Update April 2018: Problem Starkstromladen
Nachdem Batterien immer besser und günstiger werden, hängt es bei einem weiteren Problem.
Elektrokrafträder oder Elektrofahrräder laden mit Haushaltsstrom. Hier kommt 1-2 kW Leistung durch die Leitung, bevor diese heiß wird, der Widerstand steigt und das Ladegerät herunter regelt.
Alle modernen EAutos mit 40-100 kWh Kapazität brauchen auch beim Laden über Nacht mehr als 3 kW Dauerleistung.
In allen Wohngebieten eine dichte Infrastruktur an solchen Lademöglichkeiten zu bekommen wird sehr schwierig!
Während Elektroautos seitens der Politik gefördert und als Zieltechnik gesehen werden (Beispiel London), wird immer noch nicht gesehen, dass viele Stadtbewohner mit einem Ebike und Anhänger oder einem Leichtbaufahrzeug billiger dasselbe erreichen und somit auf viele Autos verzichtet werden kann. Der Markt für Ebikes und Pedelecs boomt, leider sind die meisten Anhänger nach einem Jahr Sonne nicht mehr regendicht, brüchig und verschlissen und bei den Baurichtlinien/Städteplanungen wird nur auf Parkplätze oder Garagen geschaut und nicht auf Plätze für Kinderwägen, Ebikes oder Fahrradanhänger. Hier noch ein Video zum Smart Wheel, mit dem jedes stabile Fahrrad nachgerüstet werden kann. Der Bausatz ist noch nicht perfekt, hat aber einige Neuerungen, die sicher auch bald bei Ebikes Standard werden.
Interessant finde ich auch Bambus, den ich bisher nur als Baustoff für Häuser kannte, der aber ähnlich leicht und stabil ist wie Carbonfasern. Bambusfahrräder gibt es schon. Warum nicht ein ETrike oder Leichtfahrzeug mit Bambuselementen.
Ein weiterer Punkt ist der Ausbau von Homeworking oder das Schaffen Wohnort naher Arbeitsplätze. Früher hat man größtenteils am Wohnort gearbeitet! Erst mit Zug und Auto hat sich das geändert und mit steigenden Mobilitätskosten wird das Pendel wieder in die andere Richtung ausschlagen. Politik und Gewerkschaften sollte hier unterstützen und Möglichkeiten anbieten, damit auch der Arbeitgeber Vorteile durch das Angebot von Homearbeitsplätzen bekommt und diese auch anbietet.
Festsäurebrennstoffzelle (SAFC)
Wenn es wirklich klappt, effiziente Brennstoffzellen mit Diesel zu betreiben und das gefährlichere Methanol zu umgehen, lassen sich so Zusatzgeneratoren zur Reichweitenerhöhung betreiben. Man spart damit den Verbrennungsmotor.
Modellprojekt mit Elektrorollern in Stuttgart und die Torque-bikes mit zwei Elektromotoren für extreme Steigungen/Lasten.
Kleines Update, nachdem diese Seite doch schon älter ist.
Persönlich habe ich mich seit einem Jahr für die Lösung Carsharing und EBike entschieden und mein EAuto wegen der Bleibatterien abgemeldet.
EBikes/ETrikes mit Kinderanhänger sind in der Stadt geniale, schnelle und billige Transportmittel. (Besser als EBikes/ERoller wie das von https://elmoto.com/ finde ich Pedelecs zum Mittreten wie das von https://www.torque-bikes.de (Bild oben))
Ein ultraleichtes EAuto mit verbesserten, langlebigen, robusten und schnellladefähigen LiIon Batterien wird hoffentlich bald erschwinglich.
Elektro-Rikschas in den Innenstädten statt Taxis verdienen unbedingt eine Anschubunterstützung. Modelle gibt es schon in großer Zahl! (LI-Tec produziert ja schon einige hunderttausend Batterien pro Jahr. Das Cityel und viele neue E-Modelle sind jetzt auch mit Lithiumbatterie verfügbar.)
(Die Kritiken, ob EMobilität nicht auch sehr viel Energie und Ressourcen braucht und dass Öl im Erdinneren produziert wird und noch länger verfügbar sein soll, werde ich später ausführlich behandeln. wegen Öl ohne Ende siehe Peak#Oil)
So schön Autos sind - so wie bisher kann es nicht mehr lange weitergehen.
Neben einem grundsätzlichen Umdenken und Reduzieren, mehr Homearbeit, mehr Zugfahrten und Güterverkehr mit Zügen statt LKWs, mehr Gemeinschaftsmobilität und vielem mehr können Elektromobile zur Lösung des Mobilitätsproblems beitragen.
Elektromobile sind viel leichter als Autos und verbrauchen heute schon kaum mehr als die Energiemenge von 1 Liter Benzin auf 100 km! Feinstaub oder Lärm wird nicht erzeugt.
