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Fraunhofer-Gesellschaft

Interview Elektromobilität: Aufholjagd und neue Chancen

Lithium-Batterien und Brennstoffzellen, Energiemanagement- und Hybridsysteme für Kraftfahrzeuge gehören am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal bei Karlsruhe zum Arbeitsgebiet von Dr. Jens Tübke.

Ostasien, vor allem Japan und China haben bei der Produktion und der Verbreitung von Elektroautos verglichen mit den EU-Mitgliedstaaten einen Vorsprung. Was sind die Gründe dafür?
Jens Tübke
: In meinen Augen liegt der Vorsprung im Wesentlichen in der Produktionstechnologie von Batterien. Angestoßen wurde diese Entwicklung durch die Batterien für den Consumer-Markt, also für Handys, iPhones, Notebooks usw. In Ostasien wurde dafür eine große Anzahl von vollautomatischen Fertigungslinien für hohe Stückzahlen guter Qualität aufgesetzt. Dies führte zum Technologievorsprung. Dieses Produktions-Know-how ist natürlich auch jetzt gefragt, wenn es um größere Stückzahlen zu günstigen Kosten von Batteriezellen für Elektrofahrzeuge geht. Dazu kommt, dass der chinesische Markt in solchen strategisch wichtigen Bereichen massiv subventioniert wird. Das wird zu Stückzahlpreisen führen, die woanders wirtschaftlich gesehen nicht generiert werden können.

Können die deutschen und europäischen Hersteller diesen Vorsprung noch einholen oder zumindest vermindern?
Jens Tübke
: Wir werden sicher keinen Massenmarkt an Stückzahlen von Batterien bedienen können. Aber im oberen PKW-Segment, bei der Oberklasse und oberen Mittelklasse, können wir mit hochperformanten Batteriezellen punkten, deren Herstellung auch bei geringeren Stückzahlen wirtschaftlich ist.
Außerdem müssen die in China produzierten Batteriezellen ja noch irgendwo zu Batterien zusammengebaut werden. Das könnte auch in Europa geschehen, wo die Sicherheitsansprüche und -standards höher sind. In dieser Hinsicht besteht noch ein großer Unterschied zwischen dem, was man in China an einem Fahrrad befestigt, und was man in Deutschland als Komponente eines Autos einsetzen und verkaufen kann. Bei der Systemauslegung und dem Batteriemanagement sind wir also auch am Standort Deutschland in einer guten Ausgangslage.

Wird der Elektromotor das Antriebskonzept der Zukunft oder spielen auch Wasserstoffantrieb bzw. Brennstoffzelle eine Rolle?
Jens Tübke
: Ich sehe den elektrifizierten Antriebsstrang mit den Hauptkomponenten Elektromotor und Batterie als das, was sich durchsetzen wird. Die Frage wird sein, welche Reichweiten man allein mit diesen beiden Komponenten erzielen kann, ob das für ein schwereres Fahrzeug die heute möglichen 50 bis 80 Kilometer sind, oder ob man mit kleinen und leichteren Fahrzeugkonzepten zu gewohnteren Reichweiten von vielleicht 300 Kilometern kommen kann.
Was dann als sogenannter Range Extender (Reichweitenvergrößerer) im Fahrzeug zum Aufladen der Batterie noch eingebaut wird und mitfährt, eine Brennstoffzelle mit welchem Brennstoff auch immer oder ein für den Ein-Drehzahl-Betrieb als Generator optimierter Verbrennungsmotor, ist sicher noch ein Stück weit offen. Ob man für die Reichweitenerweiterung eine Wasserstoffinfrastruktur aufbauen wird oder ob man lieber noch weiter auf fossile oder aber auf erneuerbare Kraftstoffe wie Bioethanol setzt, ist ebenfalls noch eine offene Frage.
In dieser Hinsicht kann es auch regionale Unterschiede geben. In einer Chemieregion, wo Wasserstoff im Überfluss zur Verfügung steht, kann er eine Option sein. In einer Biomasse-Region wie Brasilien zum Beispiel wird sich Bioethanol für die Brennstoffzelle oder den als Generator fungierenden Verbrennungsmotor anbieten.

