Elektrofahrzeuge: Geschichte und Zukunft

Elektrofahrzeuge sind nicht neu und Tesla ist nur eine von vielen Marken, die den Traum von Elektromobilität verfolgt haben.

Ein Elektrofahrzeug oder EV ist jedes Fahrzeug, das elektrische Energie für den Antrieb verwendet. Diese Energie könnte aus einer Vielzahl von Quellen stammen, solange sie elektrisch ist.

Die Nutzung von Strom macht Autos einfacher zu fahren, umweltfreundlicher, leiser und insgesamt komfortabler für die ganze Familie.

Dieser Beitrag wirft einen genaueren Blick auf Elektrofahrzeuge, was sie für die Menschheit bedeuten und was die Zukunft bringt.

Die ersten Elektrofahrzeuge

Elektrofahrzeuge stammen aus dem 19. Jahrhundert, als der Verbrennungsmotor noch nicht die hohe Effizienz erreicht hatte, die wir heute kennen. Der früheste aufgezeichnete Elektromotor stammt von dem ungarischen Priester Anyos Jedlik aus dem Jahr 1827, während die erste Verwendung von Elektrizität zum Antreiben eines Autos 1835 erfolgte.

Auch Lokomotiven rückten 1838 ins Rampenlicht. Das von dem Franzosen Gustave Trouve erfundene 5-Meter-Boot Le Telephone erreichte 1818 eine Höchstgeschwindigkeit von 5,6 Meilen pro Stunde, und Anfang des 20. Jahrhunderts waren massenproduzierte Elektrofahrzeuge Realität.

Sie waren jedoch in Geschwindigkeit und Reichweite begrenzt, aber Strom war damals eine viel bessere Alternative als die Dampfmaschine, die an kalten Tagen oft über eine halbe Stunde zum Aufwärmen benötigte.

Bleisäure und Kolibris

Der Hauptgrund für den Erfolg des Elektrofahrzeugs lässt sich auf die Erfindung der Blei-Säure-Batterie durch den französischen Wissenschaftler Gaston Plante im Jahr 1859 zurückführen. Und als sich die Technologie weiterentwickelte, führte sie dazu, dass elektrisch angetriebene Autos sehr praktisch waren, weil man es konnte Laden Sie sie vor Gebrauch auf.

London zum Beispiel bekam 1897 eine Flotte von batteriebetriebenen Taxis und sie wurden wegen ihres leisen, summenden Geräusches liebevoll „Kolibris“ genannt. Elektroautos waren so erfolgreich, dass um 1900 38 % der Autos in den Vereinigten Staaten mit Strom, 40 % mit Dampf und nur 22 % mit einem Verbrennungsmotor (benzinbetrieben) betrieben wurden.

Dennoch wurden sie oft als Frauenautos bezeichnet, weil Frauen am meisten von ihrer einfachen Handhabung profitierten. Aufgrund ihrer begrenzten Reichweite und der begrenzten Verfügbarkeit von Ladestationen eigneten sie sich auch hervorragend als Stadtautos.

Model T und der Niedergang der Elektrofahrzeuge

Der Verbrennungsmotor erlebte die ganze Zeit über eine ähnliche Entwicklung. Und als sich die Straßen außerhalb der Städte ausdehnten und zu Autobahnen wurden, konnten ICEs schneller und weiter fahren, während Elektrofahrzeuge oft auf eine Höchstgeschwindigkeit von 20 Meilen pro Stunde und eine Reichweite von 40 Meilen beschränkt waren.

Diese Entwicklung begann, die Waage zugunsten des ICE zu kippen. Als Henry Ford sein Massenproduktionssystem einführte und das Model-T ins Leben rief, begannen sich die Dinge zu ändern.

Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor wurden billiger, während die Entwicklung von Elektrofahrzeugen stagnierte, und 1913 kostete ein Benzinauto etwa die Hälfte eines Elektroautos. So verschwanden Elektrofahrzeuge langsam vom Massenmarkt, vor allem dank Ford.

