Mercedes-Benz F 015

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Mercedes-Benz F 015

eMove
powered by
Connected Hybrid- & Elektro-Mobilität
MATERIALICA
1.15
Foto: Daimler AG
Mercedes-Benz F 015
Die schönsten E-Bike Regionen made in Austria | Elektromobilität im After Sales
Und, kann ich ihn kaufen - Elektroauto-Neuheiten | Hybrid-Superyacht
www.ecartec.com ■ 1
eCarTec Munich 2015
World`s biggest Trade Fair for Electric and Hybrid Mobility
20. - 22. Oktober 2015, Messe München
MIT GROSSER
TESTSTRECKE
UND
CONFERENCE
Connecting
Mobility Markets!
2 ■ eMove
www.ecartec.com
Sehr geehrte Damen und Herren,
Erinnern Sie sich noch an K.I.T.T., das selbstfahrende Auto aus der
US-Fernsehserie Knight Rider? Womöglich könnte diese Vision schon
bald zur Realität auf unserem Straßen werden. Im Mai letzten Jahres
stellte das Unternehmen Google den Prototypen eines Roboterautos
vor. Auch deutsche Automobilhersteller arbeiten mit Hochdruck am
selbstfahrenden Fahrzeug.
Fahrzeuge können nicht sprechen. Leider, denn sie haben Informationen, die sowohl Fahrer, als auch Reparaturwerkstatt und Fahrzeughersteller brennend interessieren. Daher wird immer mehr Fahrzeugen
mittels Sensoren und intelligenter Vernetzung das Kommunizieren
beigebracht. Nach einer Studie der Unternehmensberatung Oliver
Wyman sollen im Jahr 2016 bereits 80% der global verkauften Autos
vernetzt sein. Damit werden dann weltweit etwa 210 Millionen vernetzte Wagen auf den Straßen rollen. Verglichen mit den 45 Millionen
Autos im Jahr 2011 bedeutet dies eine jährliche Wachstumsrate von
mehr als 36%.
Mehr als die Hälfte der Autofahrer (52%) ist außerdem davon überzeugt, dass das autonome Auto zum Massenprodukt wird. Gut zwei
Drittel der Befragten (68%) erwarten, dass bis zum Jahr 2030 autonome Fahrzeuge in Deutschland in größerer Zahl zu kaufen sein werden,
17% rechnen sogar bis zum Jahr 2020 mit einer solchen Entwicklung.
Das vernetzte Fahrzeug wird nicht nur immer erschwinglicher für den
Kunden, es trägt auch deutlich zu dessen Komfort und Sicherheit bei.
Die Hersteller dagegen müssen zunächst eine stattliche Summe investieren: Um dem Kunden immer neue Innovationen anbieten zu können, werden große Summen in die Forschung und Entwicklung neuer
Technologien gesteckt. Ziel des Ganzen ist es, irgendwann das perfekt
vernetzte Fahrzeug auf den Markt bringen zu können.
Im Oktober findet auf dem Gelände der Messe München die Fachmesse sMove360° - Connected and Autonomous Driving – vom 20. – 22.
Oktober 2015 statt. Hier finden Sie alle technischen Innovationen zu
vernetzten Fahrzeugen.
In diesem Sinne: Join the eMobility Revolution
Marco Ebner
Chefredakteur eMove
Inhalt
1.15
03 Editorial
06 Und, kann ich ihn kaufen?
10 eCarTec Munich 2015: Elektromobilität als Urlaubsmagnet
12 Elektromobilität, eine Zukunft für die Hotelbranche
15 Innovative Lösungen für das Hotelgewerbe
16 Die schönsten E-Bike-Regionen made in Austria
20 Moderne Fahrzeugbatterien
24 Steuerungs- und Überwachungslösung
06
4 ■ eMove
16
27 Schweden-König mit mehr als 1.500 PS
28 Elektronik einfach aufgedruckt
30 Interview mit Manfred Poschenrieder, Pressesprecher BMW Group Efficient Dynamics
34 Studie: Elektromobilität im After Sales
36 Bundestag stimmt für Vorfahrt für Elektroautos
38 Fakten zur Batterietechnik
40 Dieser Säule kannst Du trauen
43 Elektroradlader für emissionsfreies Arbeiten
45 Evolution der E-Mobility-Ladetechnik
46 Familien entdecken das Elektroauto
48 Erste Hybrid-Superyacht der Welt
50 Der Reifen, der Strom produziert
52 Im Fokus: Mercedes-Benz F 015
56 Interview mit Prof. Dr. Herbert Kohler und Prof. Dr. Thomas Weber, Daimler AG
60 Autonomes Fahren verändert Autoindustrie und Städte
64 „Budii“ definiert die Mensch-Maschine-Beziehung neu
68 Glas für Batterieelektrode
70 Sichere Lithium-Ionenbatterie aus Keramik
73 Forscher steigern Energiedichte von Lithiumspeichermaterialien
74 Guide der Elektromobilität
76 Impressum
20 | 21 | 26 | 37 | 44 | 47 | 49 | 51 | 61 | 62 | 67 | 71 | 72 News & Innovationen
46
52 64
Und, kann
ich ihn
kaufen?
Selten war eine Automesse in Sachen alternative Antriebe so vielfältig wie der Autosalon in Genf
2015: Wasserstoff, Diesel-Hybrid,
Flow-Cell, Batterie-Elektrisch und
sogar „Holz“-Diesel – alles war da;
und noch dazu in jedem Fahrzeugsegment, vom Microcar über
die Reiselimousine bis zum SUV.
Manchen Modellen werden wir
schon bald im Alltag begegnen,
welchen erfahren Sie hier.
Volkswagen Golf GTE
Quant e-Sportlimousine
Der Quant e war in Genf mit eines der spektakulärsten
Fahrzeuge. Nicht allein wegen seines radikalen Designs.
Nein, vor allem auch wegen seines einzigartigen Antriebs: Das viersitzige Supercar wird per Flow-Cell-Batterie mit Strom für die knapp 1000 PS starken Elektromotoren versorgt. Was das genau bedeutet? Sie können
den Stromer wie auch einen normalen Verbrenner an der
Tankstelle auftanken – solange diese das spezielle Elektrolyt im Angebot hat, das der Quant benötigt.
Volkswagen hat sich dazu entschieden, das Beste aus
zwei Welten in einem Fahrzeug zu vereinen: So verfügt
der Plug-in-Hybrid Golf GTE nicht nur über mehr als 200
PS, sondern auch über eine rein elektrische Reichweite
von knapp 50 Kilometern – das sollte reichen für einen
Großteil der Alltagsfahrten. Der Golf GTE soll sich sparsam gefahren zudem weniger als zwei Liter Benzin im
Normverbrauch genehmigen.
Und, kann ich ihn kaufen? Bald. Der Golf GTE kommt
später dieses Jahr auf den Markt, vermutlich für um die
€ 36.000.
6 ■ eMove
Und, kann ich ihn kaufen? Angeblich sogar schon ab
2015. Aber ob es dann auch eine funktionierende Tankstellen-Infrastruktur gibt?
Akka Link & Go 2.0
Cadillac ELR
Cadillac zeigte mit dem ELR den Nobelbruder des Opel
Ampera. Wer großen Wert auf Luxus und Exklusivität legt,
ist mit dem ELR gar nicht so schlecht beraten. Denn dass
die Technik sich bewährt, haben Ampera und US-Bruder
Chevy Volt bereits bewiesen. Doch der Luxus hat seinen
Preis. Mit einer Basisauszeichnung von knapp 75.000
Dollar kostet der ELR in den USA knapp doppelt so viel
wie der Volt. General Motors hat für diese Preispolitik bereits heftige Kritik einstecken müssen – auch in Form von
ausbleibendem Verkaufserfolg. Denn zu diesem Preis bekommt man in den USA bereits die 85-kWh-Batterieversion des deutlich größeren und äußerst populären Tesla
Model S.
Der kleine knuffige Franzose hätte alles, was ein autonomes Auto in Zukunft können sollte. Das ElektroautoKonzept Akka Link & Go 2.0 wird per Klick im Smartphone
auf die Reise geschickt und kann am Ziel sogar selbsttätig
einparken. Doch wer will, kann ihn auch ganz klassisch
selber fahren.
Und, kann ich ihn kaufen? Vielleicht irgendwann in ferner Zukunft. Falls nicht, wird zumindest die Technik dahinter irgendwann Alltag sein. Aber das kann noch dauern.
Guigaro Clipper
Und, kann ich ihn kaufen? Bald. 2014 soll der ELR auch
nach Deutschland rollen, zu welchem Preis ist leider noch
nicht bekannt.
Porsche 919 Hybrid
Eine Weltpremiere in Genf: Porsche stellte den 919 Hybrid vor und will mit ihm unter anderem in Le Mans auf Titeljagd gehen – ganz in der Tradition des äußerst erfolgreichen 917. Der 919 Hybrid zieht sage und schreibe 500
PS aus einem winzigen 2-Liter-Benziner und bekommt
zusätzlichen Schub durch einen Elektromotor.
Er entstand im Auftrag von Volkswagen und soll zeigen,
was mit dem modularen Querbaukasten MQB alles möglich ist: Der sportliche Kompaktvan Guigaro Clipper soll
sechs Personen in drei Reihen Platz bieten. Er ist rein elektrisch mit knapp 300 PS per Allrad unterwegs und soll mit
einer Batterieladung bis zu 540 Kilometer weit kommen.
Eine Kampfansage an das Tesla Model X.
