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Geeigneter Energiespeicher für Elektroautos

Für Elektroautos eignen sich verschiedene Arten von Energiespeichern, um den Wagen mit der nötigen Energie zu speisen. Elektrische Energiespeicher bestehen für gewöhnlich aus einer Reihenschaltung von mehreren Batteriezellen. Eine herkömmliche Autobatterie mit Nennspannung arbeitet mit 7 Zellen in Reihenschaltung, die über eine Zellnennspannung von 2 Volt verfügen, was eine Nennspannung von 14 Volt bedingt. Doch nicht nur die Spannung spielt eine Rolle bei der Auswahl des Energiespeichers. Ebenso sind das Verhalten bei niedrigen Temperaturen, die Leistungs- und Energiedichte, Zyklenfestigkeit und Umweltverträglichkeit sowie die Umweltverträglichkeit wichtig.

Verschiedene Batterietypen als Energiespeicher

So ist z.B. eine Bleisäurebatterie, wie man sie in konventionellen Autotypen findet, ist bezüglich ihrer Energiedichte für Hybridfahrzeuge keine Lösung. Die Lithium-Ionen-Batterien, die man aus Handys oder Notebooks kennt, bieten für Elektroantriebe die passende Energie- und Leistungsdichte und haben eine hohe Zellspannung von 3,6 Volt. Kommt die Batterie allerdings mit Wasser in Kontakt, besteht Explosionsgefahr, was zurzeit durch Beschädigung bei Unfällen noch nicht ausgeschlossen werden kann. Eine Batteriezelle aus Nickel-Cadmium eignet sich durch eine hohe Energiedichte und das gute Verhalten bei tiefen Temperaturen für Mild- und Vollhybridsysteme, hat aber nur eine Zellenspannung von 1,2 Volt und ist durch das Cadmium wenig umweltverträglich. Bis auf das Verhalten bei Tiefsttemperaturen und die geringe Umweltfreundlichkeit treffen die Merkmale dieser Batterie auch auf Nickel-Metallhybridbatterien zu.

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BMW nutzt in seinen Power-Hybrid-Prototypen sogenannte UltraCaps oder auch SuperCaps. Das sind Zwei-Schicht-Kondensatoren, die hervorragende Leistungsdichten aufweisen, aber nur eine sehr geringen Energiedichte besitzen und mit den bereits genannten Energiespeichermöglichkeiten nicht mithalten können. Dafür liegt die Zellenspannung bei 2,5 Volt und auch für die Umwelt stellen die SuperCaps kein Problem dar. Geringe Abstriche muss man bei Temperaturen unterhalb von -25°C hinnehmen. Mit diesen Eigenschaften eignen sich die Caps für Mild- und Power-Hybrid-Systeme.

Mechanische Varianten für Energiespeicher

Neben elektrischen Speichermöglichkeiten kann man auch mechanische Varianten verwenden. Diese speichern Energie über ein Schwungrad, dessen Drehzahl erhöht wird, indem das Rad die Energie verwendet, die beispielsweise bei der Bremsenergierückgewinnung entsteht und sie entsprechend umwandelt. Es gibt auch Systeme, die sich beide Möglichkeiten zu Nutzen machen und halb mechanisch mit einem Schwungrad und halb elektrisch bei der Übertragung der Antriebsmaschine arbeiten.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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