Mit Spannung erwartet

Von heute auf morgen, das ist klar, werden Autos mit Elektroantrieb nicht in Serienproduktion gehen – auch in den kommenden 20 Jahren werden auf unseren Straßen weiterhin überwiegend Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor unterwegs sein. Doch alle Experten sind sich einig: Langfristig gehört die Zukunft dem Elektroauto. Der Volkswagen Konzern arbeitet seit Langem an einer Antriebsstrategie, die das Unternehmen und seine Kunden Schritt für Schritt in diese Zukunft führt.
Langfristig gehört die Zukunft dem Elektroauto. (Foto)

Einen Vorgeschmack auf das Autofahren der Zukunft zu bekommen ist schon heute möglich: Wer in einem Golf twinDRIVE den Zündschlüssel dreht, hört zunächst kaum etwas. Ruckfrei und nur von einem leichten Summen begleitet, nimmt der Wagen seine Fahrt auf.

Als Hybrid verfügt das Versuchsfahrzeug sowohl über einen herkömmlichen Verbrennungs- als auch über einen Elektromotor. Genau genommen arbeiten im twinDRIVE sogar noch zwei weitere Elektromotoren, und zwar in den Radnaben der Hinterräder. Das Auto, so Projektleiter Dr. Lars Hofmann, könne „richtig elektrisch fahren“, nicht nur kurze Distanzen, „sondern 30 bis maximal 50 Kilometer mit einer vollen Leistung von 60 bis 70 Kilowatt.“ Was sich auch günstig auf die Verbrauchs- und Umweltdaten auswirkt: „Auf Strecken von etwa 100 Kilometern verbraucht unser Prototyp zweieinhalb Liter Diesel und acht Kilowattstunden Strom, was umgerechnet einem CO2-Ausstoß von 94 Gramm pro Kilometer entspricht“, weiß Hofmann. Das heißt: Den künftigen EU-Grenzwert von 120 Gramm pro Kilometer unterschreitet das Hybridfahrzeug deutlich. Auf der Autobahn erreicht der twinDRIVE mit seiner umweltfreundlichen Technologie eine Spitzengeschwindigkeit von 170 Kilometern pro Stunde und stellt damit seine sportliche Fahrleistung unter Beweis.

EMISSIONSFREI IN DER STADT UNTERWEGS
Und dennoch ist der twinDRIVE kein herkömmliches Hybridauto. Seine Besonderheit beschreibt Hofmann so: „Während bei einem gängigen Hybridmodell der Elektro- den Verbrennungsmotor ergänzt, ist es beim twinDRIVE genau umgekehrt: Hier schließt der Diesel die Lücken, die der E-Motor lässt.“ Letztgenannter sorgt für emissionsfreies und geräuschloses Fahren in der Stadt. Der sparsame Dieselmotor lädt im Bedarfsfall die Lithium-Ionen-Batterie auf und sorgt für den Antrieb auf der Langstrecke. Zudem ist der twinDRIVE ein sogenannter Plug-in-Hybrid, das heißt, er kann an jeder herkömmlichen 220-Volt-Steckdose aufgeladen werden.

„Mit Plug-in-Hybridfahrzeugen zu beginnen und darauf aufbauend reine Elektroautos zu bauen, halte ich für den richtigen Ansatz.“ Dr. Martin Pehnt, Heidelberger Institut für Energie- und Umweltforschung (Zitat)

„Der twinDRIVE ist eine unserer Antworten auf die Frage, wie wir den Verbrauch unserer Fahrzeuge und gleichzeitig die CO2-Emissionen senken wollen“, erklärt Hanno Jelden. Als Leiter der Antriebselektronik bei Volkswagen ist er verantwortlich für alle Entwicklungen mit Hybrid- und Elektromotor. Für Jelden ist es nicht das erste Mal, dass er sich mit der Elektromobilität beschäftigt: Schon in den Neunzigerjahren hatte der Konzern mit dem „Golf III Citystromer“ und dem „Audi duo“ erste Elektrofahrzeuge angeboten und Flottenversuche betreut: „Heute ist die Batterietechnologie endlich so weit, dass wir ernsthaft über Elektrofahrzeuge nachdenken und an ihnen arbeiten können.“

