Die Zukunft der E-Auto-Antriebe

Dass die Zukunft des Autos in der E-Mobilität liegt, ist unbestritten. Doch noch immer wirft diese Antriebsform viele Fragen auf. Im Vordergrund steht dabei derzeit vor allem noch die geringe Reichweite von Elektroautos. Aber auch die Frage, woher all der Strom denn kommen soll, wenn E-Automobile nicht mehr wie bisher nur einen geringen Anteil aller Fahrzeuge stellen – insbesondere wenn zu Ladespitzen hohe Mengen an Strom abgerufen werden. Umweltagenturen beklagen zudem, dass sich die Ökobilanz eines E-Autos derzeit nicht wesentlich von der eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor unterscheidet. Sowohl zur Herstellung der heute gängigen Lithium-Ionen-Batterien als auch für ihre Aufladung wird weiterhin hauptsächlich Strom, der aus fossilen Brennststoffen hergestellt wurde, verwendet. Zudem ist die Frage der Entsorgung der Akkus noch ein weitgehend ungelöstes Problem. Und last not least mahnen Menschenrechts-Organisationen wie Amnesty International, dass der Abbau des in den Batterien befindlichen Kobalts fast ausschließlich in der Republik Kongo unter meist menschenunwürdigen Bedingungen – u.a. auch durch Kinderarbeit – erfolgt.

Trotzdem konzentriert sich die Forschung und Entwicklung noch weitgehend auf die Lithium-Ionen-Akkus. Die werden übrigens nahezu vollständig von asiatischen Firmen entwickelt und produziert, was ebenfalls zu Problemen beim Bau von E-Autos außerhalb Asiens führen könnte, da sich die Abhängigkeit von fremden Märkten negativ auf die Preise niederschlagen könnte. In Deutschland (und auch im restlichen Europa) gibt es aktuell noch keine Batteriefertigung auf Grundlage eigener Entwicklung, es gibt lediglich ein paar wenige Standorte für die Modulfertigung, die allerdings komplett von asiatischen Zulieferern abhängig sind. Das soll sich allerdings bald ändern. Letztes Jahr wurde beispielsweise die TerraE Holding GmbH gegründet. Ein Konsortium aus bisher 17 namhaften Unternehmen und Forschungzentren strebt durch sie den Bau einer deutschen Giga-Fabrik für Lithium-Ionen-Batterien an. Das Vorhaben von TerraE wird auch durch die Europäische Kommission unterstützt, da die Gründung europäischer Batteriefabriken als wichtiger Schritt für die weitere Elektrifizierung des hiesigen Automobil-Marktes erachtet wird.

Zudem gibt es auch in Europa eine Reihe an Forschungen und Entwicklungen, die sich darum drehen, die Reichweite von Elektro-Fahrzeugen zu erhöhen. Dabei erzeugt vor allem die österreichische Firma Kreisel viel Aufmerksamkeit. Gegründet und geleitet von drei Brüdern aus dem Mühlviertel entstehen hier Akkus, die nicht nur mehr Strom speichern können als die des bisherigen Branchen-Primus Tesla, sondern die auch besonders schnell geladen werden können. Zudem sind Kreisel-Akkus leicht, was sich ebenfalls positiv auf die Reichweite der mit ihnen betriebenen Autos auswirkt. Diesen Entwicklungsvorsprung haben die drei Tüftler dadurch erreichen können, dass sie die Batteriezellen nicht wie üblich miteinander verschweißen, sondern mit einem Laser zusammenfügen. Beim Lasern wird weit weniger Hitze erzeugt als beim Schweißen, dadurch bleiben die Zellen leistungsstärker. Zudem gelingt es den Kreisels ihre Akkus je nach Bedarf zu kühlen oder zu wärmen, was sich ebenfalls in höherer Energieeffizienz niederschlägt. Mit ihrem Verfahren haben die drei Brüder das Interesse der ganzen Fachwelt – nicht nur aus dem Automobilbereich – auf sich gezogen. Sie wollen ihre Technologie durch die Vergabe von Lizenzen in die Breite bringen, während sich die aus der einstigen Garagenwerkstatt entstandene eigene Firma weiterhin der Erforschung und der Entwicklung von weiteren Stromspeicherlösungen widmen will.

Auch an der Uni Kiel wird an einer Verbesserung der jetzigen Lithium-Ionen-Batterie geforscht. Am dortigen Institut für Materialwirtschaft ist es in Zusammenarbeit mit dem Solaranlagen-Hersteller RENA Technologies gelungen Silizium-Anoden herzustellen, die die zehnfache Ladekapazität der bisher gängigen Akkus aufweisen. Dass Silizium eine sehr hohe Speicherfähigkeit besitzt, war bekannt, die Schwierigkeit diese Fähigkeit nutzbar zu machen liegt in der extremen Labilität der Silizium-Anoden. Dem Kieler Forschungsteam ist es gelungen die Oberfläche des Siliziums so zu strukturieren, dass es haltbar ist und so seine Speicherfähigkeit voll ausgenuzt werden kann. Nun wird an der Weiterentwicklung dieses Ansatzes hin zu einem serienreifen Produkt gearbeitet, was aber auch heißt, dass es sich hier nicht um eine kurzfristig verfügbare Technologie zur Verbesserung der Elektro-Mobilität handelt.

Ähnliches gilt auch für einen Forschungsansatz, der sich nicht um eine verbesserte Form der Stromspeicherung dreht, sondern auf Stromerzeugung mittels Wasserstoff, auch als Feststoff bezeichnet, setzt. Wasserstoff muss zu diesem Zweck getankt werden, ist also ein Verbrauchsstoff, dessen Abfallstoff reiner Wasserdampf ist und somit ökologisch unbedenklich ist. Anders als bei Akkus braucht es keine langen Standphasen für die Autos – und damit auch keine über längere Zeit blokierten Ladestationen. Denn die Frage, wie, wann und wo künftig im großen Rahmen Strom für die Autos geladen werden könnte, ist auch noch nicht beantwortet. Die Vorteile des Wasserstoff-Antriebs sind jedenfalls so überzeugend, dass der Fahrzeughersteller Toyota bereits ein Auto mit dieser Energieform serienmäßig anbietet und VW bereits angekündigt hat, mittelfristig ebenfalls in diesen Markt einsteigen zu wollen. Neben der knappen und teuren Verfügbarkeit von Platin, einem notwendigen Bestandteil einer Wasserstoffzelle, ist derzeit auch die Verbreitung von Wasserstoff-Tankstellen ein großes Problem. Zwar gibt es in Deutschland schon über 20 Wasserstofftankstellen, doch der weitere Ausbau des Netzes scheitert nicht zuletzt an den hohen Kosten für die Einrichtung einer solchen Tankstelle sowie dem relativ hohen Preis für den Wasserstoff selbst, der diese Antriebsform wirtschaflich noch unattraktiv macht. Von daher könnte die Frage nach dem besten E-Antrieb der Zukunft nicht zuletzt mal wieder über den Vertrieb entschieden werden.