Fossiler Brennstoffe gehen zur Neige, die Luftverschmutzung durch den Einsatz fossiler Energieträger für die massenhafte individuelle Mobilität ist nicht zu leugnen. Vor diesem Hintergrund gewinnt das Elektroauto an Bedeutung, beziehungsweise erlebt (nach seiner Verdrängung durch das Konzept des Verbrennungsmotors zu Beginn des 20. Jahrhunderts) gegenwärtig eine Renaissance. Von entscheidender Bedeutung ist dabei jedoch ein effektiver Speicher für Elektroenergie, da Elektroautos, im Unterschied zu Schienenfahrzeugen, während der Fahrt nicht an ein zentrales Energienetz (Stromnetz) angeschlossen werden können.
Leistungsfähige Energiespeicher mit entsprechend hoher Energiedichte sind dabei die entscheidende Voraussetzung um Reichweiten zu erreichen, die denjenigen der Autos mit Verbrennungsmotoren ebenbürtig sind. Neben alternativen Antriebskonzepten, die auf Druckwasserstoff oder Flüssigwasserstoff basieren, bieten sich insbesondere Energiespeicher an, die Strom aus Bleiakkumolatoren oder aus Lithium-Ionen-Akkumulatoren liefern.
Strom für Elektroautos - beermedia.de - Fotolia.com
Leistungsfähigkeit und Hersteller
Die jeweilige Antriebskomponente beider Konzepte ist ein Elektromotor mit Nutzbremse. Beim Bleiakkumulator wird eine Energiedichte von 0,03 kWh/kg erreicht. Der mittlere Wirkungsgrad dieses Energiespeichers liegt dabei zwischen 95% und 97%. Die Gesamtmasse des Energiespeichers für jeweils 50 kWh an nutzbarer Energie liegt beim Bleiakkumulator bei 1.350 kg.
Bereits wesentlich höher ist die Energiedichte beim Lithium-Ionen-Akkumulator. Hier beträgt sie 0,13 kWh/kg. Die Gesamtmasse des Energiespeichers für jeweils 50 kWh an nutzbarer Energie verringert sich aufgrund der deutlich höheren Energiedichte hier auf 311 kg. Der mittlere Wirkungsgrad eines auf Strom aus Lithium-Ionen-Akkumulatoren basierenden Antriebes liegt hier ebenfalls zwischen 95% und 97%. Im Gegensatz zu den Lithium-Ionen-Akkumulatoren leiden die Bleiakkumulatoren unter zu geringer Zyklenfestigkeit. Mit modernen Lithium-Ionen-Akkumulatoren erreichen Elektrofahrzeuge heute Reichweiten, die jeweils zwischen 300 und 500 km liegen. Im Jahre 2010 konnte durch einen umgerüsteten Audi A2 ein Rekordwert von 605 km Reichweite erzielt werden.
Sämtliche als Energiequellen für Fahrzeuge verwendete Bleiakkumulatoren verfügen über Elektroden aus Blei oder aus Bleioxid und kommen als wieder aufladbare Energiequellen zum Einsatz. Sie bestehen aus einem säurefesten Gehäuse, das mit einer Füllung aus Schwefelsäure versehen ist, die als Elektrolyt fungiert. Im Gegensatz zu den Bleiakkumulatoren sind diese mobilen Energiespeicher systemstabiler und verfügen über eine bedeutend höhere Energiedichte.
Herausforderungen an Entwickler
Die Nachteile der Energiespeicher Bleiakkumulator und Lithium-Ionen-Akkumulator bestehen in ihrer noch nicht optimalen Systemstabilität, ihrer reduzierten Lebensdauer, der geringen Reichweite und den hohen Kosten für Anschaffung, Wartung und Austausch. Ebenso fallen die langen Ladezeiten der Akkumulatoren negativ ins Gewicht. Jedoch ist aufgrund der Endlichkeit und Umweltschädlichkeit der fossilen Energieträger der Einsatz dieser Speicher und der Umstieg auf alternative Antriebskonzepte wie Elektromobilität, als alternativlos zu bezeichnen.
