebseinheiten: Frontmotor, Heckmotor, Mittelmotor und Sattelrohrantrieb. Meistens wird jedoch der Mittelmotor verwendet, welcher sich bei den Pedalen befindet und direkt mit den Kettenblättern verbunden ist.

Akkumulator E-Bike

Er ist eine wichtige Komponente des Pedelecs, bei der es einiges zu beachten gibt. So kann die Lebensdauer eines Akkus kann durch verschiedene Faktoren deutlich verlängert werden: keine komplette Entladung, keiner Hitze oder Kälte aussetzen, das originale Ladegerät verwenden und bei längerer Nichtbenutzung darauf achten, dass der Akku kühl (zwischen 10 und 15°C) gelagert wird und zu mindestens ca. 40-50% geladen ist.

Anzahl der Elektrofahrzeuge

Weltweit gibt es schon ca. 1,3 Millionen gestiegen (Stand Februar 2016). Viele Länder werben durch staatliche Subventionen und Vergünstigungen, wie z.B. gratis tanken, Wegfall von Autobahngebühren und kostenfreies Parken für den Kauf von Elektroautos. Norwegen ist beispielhaft für diese technische Innovation, denn fast 30% aller Fahrzeuge haben bereits einen elektrischen Antrieb (Stand Januar 2017). Ab dem Jahr 2025 möchte Norwegen nur noch Neuwagen mit Elektromotor zulassen (Stand Juni 2016).

Elektroauto

Oft ist auch von einem E-Auto die Rede. Dabei geht es um ein Kraftfahrzeug, das von einem Elektromotor angetrieben wird und die nötige elektrische Energie aus einem Traktionsakku bezieht, welcher aus mehreren zusammengeschalteten Akkuzellen besteht. Die bezogene elektrische Energie wird in chemische Energie umgewandelt und in Batterien zwischengespeichert. Die chemische Energie wird wieder in Strom umgewandelt und das Fahrzeug wird in Bewegung gesetzt. Überwiegend werden Drehstrommotoren eingesetzt, da sie robust und wartungsfreundlich sind sowie eine hohe Lebensdauer aufweisen. Bei einem Elektromotor sind drei Antriebskonzepte zu unterscheiden: Radnaben-, Zentral- und Mehrmotor. Unabhängig vom Antriebssystem sind Elektroautos Beschleunigungswunder, denn sie können bei jeder Geschwindigkeit die nötige Kraft auf die Räder optimal übertragen, während bei Verbrennungsmotoren Verluste während der Wahl der korrekten Übersetzung durch das Getriebe entstehen. Zusammenfassend sind die wichtigsten Teilsysteme eines elektrischen Antriebssystems: Hochvoltsystem mit Hochvoltbatterie, Inverter und Elektromotor.

E-Nummernschild

Das „E“ auf dem Nummernschild kennzeichnet das Auto als Elektrofahrzeug. Im Elektromobilitätsgesetz vom 5. Juni 2015 werden eine Reihe von „Bevorrechtigungen“ genannt, die bei Elektrofahrzeugen zum Tragen kommen können. Dazu gehören neben dem Fahren auf der Busspur auch ein Erlass an Parkgebühren und Steuerbefreiungen.

Karosserieform

Ein Elektroauto besitzt eine strömungsgünstige Gestaltung. In der Fahrzeugindustrie spielt das Thema Bionik, das Lernen der Technik von der Natur, eine wesentliche Rolle. Dabei werden Verfahren, Konstruktions- und Entwicklungsprinzipien der Natur in technische Anwendungen umgesetzt, um mehr Fahrdynamik, geringeren Verbrauch und entsprechend weniger Abgase zu erreichen. So nutzt beispielsweise die Fahrzeugindustrie für Elektrofahrzeuge die Köperform der Pinguine als Karosserieform.