Und, kann ich ihn kaufen? Vorerst nicht. Aber falls das
Model X zum Verkaufsschlager werden sollte, hat VW einen ernstzunehmenden Konkurrenten in der Schublade.
Und, kann ich ihn kaufen? Diese Frage stellt sich beim
919 Hybrid erst gar nicht.
Hyundai Intrado
UPM Biofore Concept
Ein einzigartiges Autolein, in mancherlei Hinsicht: Im Biofore kommen größtenteils umweltfreundliche Materialien zum Einsatz, zudem läuft der kleine 1,2-Liter-Motor
mit einem Kraftstoff auf Holz-Basis: Dem ‘DieselUPM BioVerno’, der um einiges sauberer verbrennen soll als herkömmlicher Diesel. Außerdem ist der kleine Flitzer um
150 Kilogramm leichter als vergleichbare Fahrzeuge, was
die Effizienz zusätzlich erhöht.
Wasserstoffautos könnten das nächste große Ding werden. Auch Hyundai zeigte auf dem Genfer Auto-Salon Engagement in Sachen Brennstoffzelle – mit der CrossoverStudie Intrado, heimlicher Favorit vieler Messebesucher,
der als ix35-Nachfolger gehandelt wird: Angetrieben
wird der Hyundai-Crossover von einem Brennstoffzellenantrieb mit einer 36-kWh-Lithium-Ionen-Batterie. Die
Reichweite mit nur einer Tankfüllung soll so knapp 600
Kilometer betragen.
Und, kann ich ihn kaufen? Noch nicht. Geduld.
Und, kann ich ihn kaufen? Nein. Doch zumindest zeigt
der Wagen eindringlich, was in Sachen Fahrzeugbau
möglich ist.
Kia Soul EV
Subaru VIZIV2 Concept
Reichlich Elektro-Power auf allen Achsen: Der Hybrid-SUV
VIZIV 2 Concept verfügt über ein ausgeklügeltes System,
damit die drei Elektromotoren optimal mit dem Verbrenner zusammenspielen. Das soll die Umweltbelastung
reduzieren, gleichzeitig aber Temperament und sicheres
Handling ermöglichen. Wie das genau funktioniert, haben wir kürzlich genauer erklärt.
Mit dem Kia Soul EV wollen die Koreaner ab Mitte 2014
erstmals ein Elektroauto außerhalb ihres Heimatlandes
anbieten. Satte 27 kWh fasst der verbaute Lithium-IonenPolymer-Akku, der dank neuer Technik zudem auch noch
rasant geladen werden kann. Die große Batterie soll dem
Soul EV eine Reichweite von mehr als 200 Kilometern ermöglichen. Ein wettbewerbsfähiger Preis vorausgesetzt,
könnte der geräumige Kleinwagen besonders junge Familien und auch trendbewusste Großstädter sowie Hobbysportler ansprechen.
Und, kann ich ihn kaufen? Ab Sommer. Womöglich sogar zum Schnäppchenpreis, verglichen mit BMW i3 oder
Nissan LEAF.
8 ■ eMove
Und, kann ich ihn kaufen? Da es ein Konzeptauto ist:
Nein. Aber die Technik des VIZIV wird sicher in künftigen
Subaru-Modellen auftauchen.
Nissan LEAF Autonomous Drive
Ssangyong XLV Concept
Noch ein schicker SUV aus Asien. Der XLV Concept kommt
mit einem 1,6-Liter-Diesel daher und ist dank Elektromotor und Lithium-Ionen-Batterie hybrid unterwegs.
Ssangyong hat die Zeichen der Zeit gut erkannt und
sich das äußerst beliebte SUV-Segment ausgesucht, um
europäischen Herstellern Marktanteile abzuknöpfen. Geringe Preise für Fahrzeuge aus Asien haben schon manchen Käufer nach Fernost abdriften lassen. Und solange
das Design so überzeugend daherkommt, wie beim XLV,
dürfte dieser Strom auch nicht abreißen.
Nissan bringt uns das Roboterauto immer näher. Nachdem im Herbst letzen Jahres erstmals ein selbstfahrender
LEAF auf einer öffentlichen Schnellstraße in Japan unterwegs war, wurde das Fahrzeug nun in Genf präsentiert.
Der autonome LEAF kann die Spur und einen sicheren
Abstand zum Vorderwagen halten, er kann die Spur
wechseln und Überholen, sowie eine Autobahn-Ausfahrt
korrekt befahren und sicher an einer Ampel halten. Nicht
schlecht für ein Roboterauto.
Und, kann ich ihn kaufen? Nein. Aber womöglich allerdings gehören Selbstfahrer-Autos in knapp zehn Jahren
zum Alltag.
Und, kann ich ihn kaufen? Für den Moment bleibt es
beim schicken Konzept. Aber hoffentlich nicht allzu lange.
Autor: Thomas Langenbucher
www.ecomento.tv
eCarTec Award 2015
Bayerischer Staatspreis für Elektromobillität
ANMELDESCHLUSS:
31. Juli 2015
VERLEIHUNG IN SECHS KATEGORIEN
DOTIERT MIT € 60.000
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Elektromobilität
als urlaubsmagnet
Sonderschau auf der eCarTec Munich 2015 zeigt innovative Mobilitätskonzepte
für die Hotel- und Touristikbranche.
D
as Thema Elektromobilität gewinnt in Regionen
mit hohem touristischen Potenzial zunehmend
an Bedeutung. Auf einer eigenen Sonderschau
„Elektromobilität in der Hotel- und Touristikbranche“ zeigt die eCarTec Munich deshalb von 20. bis 22. Oktober 2015 zusammen mit ihren Kooperationspartnern
m+p E-mobility GmbH und bluemove consulting GmbH
innovative Mobilitätskonzepte speziell für das Tourismusund Hotelgewerbe.
„Das Mobilitätsverhalten von Reisenden erfährt derzeit
einen großen Wandel. Flexibilität und neue Technologien werden nicht nur für Geschäftsreisende, sondern
auch für Urlauber immer wichtiger. Für Hotelbesitzer
und Tourismusbüros ist es entscheidend, ihr Angebot auf
dieses veränderte Urlaubs- und Reiseverhalten anzupassen. Elektromobilität ist hier die Schlüsseltechnologie.
Sie umfasst dabei jedoch nicht nur Fahrzeuge und Ladetechnik, sondern beeinflusst auch die gesamte Energiein-
10 ■ eMove
frastruktur und deren Lastprofile. Auf der Sonderschau
„Elektromobilität in der Hotel- und Touristikbranche“ der
diesjährigen eCarTec Munich haben Hotelbetreiber, Tourismusverantwortliche und Gemeinden die Möglichkeit,
sich umfassend über alle Technologien, Fahrzeuge und
Geschäftsmodelle zu informieren und Anregungen für
zukunftsfähige Mobilitätslösungen zu erhalten“, erläutert
Arthur Dornburg, Geschäftsführer der m+p E-mobility
GmbH und der bluemove consulting GmbH das Konzept
der Sonderschau. „Für unsere Austeller zählt die Tourismus- und Hotelbranche zu den wichtigsten Zielgruppen.
Umgekehrt bietet die Elektromobilität der Hotel- und
Touristikbranche die Möglichkeit, sich durch Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit im Markt zu positionieren
und dadurch neue Gästegruppen zu erschließen“, so der
Veranstalter der eCarTec Munich Robert Metzger.
Und dass die Tourismus- und Gastronomiebranche in
Deutschland zu den größten Interessenten an Produkten
und Lösungen im Bereich der Elektromobilität zählen,
zeigt auch eine Studie der Hochschule Pforzheim nach
der bereits 48% der Unternehmen im Hotel und Gastronomiegewerbe Maßnahmen ergriffen haben und noch
verstärkt ergreifen werden, um die Nachhaltigkeit ihres
Betriebs zu verbessern.
Die Zukunft der Mobilität:
Vernetzt, elektrisch, autonom!
Vernetzt, elektrisch, autonom – dies sind die Schlagworte, wenn von der Zukunft der Mobilität gesprochen wird.
Ein Trend, den auch die deutsche Politik erkannt hat. So
gab Bundesverkehrsminister Alexander Dobrindt vor wenigen Tagen gegenüber der Frankfurter Allgemeinen Zeitung bekannt, in Bayern eine Teststrecke für autonomes
Fahren auf einem Teilstück der A9 einrichten zu wollen.
Mit diesem Pilotprojekt sollen deutsche Autobauer ein
Gegengewicht zum Google-Konzern schaffen, der in den
USA bereits 150 autonome Fahrzeuge im aktiven Straßenverkehr testet. „Die deutsche Autoindustrie wird auch
beim digitalen Auto Weltspitze sein können“ zeigt sich
Dobrindt gegenüber der FAZ überzeugt.
Ein Blick in die Entwicklungsabteilungen der Autobauer
zeigt: nahezu alle Automobilhersteller arbeiten bereits an
Assistenzsystemen im Auto und Konzepten für teil- und
voll-autonomes Fahren. Um diesen Entwicklungen eine
Präsentationsplattform zu schaffen, wurde die internationale Fachmesse sMove360°– Connected Car ins Leben
gerufen, die in diesem Jahr von 20. bis 22. Oktober 2015
zeitgleich mit der eCarTec Munich – der weltweit größten
Fachmesse für Elektro- und Hybrid-Mobilität – auf dem
Gelände der Messe München stattfindet.