Ein neuer Anfang

In den 1960er und 70er Jahren begannen erneut neue Forschungen zur Elektroautotechnologie. Viele Unternehmen hatten in dieser Zeit unterschiedliche brillante Ideen, aber keine war ein kommerzieller Erfolg.

Die Energiekrise der 70er und 80er Jahre trug auch dazu bei, den Druck zu erhöhen, alternative Energie- und Mobilitätslösungen zu finden. Diese Bemühungen verlagerten sich in den 1990er Jahren auf Kraftstoffeffizienz und geringere Motoremissionen. Hier und da wurden noch Elektrofahrzeuge hergestellt, aber keiner war bisher ein großer kommerzieller Erfolg.

Lithium-Ionen und der Tesla

Tesla Motors begann 2004 mit der Entwicklung des Tesla Roadsters und lieferte 2008 die ersten Einheiten aus. Sie liefen mit Lithium-Ionen-Batterien, einer Technologie, die in den 1980er Jahren erfunden und hauptsächlich in elektronischen Geräten verwendet wurde.

Dieser Tesla-Roadster kann auch bis zu 200 Meilen (320 km) pro Ladung fahren. Es verfügte über einen 53-kWh-Akku und einen 185-kW-Dreiphasen-Wechselstrommotor mit 248 PS. Dies half ihm, in 2,9 Sekunden von 0 auf 60 zu beschleunigen, obwohl es auf 5,7 Sekunden begrenzt wurde und bei 130 Meilen pro Stunde endet.

Die Leute liebten den Roadster. Es sah cool, modern und trendy aus. Also verkaufte Tesla eine Tonne davon und erreichte 2012 2.450 Einheiten, und der Rest ist Geschichte.

Das Problem mit Elektroautos

Das größte Einzelproblem bei Elektroautos ist die Energieübertragbarkeit. Das heißt, ein Energieerzeugungs- oder Speichersystem, das kompakt genug ist, um fast überall Platz zu finden, aber dennoch genug Strom für Hunderte, wenn nicht Tausende von Kilometern produziert.

Zwei Hauptanwendungen sind hier der Wasserstoffzellengenerator und der Batteriespeicher. Beide Technologien haben ihre Vor- und Nachteile gegenüber einander.

Brennstoffzellen, die mit Wasserstoff betrieben werden und genug Strom erzeugen, um Autos anzutreiben, wurden demonstriert, sind aber noch nicht praxistauglich. Ihr größter Nachteil sind die hohen Kosten des Brennstoffzellengenerators, für dessen Herstellung seltene und teure Materialien benötigt werden. Dies lässt die Zukunft der Brennstoffzelle im Vergleich zu Batteriespeichern düster erscheinen. Wasserstoffzüge und andere spezialisierte Anwendungsfälle könnten sich jedoch als praktischer erweisen.

Bei Batterien ging die Wiedergeburt wiederaufladbarer Elektrofahrzeuge mit Verbesserungen in der Speichertechnologie einher. Aber trotz der zahlreichen Verbesserungen und Weiterentwicklungen des Lithium-Ionen-Akkus gibt es immer noch ein paar Probleme.

Batteriewechsel beispielsweise ist bei den meisten Elektroautos aufgrund ihrer Größe noch nicht möglich. Lithium-Ionen-Akkus neigen auch zur Überhitzung, insbesondere wenn sie bei einem Unfall beschädigt werden. Und das kann zu Bränden führen.

Drittens, während etwa 90 % der gespeicherten Energie einer Batterie in mechanische Energie umgewandelt wird, reduziert sich diese Energie immer noch auf etwa 60 % der gesamten Netzenergie, die zum Aufladen der Batterie verwendet wird. Es gibt also noch Raum für Verbesserungen.

