Neue Akkus für Elektroautos

Die neuen Akkus für Elektroautos

Der Quantino Elektroauto läuft bereits mit einer alternativen Batterie. Das Kernelement von Elektroautos ist nicht nur die Elektrizität, sondern auch die Batterie. Das würde sie perfekt für den Einsatz in Elektroautos machen.

Die neue Batterietechnologie für Elektroautos: So machen Sie den Stromer erschwinglich

Ein Ressourcenproblem ist die vorgesehene Verkehrselektrifizierung. Fest steht: Die vorhandenen Lithium-Reserven reichen nicht aus, um den Pkw- und Lkw-Verkehr weltweit vollständig zu elektrisieren. Gegenwärtig haben die Automobilhersteller jedoch keine Alternative zu Lithium-Batterien im Nacken. Wenn zum Beispiel der Urlaub in Nordrhein-Westfalen beginnt, bildet sich vor den Tankstellen im südlichen Teil des Landes rasch Rückstau.

Aber die heutigen Fahrzeuge können in fünf Min. abgeschickt werden. Teslas Kompressoren benötigen 45 min für eine 80-prozentige Ladung, und selbst die leistungsstärkste Ladetechnologie (wie von Porsche angekündigt: 800 V, bis zu 350 kW) hält ein Elektro-Auto für wenigstens 15min. Müßten nach maximal 500 Kilometer alle Fahrzeuge im Ferienstau so lange beladen werden, würde der Autobahnverkehr wahrscheinlich zusammenbrechen.

Pkw können dieses Problem als Stoßdämpfer auffangen, aber das würde noch mehr und grössere Batterien erfordern. Steht das Bestreben, die Erde bis 2050 auf CO?-neutral, d.h. elektrisch, einzustellen, zum Scheitern an? Gibt es keine Alternative zur derzeitigen Bereitstellung individueller MobilitÃ?t mit fossilen Energien? Doch die VW-Tochter entwickelt im Verborgenen eine Technologie, die einen wesentlichen Anteil zur Reduzierung von CO? beitragen könnte.

Der Audi g-tron steht für ganz gewöhnliche Brennkraftmaschinen, die nicht mit Ottokraftstoff, sondern mit Gas arbeiten. Daß dies grundsätzlich möglich ist, ist keine neue Erkenntnis: Dazu strömt die Elektroenergie zunächst in eine Hydrolyseanlage, die wiederum die Wässer in Stickstoff und Stickstoff spaltet. Mit den h-trons ist Audi bereit, mit Brennstoffzellen zu fahren, die Marken Honda, Hyundai und Toyota haben Test-Flotten mit mehreren tausend Brennstoffzellen-Fahrzeugen im Einsatz.

In absehbarer Zeit wird die Zelle jedoch nicht zum Thema werden: Die Produktionskosten für diese Technologie sind zu hoch, ein Erfolg ist nicht in Aussicht. Aus diesem Grund gibt es im Audi-Werk eine weitere Stufe: Der in Methan mit Kohlensäure umgewandelte Kohlenwasserstoff. Das Reformverfahren ist energieintensiv, aber es gibt eine leicht zu bedienende Methaninfrastruktur: das Erdgasnetzwerk.

Auf den ersten Blick katastrophal ist die energetische Bilanz des Audi-Verfahrens: Die Wasserstoffproduktion durch Verseifung erzielt einen Nutzungsgrad von ca. 75 Prozent, gut fünf Prozentpunkte gehen bei der Methanreform zurück. Der Verbrennungswirkungsgrad im Triebwerk entspricht dem eines heutigen Benzinmotors: Im Durchschnitt sind es rund 30 Prozent.

Das bedeutet, dass weniger als 20 % der elektrischen Leistung für den Antrieb im Fahrzeug verbleiben. Verglichen mit dem Elektro-Antrieb mit Lithium-Batterie (60 bis 70 Prozent) geht das Modell g-tron erheblich verloren, und auch der Benzinmotor benötigt eine aufwändige Auspuffreinigung. Die Vergasungsmodelle können auch für Wasserstoffantriebe mit Brennstoffzellen adaptiert werden, bei denen der Nutzungsgrad zumindest verdoppelt wird.

Das US-Unternehmen IFBattery geht einen ganz anderen Weg: Ausgehend von einem Spin-off der Purdue University in Indiana haben sich John Cushman und sein Forscherteam zum Ziel gemacht, die Flusszellentechnologie für Automobile einsetzbar zu machen. Das Herzstück der Durchflusszelle ist eine semipermeable Membrane, auf jeder Membranseite gibt es eine Elektrolytlösung, deren lonen als Ladungen durch die Membrane hindurch streuen können und so eine brauchbare Stromspannung erzeugen.