„Da besonders die Elektromobilität von einem sicheren Datenaustausch – z.B. zur Information der aktuellen
Verkehrslage oder zur Ermittlung freier Ladestationen
– profitiert, bietet die sMove360° durch ihre direkte Verbindung mit der eCarTec Munich sowohl für Besucher, als
auch für Aussteller eine ideale Plattform für Informationsund Kommunikationstechnik im Fahrzeugbau.
Wir sind überzeugt: was für viele heute noch wie eine
Szene aus einem Science-Fiction-Film klingt, wird in nicht
allzu ferner Zukunft unseren mobilen Alltag bestimmen“,
erläutert Robert Metzger, Geschäftsführer der MunichExpo Veranstaltungs GmbH und Organisator der eCarTec
und sMove360° das Messekonzept der B2B-Messe.
Dass diese Einschätzung durchaus realistisch ist, zeigt
auch eine Prognose des Beratungsunternehmens Gart-
ner. So sollen laut Gartner bis zum Jahre 2020 weltweit
250 Millionen vernetzte Fahrzeuge auf den Straßen unterwegs sein.
MATERIALICA Design & Technology Award
2015: GroSSe Chance für technologie- und
designorientierte Unternehmen!
Der Startschuss für den MATERIALICA Design & Technology Award 2015 ist gefallen: Ab sofort können Hersteller,
Agenturen und Designer aus aller Welt ihre Produktinnovation für den MATERIALICA Design & Technology Award
2015 einreichen.
Der MATERIALICA Design & Technology Award zählt zu
den renommiertesten Design- & Engineering-Preisen
weltweit. Er verbindet als einzige Auszeichnung Design
und Engineering-Leistung gleichermaßen und wird in
den Kategorien „Product“, „Material“, „Surface and Technology“ und „CO2 Efficiency“ sowie in der Sonderkategorie
„Student“ verliehen. In einer mehrstündigen Jurysitzung
bewertet die hochrangige MATERIALICA Award Fachjury
dann Anfang August alle Einreichungen und entscheidet,
welche der zahlreichen Beiträge mit dem begehrten Silver-, Gold-, oder Best-of-Award ausgezeichnet werden.
Robert Metzger, Jurymitglied und Organisator des MATERIALICA Design + Technology Award erläutert, welche
Kriterien den Jurymitgliedern bei der Bewertung besonders wichtig sind: „Wir zeichnen Produkte aus, die durch
herausragendes Design und hohe Technologiekompetenz gleichermaßen bestechen. Denn ein hochklassiges
und ansprechendes Produkt zeichnet sich heute vor allem durch ein perfektes Zusammenspiel von intelligenter
Materialauwahl, kompetenter Ingenieursleistung, hohem
Innovationsgrad und überzeugendem Design aus.“
Die Ausschreibungsunterlagen für den MATERIALICA
Design & Technology Award 2015 stehen ab sofort unter
www.materialica.com zum Download bereit. Anmeldeschluss ist der 17. Juli 2015.
Die Preisträger des diesjährigen Wettbewerbes werden
am 20. Oktober 2015, dem ersten Messetag der internationalen Fachmesse MATERIALICA, im Rahmen einer feierlichen Preisverleihung bekannt gegeben. ■
Elektromobilität,
eine Zukunft für die
Hotelbranche
m + p e-mobility Lösung im Citadines Hotel München
Es kommen immer mehr Elektrofahrzeuge in den Straßenverkehr. Diese zu laden wird im
nächsten Schritt eine Herausforderung für die Immobilienwirtschaft. Besonders Hotels sind
hier gefragte Aufenthaltsorte. Gerade dort ergeben sich jedoch durch die Kombination mit
Fahrspaß und nachhaltiger Energieversorgung wirtschaftliche Potentiale.
J
etzt möchte offensichtlich auch Apple in den Zukunftsmarkt der Elektromobilität einsteigen. Für Insider ist dies sicher keine Überraschung. Nach Tesla
und BMW wäre das ein weiterer Anbieter mit dem
Potential, aus der Elektromobilität einen Massenmarkt zu
machen.
Spätestens jetzt ist es an der Zeit für die Immobilienbranche sich Gedanken zu machen, was dies für sie bedeutet.
Sicher kann man davon ausgehen, dass sich die Elektromobilität am Straßenrand abspielt wie es die zahlreichen
Bilder von Ladesäulen erscheinen lassen. Elektromobilität wird nicht erfolgreicher durch ungewolltes Parken
am Straßenrand bzw. Investitionen, welche sich für den
Betreiber ohne Subventionen nicht rechnen. Exklusive
Stellflächen in beengten Innenstädten für ein Nischenprodukt, welche dann aus o.g. Gründen oft sogar unge-
12 ■ eMove
nutzt bleiben, führen zusätzlich zu überflüssigem, aber
verständlichem Ärger bei den übrigen Verkehrsteilnehmern und Anwohnern. Wahrscheinlicher ist jedoch, dass
Ladevorgänge dort stattfinden, wo sich die Fahrer ohnehin für längere Zeit aufhalten, also am Arbeitsplatz, zu
Hause oder z.B. in Hotels. Gerade die Übernachtungszeiten in Hotels sind auch für herkömmliche Ladezeiten gut
geeignet.
VERZWEIFELTES SUCHEN NACH LADETECHNIK
TRÜBT DEN HOTELAUFENTHALT
Tesla-Fahrer könnten sich jetzt eigentlich entspannt zurücklehnen. Sie verfügen nicht nur über ein tolles Fahrzeug, sondern sind im Vergleich zu einem gleichwertigen
Oberklassewagen sehr wirtschaftlich. Darüber hinaus
können Sie an den immer zahlreicheren Superchargern
an Europas Autobahnen in der Zeit eines gemütlichen
Cappuccinos eine Reichweite von 400 km nachladen,
und das sogar kostenlos und mit 100 % Ökostrom. Nebenbei sind Mails und Kontakte auch unterwegs zeitnah
bearbeitet.
Elektromobilität spielt sich jedoch in den wenigsten Fällen auf der Autobahn ab. Hat man seinen Geschäfts- oder
Privattermin absolviert, sucht man das vorreservierte Hotel auf. Ladetechnik in der Regel Fehlanzeige. Am Empfang empfohlene Alternativen in der Umgebung bedeuten beispielsweise bei einer Ladesäule der örtlichen
Stadtwerke oder vor einem Gebäude der RWE zu Parken,
sofern dies überhaupt möglich ist oder die Säulen zugänglich sind. Spätestens der dann anstehende nächtliche Fußmarsch zurück zum Hotel Taxis gab es leider
selten in den abgelegenen Orten, und der Gedanke am
nächsten Morgen das Gleiche nochmals zu absolvieren,
erhöhen das eigene Vertrauen in die Restreichweite zum
nächsten Supercharger. Schlimmstenfalls muss noch irgendwo nach Strom gebettelt werden.
Als Fahrer von Elektrofahrzeugen kann man sich bei PKWReisen keine Buchungen mehr ohne verlässliche Parkund Lademöglichkeit am Übernachtungsort vorstellen.
DIE IMMOBILIENWIRTSCHAFT, INSBESONDERE
HOTELS, IN DER SCHLÜSSELFUNKTION
EINER ERFOLGREICHEN ELEKTROMOBILITÄT
Auf die Immobilienwirtschaft kommen hier Aufgaben zu,
welche sich durchaus auch als Chancen bezeichnen lassen. Gerade bei Hotels bieten sich zusätzliche Möglich-
keiten der Kundenbindung und erweiterte Ertragspotentiale sowie reduzierten Betriebskosten.
Der Flughafen München und ausgewählte Hotels haben
beispielsweise bereits einen guten Ruf unter den Frühstartern der Elektromobilität. Sie haben früh Park- und
Lademöglichkeiten in guter Lage geschaffen. Den Marktvorteil von Ladetechnik in Hotels quittieren Fahrer von
Elektrofahrzeugen gern.
Das Citadines Hotel in München plant für ihre Hotelgäste nicht nur die Möglichkeit des Ladens, sondern kooperiert mit der m+p e-mobility, in dem den Gästen auch die
Nutzung von Segways, E-Bikes, etc. für die lokale Fortbewegung zur Verfügung gestellt werden können. Im
Schulungshotel Schloss Hohenkammer im Norden Münchens können darüber hinaus interne Mitarbeiter die EFahrzeuge für Dienstfahrten, aber auch privat nutzen. Bei
besonderen Anlässen wird auch mal ein Shuttle-Service
mit E-Fahrzeugen durchgeführt. Darüber hinaus kann
elektromobiler Fahrspaß im Rahmen von Events gebucht
werden.
ÜBERSCHAUBARER AUFWAND
FÜR DIE IMMOBILIENWIRTSCHAFT
Weniger ist mehr gilt auch in der Ladetechnik als vernünftiger Ansatz. Bereits mit konventioneller Ladetechnik kann ein Grundbedarf gedeckt werden. Wenn dann
zusätzlich noch Typ 2 – Stecker zum Einsatz kommen, ist
die Immobilie bereits gut ausgestattet. Entscheidender
ist der richtige Standort für Pilotflächen. Eine flächendeckende Anwendung kann je nach Bedarf schrittweise
Elektromobilität
ermöglicht auch Fahrspaß für Hotelgäste
Am Schloss Hohenkammer ist die Elektromobilität
integraler Bestandteil der Nachhaltigkeitsstrategie
ergänzt werden. Zu Engpässen kann es schnell bei der
Stromeinspeisung kommen, insbesondere wenn schnellere Ladevorgänge gewünscht werden. Hier sind aus der
Erfahrung diverser Projekte sehr schnell Grenzen erreicht,
welche hohe Zusatzkosten verursachen. Sollte sich Elektromobilität auch nur zu einem kleinen Anteil in der Mobilität entwickeln, so gelangen nahezu alle Immobilien
schnell an ihre Grenzen, auch die Neubauten. Und wenn
die Immobilien schrittweise ihre Hausaufgaben machen
verlagert sich die Problemstellung möglicherweise in die
vorgelagerten Arealnetze Hierin bestehen die zukünftigen Herausforderungen, nicht in der Ladetechnik. Bei der
Ladetechnik wird die Induktionsladung noch einen Innovationsschritt bringen.