„Wir arbeiten an Materialien, die nicht selbst entzündbar sind, und die keine ungewollten chemischen Reaktionen auslösen.“ Dr. Matthias Ullrich, Leiter für Batteriesysteme-Entwicklung (Zitat)

Dass den Lithium-Ionen-Batterien statt der heute gängigen Nickel-Metallhydrid-Akkus die Zukunft gehört, bezweifeln Experten nicht. Lithium-Ionen-Zellen werden schon millionenfach in Laptops oder Mobiltelefonen verwendet. Die Entwicklungsingenieure der Batteriehersteller stehen nun vor der Aufgabe, den Energiegehalt der Speicher sprunghaft zu erhöhen und gleichzeitig die Produktionskosten deutlich zu senken. Denn Akkus im Auto müssen viel länger halten als in einem Handy, und zwar mindestens 10 bis 15 Jahre. Solche Hochleistungsbatterien für die Automobilindustrie gibt es bislang nicht.

HAUPTPROBLEME: KOSTEN UND SICHERHEIT
Welche Herausforderungen mit der Akkugeneration von morgen verbunden sind, beschreibt Dr. Matthias Ullrich, Leiter für Batteriesysteme-Entwicklung im Volkswagen Konzern: „Die Kosten für eine Batteriezelle liegen heute bei etwa 1.000 Euro je Kilowattstunde. Unser Ziel ist, die Kosten mittelfristig auf 500 und langfristig auf 200 Euro zu senken.“ Ein weiteres Kernproblem sei, dass die chemischen Prozesse beim Laden und Entladen immer Hitze im Akku entstehen lassen und ohne sie auch gar nicht ablaufen könnten. Steigt die Temperatur in der Batterie in Bereiche um 140 Grad Celsius – etwa durch Überladen oder eine mechanische Beschädigung –, dann schmilzt die Membran in der Zelle wie eine Plastiktüte auf der Herdplatte. Dadurch wird auf einen Schlag die gesamte Energie frei. Neben einer höheren Lebensdauer und deutlich geringeren Kosten arbeitet der Volkswagen Konzern daher mit verschiedenen Partnern auch an einem 100-prozentig sicheren Batteriespeicher. Denn durch die hohe Energiedichte auf engem Raum können Brände in den Lithium-Ionen-Batterien entstehen. „Wir arbeiten an Materialien, die nicht selbstentzündbar sind und die keine ungewollten chemischen Reaktionen auslösen. Außerdem konzentrieren wir uns darauf, die Prozesse bei der Batteriefertigung zu verbessern, um so Fehler auszuschließen“, erklärt Ullrich.

Anteil der Hybrid- und Elektrofahrzeuge in Europa (Grafik)

Ullrich spricht von einem „magischen Dreieck aus Lebensdauer, Kosten und Sicherheit“ bei den Lithium-Ionen-Batterien. Die Markteinführung des Elektroautos hänge davon ab, wie schnell all diese Herausforderungen gemeistert werden. Deshalb arbeitet der Volkswagen Konzern unter anderem mit dem japanischen Elektrokonzern Sanyo zusammen, der nach den Vorgaben aus Wolfsburg in einem ersten Schritt die Batteriesysteme sowohl für den Touareg Hybrid als auch für den Golf twinDRIVE entwickelt. Zudem hat Volkswagen mit dem Elektronikkonzern Toshiba eine langfristige Zusammenarbeit bei Elektronikmodulen und Komponenten für die Elektrotraktion vereinbart. Gemeinsam mit dem Institut für Physikalische Chemie an der Universität Münster untersucht Volkswagen Batteriezellen und Elektromaterialien für Lithium-Ionen-Batterien. Das Ziel der Kooperation erklärt Batterieexperte Ullrich so: „Die Reichweite der heutigen Lithium-Ionen-Batterien lässt sich bis zum Ende der nächsten Dekade auf vielleicht 200 Kilometer verdoppeln. Um dann 400 Kilometer und mehr zu erreichen, brauchen wir neue Technologien.“

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