Fahrgeräusch

Elektroautos sind zwar extrem leise, aber deswegen für Passanten und Fahrradfahrer sehr gefährlich. Ab Sommer 2019 (Stand November 2016) müssen Elektroautos mit einem künstlichen Geräusch ausgestattet werden. Laut einer Richtlinie der EU-Kommission soll der Motorgeräusch eines Elektroautos vergleichbar mit dem eines Verbrennungsmotors eines Kleinwagens sein.

Akkumulator Elektroauto

Der Akkumulator ist eine Hochvoltbatterie, die große Strommengen speichert und den E-Motor antreibt. Der Akku befindet sich wie bei den meisten Elektroautos am Unterboden des Fahrzeugs.Die durchschnittliche Reichweite bei einer vollen Batterieladung beträgt 100 bis 250 km. In der Forschung wurden bereits Elektroautos mit einer Höchstgeschwindigkeit von 250 km/h und mit einer sehr hohen elektrischen Reichweite von bis zu 550 km pro Ladung getestet. Dank des effizienten elektrischen Antriebs fährt das Elektroauto besonders sparsam: Durch die hohen Wirkungsgrade von bis zu 90 % sind die Elektromotoren den konventionellen Verbrennungsmotoren deutlich voraus. Selbst bei Beachtung der entstehenden Umwandlungsverluste bei der Stromerzeugung liegt der Wirkungsgrad von Ottomotoren bei maximal 35 % und der von Dieselmotoren bei maximal 45 %.

Ladedose

Die Ladedose ist der „Tankstutzen“ des Elektroautos. Die Ladedose ist durch ein Hochvoltkabel mit dem Akku verbunden. An Elektrotankstellen kann das Auto über die Ladedose mit Strom versorgt werden. Elektroautos fungieren als die sauberste Option für den urbanen Individualverkehr. Aufgrund dessen, dass Elektroautos keine Verbrennungsmotoren besitzen sind diese umweltfreundlich und -schonend, denn sie erzeugen keine Abgase und fahren sehr leise. Ein Elektroauto ist jedoch auch nur so sauber, wie der Strom, den es tankt. Denn wenn das Elektroauto Strom aus Kohle- oder Atomkraftwerken, wird es auf den Straßen zwar sauberer und leiser, aber die Emissionen werden dann vom Auspuff zu den Kraftwerken verlagert. Nur das Elektroauto, das Strom aus Erneuerbaren Energien tankt, kann behaupten, wirklich CO2- und schadstoffarm zu fahren.

Elektrotankstelle

Die Elektrotankstelle ist eine Stromtankstelle für Elektrofahrzeuge. Die Ladedauer ist stark von der Ladetechnik abhängig:

  • Hausanschluss: Ladezeit bis 8 Stunden
  • Supercharger: in 40 Minuten bis zu 80% des Akkus ladbar
  • Zukunft/Forschungsziel: Ladezeit von 5-10 Minuten

Die Autohersteller bemühen sich stetig die Ladezeiten der Stromtankstellen weiter zu verkürzen. So wird an Ladesystem mit einer Ladezeit von 5 bis 10 Minuten gearbeitet, was schon in etwa der Zeit des Nachtankens eines verbrennungsmotorbetriebenen Autos entspricht.

E-Tankstellenkarte

Die Karte zeigt die Verteilung der möglichen Ladestationen in Deutschland. Die Anzahl der Ladestationen und der Anschlüsse für Elektrofahrzeuge in Deutschland steigt immer weiter. Mitte des Jahres 2017 waren es ca. 6.900 Ladestationen sowie etwa 20.100 Anschlüsse für Elektroautos. Moderne Elektroautos (Typ: Familienlimousine) verbrauchen durchschnittlich 10 bis 20 KWh/100 km. Dies entspricht einem Energiegehalt von 1-2 l Benzin. Dabei sollte beachtet werden, dass eine Kilowattstunde 20 Cent kostet. Auf 100 km entstehen ca. 2-4 € Energiekosten. Im Gegensatz dazu benötigt ein herkömmlicher PKW mit Verbrennungsmotor durchschnittlich 5 bis 6 l/ 100 km Benzin. Die entstandenen Kosten betragen dabei 5 – 8 €/100 km. (Stand 2016)

 

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