EINSPARPOTENTIALE IN
KOMBINATION MIT
ENERGIEEFFIZIENZMASSNAHMEN
Schnell steht man dann vor der Frage einer Kapazitätserweiterung der Einspeisung für hohe Investitionen.
Sinnvoll ist dann den Ansatz einer dezentralen Eigenerzeugung durch PV oder BHKW´s, sofern sie noch nicht
vorhanden ist, neu zu bewerten. Hotels mit Klimatisierung und Schwimmbädern sind ohnehin ideale Einsatzgebiete für BHKW´s. Aber auch Biomasseheizzentralen
sind bei entsprechenden Rahmenbedingungen interessante Optionen. Gerade bei EEG-Anlagen nach neueren
Vergütungsregeln ergeben sich interessante Alternativen
für die zunehmend geforderte Eigenstromverwertung.
14 ■ eMove
Konsequent ist dann aber auch eine optimierte Energieeffizienz in der Gesamtimmobilie anzustreben. Effiziente Beleuchtungssysteme gehören beispielsweise hier
ebenso dazu wie eine Optimierung der gesamten raumlufttechnischen Anlagen und der elektrischen Antriebe.
Durch diesen ganzheitlichen Ansatz wird die Elektromobilität nicht nur endgültiger Bestandteil der Energiewende, sondern sind auch wirtschaftliche Gesamtlösungen
denkbar.
CONTRACTINGLÖSUNGEN
VERMEIDEN INVESTITIONEN
Elektromobilität umfasst somit nicht nur Fahrzeuge und
Ladetechnik, sondern beeinflusst auch die gesamte Energieinfrastruktur und deren Lastprofile. Dies zu bündeln
ist sinnvoll, erfolgsversprechend und ermöglicht dem
Immobilieneigentümer auch Fremdvergaben analog
dem Energiecontracting bzw. einer Energieeffizienzpartnerschaft. Gerade in der dynamischen Anfangszeit und
den sich permanent ändernden Rahmenvoraussetzungen und neuen Produkten, welche nicht immer gleich
ausgereift sind, bietet sich das Vertrauen in eine erfahrene Fachfirma an. Um Fehlinvestitionen zu vermeiden,
sollte ebenso wie bei einer Contractingmaßnahme, eine
fundierte Bestandsaufnahme und Bedarfsermittlung
+erfolgen. ■
Autor: Arthur Dornburg, Geschäftsführer
m+p E-mobility GmbH & bluemove consulting GmbH
Innovative Lösungen für das
Hotelgewerbe
RWE Effizienz präsentiert ein auf die Hotellerie zugeschnittenes E-Mobility-Konzept
sowie eine neue Steuerung für den wirtschaftlichen Betrieb von Blockheizkraftwerken
(BHKW). Das Unternehmen ist führender Anbieter von Ladeinfrastrukturen für Elektromobilität und unterstützt Kunden durch dezentrales Energiemanagement bei der Kosteneinsparung und nachhaltigen Energieverwendung.
E
lektromobilität ist in Deutschland auf dem Vormarsch. Die Fahrer von Elektroautos steuern bevorzugt Übernachtungsmöglichkeiten an, die ihnen einen unkomplizierten Ladeservice bieten.
Mit der RWE eBox remote können Hotels ihren Gästen
diesen Wunsch erfüllen und dabei den Ladevorgang bequem von der Rezeption aus freischalten und kontrollieren. Dazu wird eine intelligente Steuereinheit aus der
Hausautomation RWE SmartHome integriert: Sie bietet
eine komfortable Online-Benutzeroberfläche und stellt
die drahtlose Verbindung zur Ladesäule her. So können
Gäste ihr E-Auto zur Ankunft einfach einstecken und den
Ladevorgang beim Einchecken an der Rezeption starten lassen. Die Bedienung erfolgt an PC, Tablet-PC oder
Smartphone. Sowohl Montage als auch Anschlussprüfung und Inbetriebnahme des Systems können die eigenen Elektriker problemlos durchführen. Alternativ bietet
RWE den Vor-Ort-Service eConstruct an.
Aufgrund des kontinuierlichen Wärme- und Warmwasserbedarfs sind Blockheizkraftwerke für Hotels und Wellness-Ressorts geradezu prädestiniert. Bei richtiger Aus-
legung ist die Technik der Kraft-Wärme-Kopplung hoch
effizient und wegen des vergleichsweise geringen CO2Ausstoßes auch klimafreundlich. Für Hotelbetreiber, die
ihre Einrichtung ohne hohe Investitionen mit der hocheffizienten Technik ausstatten möchten, sind flexible Contractingmodelle besonders attraktiv.
Hierbei übernimmt RWE Energiedienstleistungen GmbH
Planung und Installation sowie Betrieb und Wartung der
Anlagentechnik sowie die Wärme- und Stromlieferung.
Außerdem trägt sie während der Laufzeit sämtliche finanziellen und technischen Risiken. Im Gegenzug verpflichtet sich der Hotelier, die Energie zu vertraglich vereinbarten Tarifen abzunehmen. Zu den weiteren Vorteilen des
Konzeptes gehören eine transparente und kostensenkende Kalkulation sowie langfristige Planungssicherheit.
Mit der Einrichtung von Ladepunkten für Elektro-Autos
und dem Einsatz innovativer dezentraler Techniken wie
der effizienten Kraft-Wärme-Kopplung können Hotelbetriebe nachhaltig zur Energiewende beitragen und bei
ihren Gästen einen Imagegewinn erzielen. ■
Die schönsten
E-Bike-Regionen
made in Austria
Bild: ©by Kurt Tropper
Von der Genießertour durch die Wachau bis zum Gipfelmarathon im Kaisergebirge:
sechs Mal E-Bike-Glück in Österreich.
J
etzt beginnt sie wieder die schönste Zeit des Jahres: Die Sonne strahlt vom blauen Himmel, der
Wind weht sanft um die Nasenspitze und überall
bahnen sich bunte Blumen ihren Weg. Die Lust auf
Bewegung an der frischen Luft ist groß. Die Planungen
für die nächsten Fahrradausflüge laufen auf Hochtouren.
Warum nicht mal die Radwege Österreichs erkunden?
Keine Sorge vorm Schlappmachen: Mit Elektrofahrrädern
erleichtern zahlreiche Regionen in Österreich Anfängern
und Genussbikern das Erlebnis Gipfelsieg – Panoramaausblicke und Abfahrtsspaß inklusive. Das sind unsere
Favoriten:
Kaiserlich: Kitzbüheler Alpen
und Kaisergebirge
Ein wahres E-Bike-Dorado in Tirol ist die Region rund
16 ■ eMove
um die Kitzbüheler Alpen und dem Kaisergebirge mit
ihren 1.000 Kilometern Radwegen und 800 Kilometern
Moutainbike-Trails. Mal rasant und anspruchsvoll, mal
leicht und eben geht es durch die grüne Gebirgslandschaft. Spezielle Verleihstationen, Radfachgeschäfte und
zahlreiche Hotels sorgen dafür, dass jeder „Pedalist“ für
seine persönliche „Tretstärke“ das passende Elektrorad
findet. 310 Elektrorädern stehen für puren Radfahrspaß
in der Region an über 80 Verleihstationen bereit. Die Verleihgebühr der E-Bikes liegt bei durchschnittlich € 20,00
pro Tag. Das dicht angelegte Netz von Verleih- und AkkuWechselstationen ermöglicht den Radlern auch längere
Touren von fünf bis sechs Stunden.
Unser Tipp: Die „7 Tages-Genusstour“ zu den Highlights
der Region. Den Auftakt der Tour bildet in Scheffau am
Wilden Kaiser eine kleine Einschulungstour zum Hinter-
steiner See. Nach dem Aufwärmen am Wilden
Kaiser besteht das Pensum der nächsten Tage
aus täglich 40 Kilometern Wegstrecke. Geradelt
wird durch die Ferienregion Hohe Salve und
das Brixental bis nach Kitzbühel. Zum Endspurt
geht’s dann nach Tirol ins idyllische St. Johann
und zum Pillerseetal. Spezielle Übernachtungspauschalen für E-Biker mit Radverleih, eine
E-Bike-Tourenkarte mit verschiedenen Routenvorschlägen sowie Positionen der Ladestationen, bei denen ein kostenloser Wechsel der
leeren Akkus möglich ist, gibt es im Internet
unter www.kitzbueheler-alpen.com. Sieben
Übernachtungen in einem Ferienapartment in
Erpfendorf kosten beispielsweise für zwei Personen inklusive vier Tagen geführter E-BikeTour gibt es ab € 629,00.