Zu unterscheiden sind reine Elektroautos, die mit Stromspeichern (Akkus/Supercaps) arbeiten und Elektrohybridautos, die während der Fahrt und nur bei Langstrecken mit Brennstoffzellen (Methanol) oder Generatoren (kleine Erdgasmotoren, Dieselaggregate, Biomassevergaser mit MicroGasturbinen ...) zusätzlichen Strom erzeugen, um die Reichweite erheblich zu vergrößern. Im Stand werden Elektrohybridautos wie die reinen Elektroautos an der Steckdose geladen, um soweit wie möglich abgasfrei zu fahren.
Elektromobile produzieren deutlich weniger Abgase und wenn, nur in den dazugehörigen Kraftwerken mit weit effizienterer Filterung, nicht in den Innenstädten und vor der Nase der Fußgänger (emissionsfreie Autos, vgl. die Giftigkeit und Gefährlichkeit der Vielstoffgemische aus heutigen Auspuffen nach der Niedertemperaturverbrennung diverser Kraftstoffgemische mit verschiedensten Additiven Quelle: Attach:abgase.pdf erstellt 2003 von https://www.lfu.bayern.de/)!
Elektromobile sind heute möglich und vermeiden das Vertrösten auf Wasserstoffautos und Kernfusion. Das aktuelle Kernproblem der Energiedichte der Akkus, deren lange Ladezeiten und deren Sicherheitsrisiko kann mit neuen Keramikseparatoren, einer zusätzlichen Schicht für den Ionentransport (Schnellladefähigkeit) und durch eine Erhöhung des Wirkungsgrads (Rückgewinnung der Bremsenergie mithilfe von Supercaps) sowie Gewichtseinsparungen gelöst werden. Derzeit findet bei den Lithium-Ionen-Akkus ein Durchbruch statt!
Zusätzlich sind Elektromobile mit Erdgas/Biogas/Pflanzenöl Generatoren (Elektrohybridautos) realisierbar, um die Reichweite zu verbessern und die Akkus zu schonen. Leichte Elektroautos mit Kleingeneratoren, Supercaps und neue Akkus (s.u.) in Kombination miteinander sind der Beginn einer neue Mobilität.
Was fehlt sind mehr Modelle, billigere neue Akkus und billigere SuperCaps. Aktuell scheint jedoch ein "Wettlauf der Autokonzerne" um das erste Serienelektroauto ausgebrochen.
In allen drei Bereichen liegen die Pläne in den Schubladen oder stehen die Prototypen bereits im Labor oder absolvieren Praxistests (wattgehtab.com). Weltweit sind hier alle Anstrengungen zu bündeln, bevor noch mehr Autos produziert werden und ein langes Autoleben bestes Benzin brauchen, auf das auch kommende Generationen für viele Bereiche nicht verzichten können.
Ein wichtiges kritisches Problem ist das Recycling der benötigten hohen Stückzahlen an Batterien/Akkus.
Dieses Problem hatte man in der Vergangenheit nicht im Griff. Aktuell gibt es gute Ansätze (https://www.grs-batterien.de/), aber immer noch werden bspw. bei Gerätebatterien 34000t verkauft und nur 13000t wieder eingesammelt und zu 88% recycelt.
(Eine israelische Firma versucht dazu die Batterien/Akkus samt Laden zu mieten. https://www.projectbetterplace.com/ (https://web.heise.de/newsticker/meldung/98129))
Ob die Autoindustrie angesichts sinkender Absätze und Liquiditätsproblemen 2009ff in der Lage ist neue Elektroautos in Serienfertigung anzubieten und ob die Konsumenten angesichts der wirtschaftlichen Unsicherheiten diese recht teuren Autos kaufen können, ist jedoch zu bezweifeln. Derzeit kämpfen eher die Hersteller bisheriger alternativer Fahrzeuge ums Überleben. Nach den Plänen von Daimler sollen Ende 2009 erste Kleinserien eines Elektrosmart und ab 2010 eines ElektroMercedes aufgelegt werden.
Derweil beginnt die Citycom AG (SMILES AG) ab April 2009 mit dem Vertrieb des indischen Elektroviersitzers REVA.
In England bekommen Käufer von Elektroautos 5000 Pfund ab 2011, in Deutschland erhält das Cityel aufgrund seiner drei Räder keine Abwrackprämie.
In Amerika werden neue sicherere Lithium-Eisen-Phosphat-Zellen erprobt. ("Diese Zellen haben bisher fertigungsbedingte Kapazitätsunterschiede, d.h. die Zellen sind untereinander nicht gleich und müssen deshalb ausgeglichen werden." Einzelzellüberwachung und Balancer nötig! Quelle: twike.de)
Ziel ist der baldige Einsatz in ElektroHybridautos. (News bei https://www.a123systems.com/ wegen Flash Player 9 nicht linkbar)
Auf den aktuellen Messen erscheinen derzeit einige neue Akkuprodukte.