Gängige Begriffe für Elektrofahrzeuge

Sie werden oft bestimmte EV-bezogene Begriffe finden, die um Elektroautos geworfen werden, und dies könnte für einige verwirrend sein. Hier sind also die wichtigsten und was sie bedeuten.

• HEV – Hybrid-Elektrofahrzeug. Dieses Fahrzeug verwendet flüssigen Kraftstoff, um die Energie zu erzeugen, die seine Batterie auflädt und die Räder antreibt. Sie können es nicht anschließen oder extern aufladen.
  
  
• PEV – Plug-in-Elektrofahrzeug. Dieser Begriff bezieht sich auf jedes Fahrzeug, das Sie zum Aufladen anschließen können. Dabei spielt es keine Rolle, ob noch flüssiger Kraftstoff verwendet wird oder nicht.
  
  
• PHEV – Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug. PHEVs kombinieren Flüssigkraftstoff und Plug-in-Quellen, um ihre Energie zu erzeugen. Dies macht sie vielseitiger und erweitert ihre Reichweite, da Sie problemlos auf Flüssigkraftstoff umsteigen können, wenn die Batterie leer ist.
  
  
• AEV – All-Electric Vehicle. Dies ist jedes Fahrzeug, das vollständig auf Strom angewiesen ist. Dazu gehören Plug-in-Fahrzeuge und solche, bei denen Sie einfach ihre Batterien austauschen können.

Andere Elektrofahrzeuge

Elektromobilität beschränkt sich nicht nur auf Autos. Der Begriff „Elektrofahrzeug“ steht also auch für andere Fortbewegungsmittel. Hier sind Nicht-Auto-Elektrofahrzeuge:

• Fahrräder – E-Bikes sind angesichts ihrer relativ einfacheren Konstruktion und ihres Energiebedarfs eine ausgereifte Technologie. Sie werden immer beliebter und sind in allen Stilrichtungen erhältlich, von Mountain, Cruiser, Cargo, Folding und so weiter.
  
  
• Boote – Seit über einem Jahrhundert gibt es auch Elektroboote und -schiffe. Aber angesichts des Mangels an Ladestationen auf hoher See werden sie am besten in Küstennähe und für kurze Distanzen eingesetzt. Langstrecken-Elektroboote sind nur mit Solarpanels möglich.
  
  Trolleyboote sind auch möglich, wenn zum Beispiel eine Fähre eine feste Route hat. So kann es seine Energie von einem Draht beziehen, der über den Fluss gesponnen ist.
  
  
• Flugzeuge – Elektroflugzeuge haben sich seit Jahrzehnten stetig weiterentwickelt, wobei sowohl bemannte als auch unbemannte Flugzeuge gebaut und getestet wurden. Sie werden jedoch durch die Probleme der Energiedichte von Batterien behindert, da selbst solarbetriebene Flugzeuge Batterien benötigen.
  
  Damit elektrische Verkehrsflugzeuge Realität werden können, braucht die Welt also eine leichtere Batterie als Lithium-Ionen-Batterien, die eine gleiche oder höhere Energiemenge bei gegebenen Abmessungen speichern kann, während sie gleich viel kostet oder sogar billiger ist.
  
  
• Motorräder – Marken von Piaggio bis BMW und Harley Davidson haben in letzter Zeit Elektroroller und Fahrräder vorgestellt. Die Harley LiveWire verfügt über einen 78-KW-Motor und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 95 mph (153 km/h). Während die Vespa Electtrica eine Reichweite von 100 km bietet.
  
  Eine bemerkenswerte E-Bike-Marke ist jedoch Zero Motorcycles. Er nutzt Lithium-Ionen-Netzteile in einem 102-Volt-System, um seine bürstenlosen 3-Phasen-Wechselstrommotoren anzutreiben. Sie werden in den Varianten Straßeneinsatz, Straßenrennen und Motocross-Rennen gebaut.
  