Panoramastark: Montafon
Stark ausgebaut hat auch die Region Montafon
im Vorarlberg ihr Angebot an E-Bike-Infrastruktur. Mit der Unterstützung des Voralberger Landes, der Voralberger Tourismusorganisation,
den lokalen Sportartikelhändlern und Hotellerie sind weitreichende E-Bike-Touren durch die
herrlichen Naturlandschaften des Montafon
möglich. Mit dem Anschluss an das Vorarlberger
Land bietet die Region ein großangelegtes Routennetz mit fast unbegrenztem Radvergnügen.
Das Montafon ist zudem Pilotregion des E-Bike
Netzwerk Vorarlberg „Vom Bodensee bis zum Piz
Buin“ (www.ebike-vorarlberg.at). Unser Favorit:
Bild: ©by Hannes Dabernig
Als absolutes Highlight gilt die Tour auf der legendären Silvretta-Hochalpenstraße. Startpunkt
ist in Partene auf 1051 Meter Höhe. Über kurvige Serpentinen geht es 15 Kilometer hinauf zur
Biehlerhöhe und zum Silvretta-Stausee mit 2032
Metern Höhe. Mit einer sanften Steigung von
maximal 12% gilt die Silvretta-Hochalpenstraßen Tour als echte Genussstecke. Belohnt werden die Fahrer mit einem traumhaften Ausblick
auf den berühmtem Piz Buin und Gletscher der
Silvretta. Hier schlagen bei phänomenaler Aussicht die „Fahrradherzen“ höher. Unter dem Motto „Montafoner Bikeplus“ schnürt der Tourismusverband mehrtägige Übernachtungspauschalen
inklusive geführter Fahrradtouren aus dem BergePlus-Programm. Drei Übernachtungen kosten
In der traumhaften
Kulisse der Region
Montafon (Bild
oben) und des
Kaisergebirges
(Bild unten) lassen
sich herrliche
E-Bike-Touren
unternehmen.
ab € 139,00 pro Person. Ein besonderes Zuckerl:
Wer bei einem der rund 300 BergePLUS Partnerbetriebe übernachtet, erhält das Leih-E-Bike
zum halben Preis (www.montafon.at).
Operettenreif: Der Mozartradweg
Wolfgang Amadeus Mozart hat
zahlreiche Spuren
rund um Salzburg
hinterlassen.
Ein Mosaik von
historisch belegten
„Mozartpunkten“
wird durch den
Mozart-Radweg
miteinander
verbunden. Dieser
grenzüberschreitende Radweg
führt mitten durch
die großartigsten
Seenlandschaften
in Salzburg und
Bayern.
18 ■ Wo Mozart noch mühsam die Kutsche nehmen
musste, genießen wir heute die Freiheit des EBikes und kommen nicht nur dem Komponisten,
sondern auch einer wunderbaren Seen- und
Berglandschaft näher. Los geht es in Salzburg,
wo Mozart 1756 geboren wurde. über den Mozartradweg geht es zur Wallfahrtskirche Maria
Plain weiter nach Thalgau, dem „Tor zum Salzkammergut“. Mit dem Operettenhit „Im Weißen
Rößl am Wolfgangsee“ auf den Lippen stattet
man St. Gilgen einen Besuch ab. Die Pfahlbauten
am Mondsee gehören zum UNESCO Welterbe.
Vom beschaulichen Wallersee ließen sich Schriftsteller wie Ödön von Horváth, Thomas Bernhard
und Carl Zuckmayer inspirieren. Mit diesem
schönen Landschaftsbild vor Augen geht es weiter zum Mattsee mit seinen hübschen Buchten
und romantischen Plätzen. Meilensteine der Mobilität von der Pferdekutsche bis zum modernen
Flitzer kann man in der Ferdinand Porsche Erlebniswelt „fahr(t)raum“ bestaunen. Ein weiterer
Fixpunkt am Mozart-Radweg ist Berchtesgaden.
eMove
Am Fuße des Untersbergs geht es dann weiter
zum Schloss Hellbrunn mit seinen berühmten
Wasserspielen und auf der Hellbrunner Allee
schließlich direkt in die Salzburger Altstadt.
Wer diese Route organisiert radeln möchte, der
bucht ein siebentägiges Angebot mit Übernachtung, Gepäcktransfer, Rad- und Pannenservice
sowie Leihrädern ab € 469,00 pro Person im
Doppelzimmer. Die Leih-E-Bikes kosten € 100
(www.e-bike.travel).
Kulturell und süffig: Donauradweg
Sie haben das Kulturhauptstadtjahr 2009 in Linz
verpasst? Macht nichts! Die aufstrebende Stadt
an der Donau hat mehr denn je zu bieten: sei es
das markante Lentos, das futuristische AEC-Museum der Zukunft, der neue Südflügel des Linzer
Schlosses, eine spektakuläre Konstruktion aus
Glas und Stahl, Europas modernstes Musiktheater oder einfach nur ein Stück Linzer Torte. Es gibt
viele gute Gründe um eine E-Bike-Tour am Donauradweg in Linz zu starten. Das Ziel der ersten
Radetappe ist Ardagger. Im reizenden Barockstädtchen Grein lädt das Schifffahrtsmuseum im
Schloss Greinburg. Durch den sagenhaften Strudengau erreicht man schließlich die Wachau. Natürlich muss hier die eine oder andere gepresste
Rebe verkostet, aber auch das beeindrucken-
kästchen und in der Landeshauptstadt
Graz wartet der Uhrturm, die Murinsel
und der Landhaushof. Und natürlich
kulinarische Höhepunkte: Die Landeshauptstadt ist schließlich auch Genusshauptstadt Österreichs! Nachdem
man dann schon sieben Tage am Wasser entlang geradelt ist, ist Eintauchen
in die Therme in Bad Radkersburg angesagt. Am besten man hängt gleich
mal ein paar Tage an, um sich in der
Thermalanlage ausgiebig die Muskeln
zu lockern – nach mehr als 300 Kilometern im E-Bike-Sattel. Sieben Übernachtungen mit Frühstück kosten ab
€ 698,00 pro Person im Doppelzimmer,
das Leih-E-Bike gibt es für € 160,00,
(www.radurlaub.com)
Die Ferienregion
Hohe Salve darf
sich als weltweit
erste E-RennradRegion bezeichnen.
de Stift Melk besichtigt werden. Zwischen den
Weinbergen und vorbei an bekannten Orten wie
Weißenkirchen, Dürnstein und Krems erreicht
man Traismauer, bis man über die Blumenstadt
Tulln in die Walzerstadt Wien einradelt. 230 Kilometer geschafft! Ein sechstägiges Pauschalpaket gibt es inklusive fünf Übernachtungen, Gepäcktransfer, Bahnrückfahrt von Wien nach Linz,
Lenkertasche samt Informationsmaterial ab 269
Euro pro Person im Doppelzimmer, das Leih-EBike kostet € 139,00 (www.radurlaub.com)
Wasserreich: Murradweg
Immer dem Fluss entlang und zum Schluss ein
Bad in der Therme – die Aussichten sind wahrlich
verlockend für alle E-Biker, die sich auf dem Murradweg Genussradeln möchten. Nicht umsonst
gilt er als einer der schönsten Fluss-Radwanderwege Österreichs. Über 335 Kilometer Länge
radwandert man von der majestätischen Bergwelt des Salzburger Lungaus bis in das hügelige
Wein- und Thermenland der Südsteiermark. Die
Streckenführung der Fahrradtouren verläuft von
St. Michael im Lungau meistens auf angelegten Radwegen oder auf ruhigen Nebenstraßen,
immer flußabwärts. Unbedingt einplanen sollte
man ausgiebige Besichtigungsstopps in Murau
– vor allem die Brauerei und das Holzmuseum –
in Bruck an der Mur ist die Altstadt ein Schmuck-
Sonnig: Die Paradies-Route
300 Sonnentage im Jahr, eine sanfte
Hügellandschaft und ein weitläufiges Radwegenetz machen das Südburgenland
zum Paradies für E-Biker. Unter den zahlreichen
Touren finden sich sowohl ebene Strecken zum
gemütlichen Radeln als auch anspruchsvollere Routen, die bequem per E-Bike befahren
werden können und quasi mit Rückenwind
leichtes Spiel sind. Unser Tipp für Genießer:
die Paradies-Route. Die 260 Kilometer lange
Strecke führt in sechs Tagesetappen von Oberwart über Neustift an der Lafnitz, Rudersdorf,
Minihof-Liebau, Hagensdorf und Eisenberg
wieder zurück nach Oberwart. Drei Naturparks,
zahlreiche Haubenlokale, Buschenschänken,
verträumte Weinberge, traumhafte Bach- und
Flusslandschaften und viele „Paradiesbetriebe“, bei denen es Köstlichkeiten aus der Region zu verkosten gibt, warten darauf entdeckt
zu werden. In Neusiedl bei Güssing kann man
in einem Schnapsbrennereimuseum oder im
Weinmuseum in Moschendorf einen Stopp einlegen und sich mit der Herstellung edler Traditionsprodukte vertraut machen. Die sechstägige
Übernachtungspauschale „Paradies-Route Klassisch“ gibt es inklusive fünf Übernachtungen,
Gepäcktransport und Weinproben ab € 349,00
pro Person im Doppelzimmer. Das Leih-E-Bike
kostet € 99,00 (www.ebikesuedburgenland.at;
www.ebikeparadies.at). ■
Autorin: Sabine Metzger
Aufbruch in
die Zukunft –
Moderne
Fahrzeugbatterien
Die zukünftige Einführung und erfolgreiche Markteinführung elektrisch angetriebener Fahrzeuge hängt vor
allem von Kosten, Lebensdauer, Sicherheit und Zuverlässigkeit der eingebauten Batterietechnologie ab.