Man kann den elektrischen Vorgang rückgängig machen, d.h. durch die Beaufschlagung mit einer elektrischen Energie wandern die Elektronen in entgegengesetzter Richtung durch die Membran, die Elektrolytlösungen werden geladen. Im Prinzip ist der Ablauf der elektrochemischen Prozesse dem einer herkömmlichen Batterie sehr nahe. Die Durchflusszelle wird dadurch interessanter, dass die Elektrode und die Membran nicht mit dem Elektrolyten reagiert .

Das Fassungsvermögen der Durchflusszelle ist nicht von den Zellenkomponenten abhängig, sondern ausschliesslich von der Elektrolytzufuhr, die aus äußeren Flüssigkeitsbehältern erfolgt. Die erreichbare Leistungsdichte ist jedoch für den mobilen Einsatz viel zu gering: Die Energiespeicherung beträgt max. 80 Wh pro l, so dass allein für die Batteriekapazität eines derzeitigen e-Golf (35 kWh) 440 l flüssig benötigt werden und auch eine Durchflusszelle mit einer Golfleistung sehr groß wäre.

Der Elektrolyt auf Zink-Brombasis ist toxisch und greift die Membrane aus organischer Substanz an, was die erzielbare Nutzungsdauer einschränkt. Dennoch wird seit Jahren versucht, die Technologie für Pkw-Antriebe anzupassen. Den Forschern der Purdue University zufolge haben sie mehrere Erfolge erzielt: Statt toxischer Substanzen sollen "einfache" Rohmaterialien für die Elektrolyte zum Einsatz kommen; statt der Zellmembran wird ein offenporiges Material benutzt, das während des Elektroprozesses nicht angreift.

Beim Einsatz im Fahrzeug können die ausgeschiedenen Elektrolyten ausgepumpt und durch aufgeladene Elektrolyten ausgetauscht werden. Diese Sichtweise verbindet die Stärken des mineralölbetriebenen Transports (jeder Bereich) mit denen der E-Mobilität (keine Abgase, Betankung zu Hause). Nicht nur bei IFBattery, sondern auch bei der schweizerischen Firma nanoFlowcell ist die exakte Zusammenstellung der Elektrolyten das große Erfolgsgeheimnis.

Nunzio La Vecchia tritt seit Jahren auf Automobilmessen auf und präsentiert unter dem Namen "Quant" Unglaubliches: in der Vergangenheit zum Beispiel ein Auto, das ausschliesslich mit der Kraft von integrierten Solarmodulen betrieben werden sollte. Die Quantenprototypen Quantino und Quanten-FE enthalten heute nach Angaben des Herstellers Durchflusszellen. Die Behälter enthalten die als bi-ION bezeichneten Elektrolytflüssigkeiten, die nicht nur absolut nicht toxisch sein sollen, sondern auch kostengünstig in großen Mengen aus vorhandenen Rohmaterialien produziert werden.

Die Quant-Autos sollten im Unterschied zu den Durchflusszellen aller anderen Hersteller die Elektrolytflüssigkeit aufnehmen. Der Prototyp fährt mit deutschem Kennzeichen ausschliesslich auf schweizerischen Strassen, kein Aussenseiter darf den Kraftstoff erkennen oder auch nur erahnen. Teilweise sind die technologischen Angaben unrealistisch: Eine der Varianten des Quantino-Prototypen soll einen 10 kWh-Puffer in Supercap-Technologie eingesetzt haben (diese Leistung in heutigen Super-Caps würde über eine Tonne betragen ), der jüngste Quantino-Prototyp soll mit 80 Kilowatt in weniger als fünf Sek. auf 100 km/h mit 80 Kilowatt beschleunigt werden (unmöglich für ein Auto mit mehr als 1.200 kg Masse).

Bei der " großen " Quanten-FE gab der Produzent eine luxuriöse Spitzengeschwindigkeit von 380 km/h an, quantifizierte aber zugleich die Kraft der Durchflusszelle bei 30 kW. Grundlegende Punkte wurden bestätigt: Die Wagen werden offenbar von elektrischen Motoren betrieben, die Palette ist ausreichend, um einen ganzen Tag lang Probefahrten auf den schweizerischen Strassen durchzuführen, die Wagen wurden für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Protoypen hergestellt.

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