  
• Formel E – Die elektrische Version des Formel-1-Rennsports. Die Fahrzeuge sehen ähnlich aus, aber ihre Motoren heulen nicht, sie heulen.
  
  
• Züge & Straßenbahnen – Elektrische Züge und Straßenbahnen gibt es schon seit vielen Jahrzehnten. Sie werden hauptsächlich für öffentliche Verkehrsmittel verwendet und verfügen über eine eigene Stromversorgung. Der deutsche ICE, der französische TGV und die Magnetschwebebahn Transrapid sind perfekte Beispiele für elektrische Hochgeschwindigkeitszüge.
  
  
• Busse – In bestimmten Weltstädten wie Zürich in der Schweiz finden Sie auch Elektrobusse mit eigenen Stromleitungen. In den letzten Jahren ist China jedoch führend bei Elektrobussen für die öffentliche Verkehrsindustrie, da Hunderttausende von batteriebetriebenen Bussen im Land verkehren.

Kommende EV-Modelle

Die meisten Autohersteller scheinen die Unausweichlichkeit einer vollelektrischen Zukunft erkannt zu haben und unternehmen daher riesige Schritte. Es folgen bemerkenswerte kommende Supertrucks, gefolgt von anderen interessanten Elektrofahrzeugen.

• Tesla CyberTruck – Fans schwärmen davon. Es wird bis Weihnachten 2021 erwartet und verspricht ein kugelsicheres Äußeres mit einer besonders robusten Edelstahlkonstruktion. Es gibt 100 cu. Ft Stauraum, mehr als 7.500 Pfund Anhängelast und eine Reichweite von 250 Meilen.
  
  
• Hummer EV – GMC ist ebenfalls auf den Zug aufgesprungen und verspricht einen vollelektrischen Hummer-Supertruck. Dieser kann diagonal laufen, lädt 100 Meilen in 10 Minuten auf, hat eine Reichweite von 350 Meilen, Auto-Cruiser-Funktion, 1.000 PS und 0-60 mph in 3 Sekunden. Ja, das hast du richtig gelesen.
  
  
• Ford F-150 – Ford verspricht auch eine vollelektrische Version seines F-150-Lkw. Er sollte mit zwei Motoren ausgestattet sein, einen großen Frunk (Frontkofferraum) aufweisen und gleichermaßen der bisher stärkste Ford-Lkw werden. Produktion und Vertrieb sollen 2022 beginnen.
  
  
• Aspark Owl – japanisches Elektrofahrzeug in limitierter Auflage mit vier Motoren und einem umwerfenden Design. Es liefert 1.984 PS, 280 Meilen Reichweite, 249 Meilen Höchstgeschwindigkeit und einen schmerzhaften Preis von 3,2 Millionen US-Dollar.
  
  
• BMW i4 – Weniger exotisches Design als der i3, aber trotzdem super stylisch. Er wird seine 80-kWh-Batterie in 35 Minuten zu 80 % aufladen und voraussichtlich über 500 PS liefern.

Weitere kommende Fahrzeuge sind der Cadillac Lyriq, der Cadillac Celestiq, Mercedes-Benz EQA, Genesis Essentia, Hyundai Ioniq 5, Jeep Wrangler Magneto, Lexus EV SUV, Mazda MX-30, Porsche Macan EV, Volvo XC40, Bollinger B1, Faraday FF91, und so viele mehr.

Fazit – Was die Zukunft bringt

Während niemand mit Sicherheit sagen kann, was die Zukunft bringt, werden Elektrofahrzeuge höchstwahrscheinlich bleiben. Außerdem können sie immer besser werden.

Weitere Anstrengungen sind erforderlich, um die Ladezeiten zu verkürzen, die Effizienz und Reichweite pro Ladung zu verbessern, die Sicherheit zu verbessern, mehr Ladestationen und -standards zu entwickeln und die Gesamtkosten der Elektromobilität zu senken.