Heutzutage hat die Simulation entscheidenden Anteil an der Markteinführung von Autobatterien, die
Anwendungen reichen dabei von der Integration elektrochemischer Modelle auf niederster Ebene bis hin zu
Systemsimulationen der Alterung, Leistung und Degeneration, um so das gesamte System besser zu verstehen.
D
HERAUSFORDERUNGEN IN DER
ieser Artikel beschreibt ein vor kurzem fertigBATTERIEENTWICKLUNG
gestelltes Entwicklungsprojekt, das sich an die
Automobil- und Lithium-Ionen-Akkuindustrie
Kosten, Reichweite, Ladezeiten, Sicherheit, Leistungsfäwendet. Ziel ist es, Entwicklungszeiten zu reduhigkeit und Batterielebensdauer – dies alles sind wichtige
zieren und die Markteinführung moderner ElektroautoFaktoren, um Elektroautos kommerziell interessant und
Antriebssysteme zu ermöglichen. Das Projekt wurde vom
brauchbar zu machen. Bisher waren
Vehicle Technologies Office des USprototypengetriebene ZellenkonEnergieministeriums (DOE) unterstruktion und Qualifizierungsprüstützt und vom National Renewable
fung, beispielsweise Zyklentests
Energy Laboratory (NREL) gesteu„Es war eine sehr angenehme
(bei denen Zellen über längere Zeit
ert. Es war ein Teil des Wettbewerbs
Zusammenarbeit mit unseren
abwechselnd ge- und entladen
Computer Aided Engineering of
Partnern im CAEBAT-Projekt des
werden) der „Goldstandard“ im ZelElectric Drive Batteries (CAEBAT), der
Energieministeriums.
lendesign. Bei einer projektierten
vom DOE im Jahr 2010 ins Leben geCAEBAT bot uns hervorragende
Lebenszeit von 10-15 Jahren ist Sirufen wurde. Die Verbesserung der
Möglichkeiten, die Leistung und
cherstellen dieser Lebenzdauer eine
Batteriesimulationstechnologie ist
die Sicherheit von LithiumHerausforderung für die Entwickler,
für den wachsenden Markt der ElektIonen-Akkus zu mdellieren.
denn es ist stark von Unwägbarkeirofahrzeuge ein wichtiger Faktor. Die
Diese Technologie helfen uns
ten abhängig, beispielsweise wechAnwendung dieser Technologien im
bei der Entwicklung innovativer
selnden Betriebstemperaturen und
Entwicklungsalltag ermöglicht es,
Batteriesysteme und neuer,
Umweltbedingungen.
die ambitionierten Ziele der USA im
treibstoffsparender
Bereich der Elektromobilität zu erreiTechnologien für Fahrzeuge.“
Aktuelle Simulationstools, die Ströchen – ein Ziel ist es, in zehn Jahren
Brian Sisk, Director of Controls and
mungs-, Wärme- und ElektrocheElektroautos zum selben Preis wie
Modeling, Johnson Controls Inc.
mie-Modelle enthalten, sind inVerbrennerfahrzeuge anbieten zu
zwischen für die Entwicklung von
können.
20 ■ eMove
Elektroautos geeignet. Eine Herausforderungen sind die
Größenordnungen, die eine solche Simulation erfasst:
Von den Mikrostrukturen der Elektrochemie über den
detaillierten Zellaufbau und die Modul- und Packungsanalyse bis hin zur Batterie als Teil von Systems Engineering-Simulationen. Mit den letzten Entwicklungen in der
Simulationstechnologie ist es möglich, Batterien unter
verschiedenen Parametersets zu analysieren, um ohne
langwierige Tests an physikalischen Prototypen Lebensdauervorhersagen zu treffen. Darüber hinaus ermöglicht
es die Simulation, schnell und kostengünstig das Temperatur- und Energiemanagement der Batterie ebenso zu
optimieren wie die Integration in das Gesamtsystem und
die Batterietechnologie insgesamt.
te Partner war Johnson Controls Inc, die eine breite Palette gewickelter Zellen im Programm haben, die sich für
die Validierung der neuen Methoden eigneten. Das Team
komplettierte A123, deren Taschenzelle zur Validierung
der Methoden über alle Bauarten diente.
DIE MODELLIERUNG DER BATTERIE
Als das Team zusammengestellt war und das Auswahlgremium der Finanzierung zugestimmt hatte, startete
das Projekt im Juni 2011. Bild 1 zeigt einen schematischen Überblick der verschiedenen Projektphasen.
DAS PROJEKT
Im Juni 2011 startete CD-adapco™ ein Softwareentwicklungsprojekt, das vom Vehicle
Technologies Office des US-Energieministeriums (DOE) mitfinanziert wurde. Das Projekt
reicht zurück zu einem Request for Proposal
(RFP), das vom National Renewable Energy Laboratory (NREL) unter dem Titel “Development
of Computer Aided Design Tools for Automotive Batteries” verwaltet wird. Die CD-adapco-Software STAR-CCM+® war zu dieser Zeit
schon in der Lage, Strömungs- Wärmeübertragungs- und elektrochemische Analysen an
Lithium-Ionen-Taschenzellen durchzuführen.
Der eingereichte Projektvorschlag umfasste die Erweiterung dieser Fähigkeiten auf alle Zell-Bauformen, vor allem auf die sehr schwierig zu simulierenden spiralförmig
aufgewickelten Typen. Diese aufgewickelten Typen sind
für Anwendungen im Straßenverkehr sehr interessant,
weil sie in stabilen Metallbehältern untergebracht und
so für den Einsatz in Fahrzeugen besonders gut geeignet sind. Durch die Verknüpfung von Strömungs- Wärmeübertragungs- und elektrochemischer Simulation in
einer Softwareumgebung lassen sich sehr genaue Analyseergebnisse über mehrere Größenordnung und Berechnungsdomains hinweg
erreichen.
Bild 3: CAEBAT Projektüberblick
Die erste Phase umfasste die detaillierte Entwicklung von
Software sowie die Erstellung eines industriell relevanten und einfach zu bedienenden elektrochemischen und
thermischen Modells, das sich für gewickelte Akkutypen
eignete. Die daraus resultierende Softwaretechnologie
ist sowohl auf Zell- als auch auf Modulniveau nutzbar.
Die Auflösung des Modells ist vom Anwender je nach gewünschtem Ergebnis und Genauigkeitsgrad einstellbar.
Bild 2 zeigt die drei Schritte des Prozesses der Batteriemodellierung.
DAS TEAM
Um ein solches Projekt angehen zu können, benötigte
CD-adapco Partner, die die notwendige Technologie und
Möglichkeiten zur Validierung beisteuerten, um den Wert
und die Genauigkeit der vorgeschlagenen Methode zu
demonstrieren. Eine offensichtliche Wahl für die Unterstützung im Bereich der Mathematik und Problemdefinition war Battery Design LLC, ein langjähriger Partner des
Unternehmens im Bereich der Batterieanalyse. Der zwei-
Bild 2: Drei Schritte des Prozesses der Batteriemodellierung
Der Prozess beginnt mit den Zellendaten, die vom Hersteller bereitgestellt werden, darunter die physikalischen
Maße der Zelle und ihre chemische Charakteristik. Diese
Daten werden auf dem Niveau des Zellmodells genutzt,
um einige unbekannte Modellparameter einzustellen, die
die Leistung betreffen. So lässt sich ein robustes Modell
über den gesamten Bereich von Temperaturen, Ladezuständen und Laderaten der Zelle erstellen. Eine iterative
Kalibrierungsschleife wird durchlaufen, um sicherzustellen, dass alle Aspekte des Modellverhaltens stimmen.
Bild 3 zeigt ein beispielhaftes Ergebnis dieses Kalibrierungsprozesses. Abgebildet ist die Vorhersage der Spannung des Zellmodells (rot) gegenüber experimentellen
Daten (grün) für eine 20 C-Laderate mit USABC-Hochimpuls-Leistungscharakteristik bei zehn Grad. Solche Untersuchungen werden für die gesamte Palette von Temperaturen, Ladezuständen und Laderaten absolviert.
Nachdem dieses Startmodell auf Basis abstrakter Zellcharakterisierungsdaten erstellt wurde, wird es genutzt, um
VALIDIERUNG
UND ANWENDUNG
In der zweiten Phase des Projekts wurden fünf Zellen, die
drei Zellarten repräsentierten – gestapelt, zylindrisch und
prismatisch gewickelt, von zwei Herstellern genutzt, um
das Rechenmodell weiter zu validieren, diesmal mit realen Fahrzyklen und auf Zell- wie auf Modulniveau.
Bild 4 zeigt die Entwicklung der Spannung und die Temperaturen einer einzelnen Analyse einer Zelle vom Typ
Johnson Controls VL6P während des Standard-Fahrzyklus. Die Korrelation zwischen berechneten (rot) und aus
Experimenten gewonnenen (grün) Daten zeigt eine sehr
gute Übereinstimmung für die Vorhersage der Spannung.
Auch die Entwicklung der Temperatur in derselben Zelle
(blau ist die Berechnung, grün das Experiment) zeigt eine
akkurate Vorhersage der Wärmeentwicklung in der Zelle.