In Augsburg findet im April 21.04-23.04.2009 eine Konferenz Entwicklerforum Akkutechnologien statt. Veranstalter ist: https://batteryuniversity.eu/
Quelle: www.evertiq.de Automobilzulieferer Continental will schon in diesem Jahr (2008) mit der Fertigung von Lithium-Ionen-Akkus für Automobile beginnen!
In Kamenz bei Dresden beginnt die Firma LI-Tec mit der Produktion größerer Akkus (Quelle: Lausitzer Rundschau) (ebenda: die Vorgeschichte). Der Keramikseperator SEPARION® von Evonik kann inzwischen großtechnisch hergestellt werden und soll den Durchbruch bringen. "Evonik hat Serienfertigung für Batteriekomponenten in Marl und Kamenz / Sachsen aufgenommen" Quelle: Evonik (Degussa) (Aktuell März 2009 überschwemmen leider immer noch keine serienreifen neuen Lithium-Ionen-Akkus den Markt! Daimler und Evonik wollen bis 2012 soweit sein. )
"SEPARION® besteht aus Keramik und Polymeren, zwei Materialien, die eigentlich wegen ihrer unterschiedlichen Temperaturanforderungen komplett unverträglich sind. Die Kombination von Tieftemperatursinterung und Hochtemperaturkunststoff wurde erst durch nanoskalige Oxide möglich." (Quelle: Evonik)
Detailinfos zu möglichen Akkus für Elektrofahrzeuge
"Das Haupthemmnis bei der Entwicklung von LFP-Zellen (Lithium-Eisenphosphat) waren die schlechte elektrische Leitfähigkeit von LiFePO4 sowie die geringe Diffusionsgeschwindigkeit von Lithium in LFP. Die praktisch messbaren Ergebnisse blieben zunächst weit hinter den möglich erscheinenden Kenndaten zurück, beispielsweise der theoretisch erreichbaren Kapazität von 170 Ah/kg. Erst durch Beschichtung mit leitfähigem Kohlenstoff, Dotierung mit Fremdmetallatomen und die Erzeugung von Nanostrukturen mit optimierter Größe ließen sich die Leistungsdaten von LFP-Zellen nach und nach verbessern." (Akku-Lexikon der Firma EMB)
Hier noch das inzwischen gesperrte Nagelvideo von YouTube (im Artikel bei wattgehtab.com) Ein Nagel durchbohrt einen neue Lithium-Ionen Akku von A123 Systems. (Nur bei Lithium-Ionen-Kobalt-Akkus ist die thermische Reaktion ein Problem, bei Lithium-Phosphat Akkus weit weniger.)
Rohstoffengpässe bei LithiumAkkus Nach den Berechnungen der Lithiumfirma Chemetall ist hier kein Problem zu sehen. Allein die Ressourcen des Vorkommens in Salar del Atacama würden für 1 Mio Fahrzeuge reichen. Weltweit ist Lithium in der Erdkruste häufiger als Kobalt, Zinn oder Blei (0,006%). Das Mineral Amblygonit kommt in Keystone/USA teilweise in massiven Brocken mit hunderten von Tonnen vor und hat einen Lithiumgehalt von 9%. Allerdings ist die Extraktion aus diesem und anderen Mineralen aufwendig, so dass Lithiumcarbonate bevorzugt werden (Weltvorräte ca 58 Mio Tonnen oder ca 11 Mio Tonnen reines Lithium). Aktuell ist der Preis für Lithium bereits gestiegen. Ein Engpass wird aber erst mit hohen Produktionszahlen an Lithium-Ionen Akkus für Elektroautos ab 2015 erwartet.
Probleme und Grenzen der LithiumAkkus "Die nächste 'Wunderbatterie' ist nirgendwo in Sicht, und die Batterie bleibt der 'Schwachpunkt' in der absehbaren Zukunft." meint Isidor Buchmann, einer der weltweit führenden Baterieexperten und Autor des Buchs "Batteries in a Portable World", auf der Website der https://www.batteryuniversity.com. NiMH-Akkus halten nur 8 Jahre, LithiumIonen Batterien halten solange kaum und ein sauberer Dieselmotor deutlich länger. Daher sind Elektroautos noch nicht marktreif, vom Preis und anderen Problemen abgesehen. (Wird sich das Hybridfahrzeug durchsetzen? und Teil Zwei - Das Beste aus Batterien herausholen)
Neuentwicklungen der Lithiumtechnologie Im Telepolisartikel: Das Zeitalter der Akkumulatoren werden zwei Durchbrüche erwähnt: Einmal das Patent des Standford-Professors Yi Cui, der eine weit höhere Energiedichte durch Silizium-ummantelte Nanodrähte als Anode statt der bisherigen Graphitanode erreichte.