Bislang hemmt das lückenhafte Versorgungsnetz an Stromtankstellen die Verbreitung von Elektroautos. Wann und wie ist da Besserung ist Sicht?
Jens Tübke
: Das ist eigentlich gar nicht so dramatisch wie es oftmals formuliert wird. Man muss sich überlegen, welcher Fahrzeugtyp zuerst und in größerer Stückzahl auf den Markt kommt. Das wird nicht das Fahrzeug sein, mit dem man von München nach Berlin fährt. Das Elektrofahrzeug, das demnächst auf den Markt kommt, ist ein Fahrzeug mit kleinen Reichweiten, das man im täglichen Fahrbetrieb als Pendler auf dem Weg zur Arbeitsstätte oder im Kurierdienst einsetzt.
In diesen Fällen hat man immer die Situation, dass das Fahrzeug irgendwo für längere Zeit am Start- und am Zielpunkt steht und aufgeladen werden kann. Sei es bei der eigenen Wohnung oder beim Arbeitgeber, sei es über Nacht beim Kurierdienst. Man muss also nicht jetzt sofort in jeder Stadt fünfzig oder hundert Stromtankstellen einrichten.
Ladestationen und die Möglichkeit der Schnellladungen benötigt man erst dann, wenn größere Reichweiten mit einem solchen Fahrzeug erzielt werden sollen. Allerdings werden auf größere Reichweiten ausgerichtete Elektrofahrzeugtypen, bei denen es auf der Autobahn auch mal eng werden könnte, in Zukunft definitiv irgendeine Form eines Range Extenders an Bord haben, der die Batterien während der Fahrt nachladen kann.
In der Zukunft wird die Preisschere zwischen den regenerativen und den fossilen Energien soweit auseinander gehen, dass letztere für den Fahrzeugantrieb irgendwann nicht mehr bezahlbar sind. Reichweiten von 800 oder 1000 Kilometern des klassischen Antriebs sind dann nur noch theoretische Größen. Der Käufer und Nutzer wird sich dann auf Reichweiten von 200 oder 300 Kilometern einstellen und sich zum Beispiel unterwegs durch das Internet im Fahrzeug die nächsten Lademöglichkeiten anzeigen lassen. Er »tankt« dann eben täglich oder zwei- bis dreimal in der Woche Strom und nicht wie früher einmal im Monat bei vorwiegend Kurzstreckenverkehr. Man sieht also, dass ein Umdenken notwendig ist.

Zylinder- und PS-Zahl, sogar der Auspuffsound des klassischen Autos spielten bislang ein wichtige Rolle für das Image einer Marke bei den potenziellen Käufern. Was bleibt den Marketingstrategen noch ohne diese Merkmale?
Jens Tübke
: Ich denke, dass zum Beispiel Eigenschaften wie das enorme Beschleunigungsverhalten und das geräuscharme Fahren auch beim Elektroauto genug Spielraum lassen, unterschiedliche Akzente zu setzen.

Was kommt auf die Automotive-Branche zu, wenn in Zukunft immer weniger klassische Motoren und Getriebe gebraucht werden?
Jens Tübke: Alle Zulieferer müssen sich schon heute anschauen, was zukünftige Märkte sein können, und sich entsprechend aufstellen. Der klassische Getriebehersteller hat die Hausaufgabe zu lösen, was er seinen OEM-Kunden in den nächsten zwanzig, dreißig Jahren anbieten will. Für ihn brechen zwar zum einen Marktsegmente weg, zum anderen bieten sich aber auch neue Chancen bei Komponenten, die in Elektrofahrzeugen benötigt werden. Große Zulieferer sind schon unterwegs, sich mit Ladestationen und der Infrastruktur zu beschäftigen, auch mit neuen Geschäftskonzepten wie zum Beispiel dem Leasing oder Verkauf von Batterien.
Es wird also große Veränderungen geben, aber nicht in der Art, das man von heute auf morgen den Einsatz fossiler Kraftstoffe in Kraftfahrzeugen stoppt und diese Rohstoffe besser für die chemische Industrie reserviert. Auch wird der gesamte Nutzfahrzeugbereich, bei dem man die klassischen Antriebskomponenten alle noch benötigt, noch lange mit fossilen Kraftstoffen fahren. Die Anpassungsprozesse werden also relativ sanft in einem Zeitraum von 20 oder 30 Jahren ablaufen. Das Forum Elektromobilität (www.forum-elektromobilitaet.de) in Berlin unterstützt Hersteller und Zulieferer der Automobilindustrie, aber auch Energieerzeuger und Batteriehersteller bei dieser Entwicklung.

Vom 19. - 23. April zeigen Fraunhofer-Forscher Ergebnisse der »Systemforschung Elektromobilität« auf der Hannover-Messe (Halle 2, Stand D22).