Bild 5 zeigt die Simulationsergebnisse für ein Modul aus
12 gestapelten Johnson Controls VL6P-Zellen mit einem
eingebauten Flüssigkeits-Kühlsystem für das Temperaturmanagement. Obwohl dies eine wesentlich komplexere
Bild 3: Vorhersage der Spannung des kalibrierten Zellmodells (rot)
über der Spannung aus dem Experiment (grün)
das Verhalten der Zelle in realistischeren Fahrzyklen zu
simulieren. Diese Fahrzyklen zeichnen sich typischerweise durch wechselnde Ströme oder Leistungen aus und
bringen damit ein zusätzliches Komplexitätslevel in die
Simulation. Die Ergebnisse lassen sich wiederum mit den
Daten aus entsprechenden Fahrtests vergleichen, um das
Modell weiter zu validieren, bevor zur dreidimensionalen
Simulation in STAR-CCM+ übergegangen wird.
Im nächsten Schritt wird ein dreidimensionales Modell
aufgebaut, bei dem die Elektroden die notwendige Auflösung bieten, um interne elektrochemische und thermale Verläufe aufzulösen. Dies hat großen Einfluss auf die
Rechenzeit des Modells, die Steigerung der Modellauflösung ist jedoch eine Voraussetzung für die detaillierteren
Arbeiten. Innerhalb des 3D-Modells könnte jeder Bereich
der Elektrode bei einer anderen Temperatur arbeiten, was
wiederum großen Einfluss auf die elektrochemischen
Vorgänge hat. Das Berücksichtigen dieser Vorgänge ist
für eine genaue Vorhersage des Verhaltens der Zelle in
einem Kühlsystem unabdingbar. Zudem lassen sich die
Zellen nun in STAR-CCM+ zu realistischen Modulen beziehungsweise Packungen stapeln und zusammenfassen,
um weitere Untersuchungen durchzuführen.
22 ■ eMove
Bild 4: Entwicklung von Spannung (Analyse in rot, Test in grün)
und Temperatur (Analyse in blau, Test in grün)
für eine JCI VL6P-Zelle während des Standard-Fahrzyklus.
Anwendung ist, folgt die Simulation auch hier den Trends
der Experimente ebenso wie den kleinen Fluktuationen
in den elektrischen und thermischen Ergebnissen.
Um die Simulationsmethodik weiter zu verfeinern, wurde
eine Datenbank mit zwölf aktuellen Elektrolytmischungen, wie sie in modernen Lithium-Ionen-Akkus verwendet werden, in die Software integriert. Dies ermöglicht
nutzt. Schließlich wurden Best Practice-Methoden für die
zeitgemäße Entwicklung elektrochemischer Modelle entwickelt und die Simulationsmodelle in STAR-CCM+ integriert. Letzteres ermöglicht kombinierte Strömungs-, Wärme und elektrochemische Simulationen über eine breite
Palette von Größenordnungen ohne Redundanz.
SCHLUSSFOLGERUNG
Bild 5: Spannung und Temperatur für ein Modul,
bestehend aus zwölf JCI VL6P-Zellen, im Standard-Fahrzyklus.
(Analyse in rot, Test in grün)
eine noch ganzheitlichere physikbasierte Simulation. Ein
passendes Modell für die Alterung über die Zeit wurde
ebenfalls entwickelt, das mit dem Verhaltensmodell der
Zelle gekoppelt werden kann, um gealterte Zellen zu simulieren. Der Ansatz wurde zudem in den Bereich der
Systemsimulation erweitert, dabei wird entweder ein
elektrochemisches oder ein vereinfachtes Modell ge-
Renault erneut
Nummer 1
M
it einem Marktanteil von fast 24% behauptet
Renault die Spitzenposition bei Fahrzeugen
mit rein elektrischem Antrieb in Deutschland
und verfügt nach wie vor über das breiteste
Angebot batteriebetriebener Modelle. 2014 hat der französische Hersteller insgesamt 2.317 Elektrofahrzeuge
verkauft. Der nach wie vor kleine Markt entwickelt sich
weiterhin überdurchschnittlich gut und stieg 2014 im
Vergleich zum Vorjahr um rund 2.300 Einheiten auf fast
10.000 Neuzulassungen insgesamt. Renault bleibt mit
deutlichem Abstand Marktführer bei rein elektrischen
Fahrzeugen. Besonders gut entwickelt hat sich der Renault ZOE: In 2014 wechselten 1.498 Exemplare der fünftürigen Kompaktlimousine in Kundenhand. Damit stiegen
die Verkäufe des Renault ZOE um über 47% im Vergleich
zum Vorjahr (2013: 1.019 Einheiten). „Der Renault ZOE
hat sich eindrucksvoll unter den meistgefragten Modellen der Elektrofahrzeuge etabliert“, sagte Olivier Gaudefroy, Vorstandsvorsitzender der Renault Deutschland AG.
„Der ZOE belegt, dass erschwingliche Elektrofahrzeuge
Die in diesem Projekt entwickelten Methoden sind heute zum einen in CD-adapcos Komplettpaket STAR-CCM+
enthalten, zum anderen in der anwendungsspezifischen
Software Battery Design Studio®. Beide Lösungen bieten
nahtlose Integration zwischen den elektrochemischen
und thermalen Disziplinen der Batterieentwicklung.
Durch die Kopplung der Strömungs-, Wärme- und elektrochemischen Simulation in einer Umgebung lassen sich
sehr realistische Rechenergebnisse erzielen. Diese umspannen mehrere Größenordnungen und Berechnungsbereiche vom Systemmodell bis zu hochauflösenden
3D-Modellen. Der Prozess unterstützt die Entwicklung
innovativer Batteriekonzepte, die wiederum energiesparende Technologien ermöglichen, die das ambitionierte
US-Ziel der Preisgleichheit zwischen Elektrofahrzeug und
Verbrenner näherbringt. ■
alltagstaugliche Fahrleistungen souverän mit attraktivem Design und hohem Komfort vereinen“, so Gaudefroy
weiter. Für den Stadtlieferwagen Kangoo Z.E. entschieden sich 2014 insgesamt 300 Käufer in Deutschland. Vor
allem Großkunden und Flottenbetreiber erkennen verstärkt den Nutzen von Elektrofahrzeugen und integrieren immer mehr rein batteriebetriebene Modelle in ihre
Fahrzeugflotten. Von dem wendigen Elektrozweisitzer
Twizy verkaufte Renault 2014 insgesamt 507 Einheiten.
Der kompakte Cityflitzer ist bei Stadtbewohnern aller
Altersgruppen beliebt. In der gewerblichen Ausführung
Twizy Cargo mit separatem Ladeabteil anstelle des Beifahrersitzes eignet sich der agile Elektrowagen ideal für
innerstädtische Kurier- und Lieferdienste. Der Twizy ist als
Quad eingestuft und wird daher in der Pkw-Statistik nicht
berücksichtigt. ■
Steuerungs- und Überwachungslösung für den Prototypen eines
Batterie-Elektrischen Triebwagens
Der erste Batterie-getriebene Zug, der seit mehr als einem halben Jahrhundert auf britischen Gleisen fährt, hat im Januar 2015 erstmals Passagiere befördert. Sensor-Technik UK
hat ein System beigesteuert, das mitentscheidend für den erfolgreichen Versuchsbetrieb
war. Der Versuch markiert einen wichtigen Meilenstein des 18 Monate dauernden Projekts,
demonstriert er doch die Brauchbarkeit eines ökologischen Batterie-getriebenen Zugs für
das 21. Jahrhundert.
V
alence Technology, ein führender Hersteller von
Lithium-Ionen Batterien, ist vom Fahrzeughersteller Bombardier Transportation beauftragt
worden, die Batterien für den Zug zu liefern. Das
übergeordnete Entwicklungsziel des Projekts war es,
nicht elektrifizierte Lücken des Bahnnetzes überbrücken
und auch Teilnetze befahren zu können, bei denen eine
Elektrifizierung mit Fahrleitungen nicht lohnen würden.
Sensor-Technik UK war von Valence Technology beauftragt worden, eine Kommunikations- und Batteriemaster
Einheit (MBS) zu entwickeln, die zwischen den Batteriepacks und der Zug-Steuerung (TCMS) platziert ist. Für die
sicherheitstechnische Zulassung des Fahrzeugs ist die
24 ■ eMove
chemische Stabilität der Batteriezellen genauso entscheidend wie die sekundären Sicherheitsfunktionen sowie
eine automatische Branderkennung, ein isolierter Aufbau
und ein entsprechendes Gehäuse. Die Stromversorgung
des Fahrzeugs geschieht durch zwei Batteriepacks, von
denen jedes sechs Valance U-BMS BatteriemanagementSysteme enthält. Zu jedem Batteriepack gehört ein Master-Controller. Die einzelnen Controller sind wiederum
untereinander mit einem CAN-Bus vernetzt und können
so die Daten des gesamten Speichersystems bereitstellen.
Als Master-Controller wurde der Steuerungstyp STW
ESX-3XM mit einem EB06 Erweiterungs-Board ausgewählt
(Bild 1). Das ESX-3XM ist ein
kompaktes
elektronisches
Steuergerät, welches dem
Endanwender vielfältige Optionen zur Ansteuerung, Überwachung sowie viele Datenschnittstellen bereitstellt. Es
ist äußerst robust gebaut und
kann in sehr unterschiedlichen
und unter anspruchsvollen
Umgebungsbedingungen eingesetzt werden. Die ESX-3XM
hat einen leistungsfähigen 32bit Tricore Prozessor an Bord,
vier separate CAN-Kanäle und
bietet Platz für drei Erweiterungsboards für vielfältige I/Ound System-Funktionen. Der
Master-Controller ist im System dafür verantwortlich, den
Zustand von jedem U-BMS im
Pack zu erfassen, Fehlerzustände zu verarbeiten, Betriebsdaten auf Packebene zu konsolidieren und zur Fahrsteuerung
zu übertragen.