Die am MIT arbeitenden Wissenschaftler Gerbrand Ceder und Byoungwoo Kang veränderten dagegen die Kathode mit einer neuartigen Beschichtung und konnten dadurch die Ionenaufnahme um ein Vielfaches steigert. Dadurch lassen sich die Akkus schneller laden und liefern kurzfristig mehr Leistung.
Der Durchbruch bei PEGE beschriebene der Firma Microtech (OGRON USA), basierend auf den Patenten von Prof. Dr. Dr. h.c. Joop Schoonman Universität Delft Professor für anorganische Chemie, scheint auf ähnlichen Beschichtungen zu beruhen. Hier wird zusätzlich eine deutlich längere Lebensdauer der Lithium-Ionen Akkus erreicht.
Ob und bis wann diese relativ neuen Durchbrüche zusammen mit den hitzebeständigen Keramikseparatoren zu serienreifen Akkus führen, ist noch ungewiss.
(Informationen zu neuen Entwicklungen auch bei Wikipedia)
(Forschungen der Technischen Universität Ilmenau)
Das Cityel als eines der wenigen aktuellen Elektromobilen verbessert mit 70 km/h, erhöhter Reichweite, Doppelketten und Anhängerkupplung seine Praxistauglichkeit und seine Verwendbarkeit als abgasfreies Stadt- und Pendlerauto.
Neue Akkusätze sind im Test.
Das Twike hat sich seit vielen Jahren bewährt und etabliert. Die Integration neuer Lithium-Ionen Akkus ist nach mehrjährigen Tests abgeschlossen.
Das neue Modell LION Twike bietet 150 km Reichweite und eine Leistungsgarantie für die Lithium Akkus von mindestens 1500 Ladezyklen oder drei Jahren.
Aufgrund seiner vielen neuen Designideen verdient der Segway mehr Aufmerksamkeit. Im Wikipediaartikel sind alle wichtigen Infos, einschließlich der Zulassungsprobleme in Deutschland, zusammengefasst. Das Spiegelvideo zur Unfallgefahr zeigt Gefahrenpotentiale bei Geschwindigkeiten über 10 km/h, die entsprechende Helme bzw. Hand- und Ellenbogenschutz erfordern. Im Video ist jedoch nicht der normale Schutzreflex bei der Fahrt auf ein stehendes Hindernis berücksichtigt. In der Realität gab es daher bisher kaum schwere Unfälle. Einer weiteren Verbreitung steht jedoch der hohe Preis entgegen und auch die Akzeptanz durch andere Verkehrsteilnehmer ist noch zu klären (siehe Cartoons der Segwaygegner und die Blogbeiträge bei Heise.de).
GM hat im April 2009 in Zusammenarbeit mit Segway einen Prototypen eines Zweisitzers mit Überrollschutz präsentiert.
Hier das Video dazu: www.spiegel.de/video/video-60246.html
(Hier ein von utopia.de produziertes Video über den Segway)
Elektrohybridautos
Ob die Kombination eines bisherigen Verbrennungsmotors mit einem Elektromotor ökologisch und ökonomisch sinnvoll ist, wird heftig diskutiert.
Durch Erweiterungen der Akkupacks werden Hybridautos jedoch zu Elektroautos umgerüstet und hier eröffnet sich ein neuer Weg des Übergangs zu reinen Elektroautos. Wenn die Lebensdauerfrage bei den Akkus geklärt werden kann, scheint die Nutzung eines Kleingenerators zur Verlängerung der Reichweite und die Integration des Elektromotors in auswechselbare Räder sinnvoller.
Sonstiges
China plant den Bau großer Stückzahlen von Elektromobilen und sichert sich seit einiger Zeit Akku/Batteriepatente und Batterietechniken.
Billigstes Auto der Welt ist aktuell ein Elektroauto aus Indien:
Tara Tiny und Tara Titu
Alternatives Hybrid-Auto auf IAAmit Brennstoffzellen-Ersatz: Innovativer leichter und minikleiner Zwei-Takter als Stromlieferant (Verbrauch 2,4 l und 120 km/h Höchstgeschwindigkeit)
Hierzu gehören Fahrzeuge, die mit Pflanzenöl, Biodiesel, Biomasse (Biomassevergaser, Holzvergaser mit MicroGasturbine), ... betrieben werden.
Ein Elektrofahrzeug ist erst dann CO2-neutral, wenn der Strom nicht mit Kohle oder Erdgas erzeugt wird. Aufgrund der Fortschritte der alternativen Energieformen ist dies in naher Zukunft weitgehend möglich (Saharastrom, HGÜ-Netz, Windstrom aus Marokko, Norwegen usw.).
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