Zudem wurde eine Fernüberwachungslösung
für den Feldversuch bereitgestellt, damit der
Kunde die Möglichkeit hat, auf die Betriebsdaten
zugreifen zu können und außerdem eine Ferndiagnose möglich wäre. Dafür wurde die neueste
STW Telematik-Einheit, ESXTC3G, geliefert (Bild
2). Die ESX-TC3G ist ein Linux basiertes Kommunikations- und Teleservice-Modul. Zusammen
mit Standard-Schnittstellen wie RS232, USB
und Ethernet, bietet das Modul auch drahtlose
Schnittstellen über Bluetooth, 2G/3G und WLAN.
Die eingebauten GPS/GLONASS Module liefern
permanent die aktuelle Position. Die Hardware
ist mit internen ebenso wie mit externen Antennen lieferbar.
Norm IEC61508 (Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener
elektrischer/elektronischer/
programmierbarer elektronischer Systeme) haben Sensor-Technik UK und seine Partner einen
umfassenden Satz an Steuerungsalgorithmen
zusammengestellt, welcher zu einer raschen Bereitstellung der Lösung führte und die Installation und den Test des Systems erleichterten. Die
frühzeitigen Design- und Validierungs-Arbeiten
an den Kommunikations-Schnittstellen, sowie
weitere Maßnahmen stellten sicher, dass nur minimale Fehler bei der Inbetriebnahme auftraten.
Verbesserung der Ökobilanz,
Steigerung der Nachhaltigkeit
und Senkung der Betriebskosten
Für die Telematik-Lösung wandte sich SensorTechnik UK an seinen Partner Hamatics Ltd, der
die Off-Board Datenbank und Web-Lösung lieferte, an welche die ESX-TC3G alle Betriebsdaten über die eingebaute 3G Datenverbindung
schicken sollte. Im vorliegenden Fall entwickelte Hamatics eine maßgeschneiderte Datenbank
und eine Website, die tausende neuer Datensätze pro Tag verarbeiten kann – zusammen mit
leistungsfähigen Analysewerkzeugen und einer
Metrik basierten grafischen Benutzerschnittstelle. Die Website verschafft den Anwendern, je
nach Interessenschwerpunkt mit unterschiedlichen Zugriffsrechten ausgestattet, die Möglichkeit, die Betriebsdaten des Zugs zu analysieren.
Frei programmierbare Steuerung
ESX-3XM, ausgestattet mit einem
EB06 ErweiterungsBoard, das
dem Anwender
viele Optionen
zur Ansteuerung
und Überwachung
bietet.
Zusammenstellung von
Steuerungsalgorithmen unter
Anwendung der Norm IEC61508
Zum Projektumfang gehörte außerdem die
Entwicklung und der Support für die Anwendungs-Software sowohl für die Einheit ESX-3XM
wie für die ESX-TC3G. Unter Anwendung der
und Irland. Das Mitglied der Firmengruppe Wiedemann wurde im Jahr 2001 gegründet – als
Distributor und System-Integrator für STW-Produkte. Sensor-Technik UK ergänzt seine Hardware-Palette mit innovativen Ingenieurdienstleistungen.
Valence Technology führte als erster Hersteller großformatige Lithium-Ionen Batterien ein
und ist ein führender Anbieter von sicheren
und langlebigen Lithium-Eisen-MagnesiumPhosphat Batteriesystemen. Valance hat seinen
Hauptsitz in Austin (Texas) und seinen EMEA Sitz
in Belfast (Nordirland).
Teleservicemodul
ESX-TC3G, Linux
basiertes Kommunikations- und
Teleservicemodul
mit vielfältigen
Schnittstellen.
Der neuartige Zug leistet einen wichtigen Beitrag zum Versprechen der Bahnbetreiber, die
Ökobilanz zu verbessern, die Nachhaltigkeit zu
steigern und die Betriebskosten über die nächsten Jahre um 20% zu senken. Das kann schließlich zu einer Flotte von Batterie-getriebenen
Zügen auf britischen Gleisen führen, welche leiser und effizienter laufen als Diesel-getriebene
Züge und somit die Umwelt schonen. ■
Sensor-Technik UK Ltd ist der Distributor für
Sensor-Technik Wiedemann in Großbritannien
Audi: 2018 kommt ein
Elektro-SUV
D
er kommende Audi Q6, der 2017 präsentiert wird
und Anfang 2018 dann auf den Markt kommt, soll
sich als SUV Coupé zwischen Audi Q5 und Audi Q7
einordnen und quasi das sportliche Verbindungsglied darstellen. Überraschend kam die Ansage von
Audi-Entwicklungschef Ulrich Hackenberg auf der AudiBilanzpresse-Konferenz im März, dass der Q6 als Elektroauto mit einer Reichweite von mehr als 500 Kilometer
kommen wird. Hier dürfte der Q6 auf den Antriebsstrang
des in Genf vorgestellten Audi R8 E-Tron zurückgreifen
und mausert sich so zum direkten Konkurrenten für den
kommenden Tesla Model X. Zudem kündigte er ein neues
Design an, das speziell für die E-Tron-Reihe und batterieelektrische Autos entwickelt wird. Motorseitig wird sich
der Audi Q6 mit seinem längsmodularen Baukasten aber
sicher auch zusätzlich bei seinen SUV-Brüdern bedienen
dürfen. Um den Verbrauch im Zaum zu halten wird Start-
26 ■ eMove
Hamatics Ltd ist ein Experte für Telematik im
Off-Highway Markt. Die Produkte von Hamatics sind so gestaltet, dass Anwendungspakete
schnell, unkompliziert und maßgeschneidert
geliefert werden können. Hamatics ist in West
Yorkshire zu Hause.
Autor: Mark Wood, General Manager,
Sensor-Technik UK Ltd
Co-Autor: Ulrich Huber,
Projektmanager bei Sensor-Technik Wiedemann
GmbH in Kaufbeuren
Stopp-Technik mit Segelfunktion an Bord sein, außerdem
setzt Audi auf Leichtbauelemente aus Aluminium. Neben
den Otto- und Diesel-Aggregaten ist auch der Hybridantriebsstrang aus dem Touareg zu erwarten, der für rund
drei Kilometer eine rein elektrische Fahrweise mit maximal 50 km/h erlaubt. Später soll der Audi Q6 dann auch
als Plug-in-Hybrid angeboten werden. ■
Schweden-König
mit mehr als 1.500 PS
Der Koenigsegg Regera soll alle anderen Supersportler in den Schatten stellen. Mit einer Systemleistung
von weit mehr als 1.500 PS katapultiert sich der schwedische Exot an die Spitze der Leistungs-Hitliste.
V
ergessen Sie Bugatti Veyron, Ferrari La Ferrari,
Porsche 918 oder McLaren P1! Wenn im AutoQuartett die Kategorie PS aufgerufen wird, macht
gegen den Koenigsegg Regera keiner einen
Stich. Sein Name „Regera“ leitet sich vom schwedischen
Begriff für „regieren“ ab – und nichts weniger als das will
die neue Waffe des Kleinserienherstellers in der Kategorie
der PS-Monster.
gramm bringt - deutlich mehr als die üblichen Leichtgewicht-Renner von Koenigsegg. Doch der Aufwand
lohnt sich: Alleine die Elektro-Power geht mit umgerechnet 700 PS in die Gesamtrechnung ein. So kommt man
auf die wahnwitzige Systemleistung von weit mehr als
1.500 PS.
Koenigsegg Regera mit mehr als 1.500 PS
mit drei elektromotoren
„Das sind über 300 PS mehr als der nächste Hybrid-Gegner“, meldet Koenigsegg stolz. Zur Premiere auf dem
Genfer Autosalon hat der die schwedische Automanufaktur auch gleich noch ein paar vorläufige Fahrleistungen
parat: Der Standardsprint auf 100 km/h dauert 2,8 Sekunden, von 150 bis 250 km/h vergehen 3,2 Sekunden, aus
dem Stand bis auf 400 km/h müssen knapp 20 Sekunden
eingeplant werden. Noch Fragen?
Um auf die atemberaubende Leistungsangabe von „weit
mehr als 1.500 PS“ zu kommen, sind natürlich ein paar
Techniktricks notwendig. In Sachen Antrieb haben die Ingenieure einen 5,0-Liter-V8 mit gleich 3 Elektromotoren
gekoppelt. Statt einer gewöhnlichen Integration der Elektro-Power in den Antriebsstrang leiten zwei der E-Motoren ihre Power direkt an die einzelnen Hinterräder weiter.
0-400 km/h in knapp 20 Sekunden
Durch die Verbindung ohne Getriebe oder einer anderen
Übersetzung mit der Antriebsachse lassen sich Leistungsverluste verhindern, die laut Koenigsegg normalerweise
bis zu 50% betragen. Der dritte Elektromotor ist an die
Kurbelwelle angeflanscht, um Drehmomentlöcher des
Verbrenners zu stopfen.
Auch in Sachen Aerodynamik hat der Schweden-König
einige Tricks auf Lager. Der Heckflügel fährt elektrisch
aus, verschwindet bei niedriger Geschwindigkeit aber
komplett unsichtbar im knackigen Hinterteil. Alle Öffnungen in der Karosserie lassen sich zudem je nach
Fahrzustand automatisch schließen. Für den Showeffekt
auf dem Parkplatz können die „Transformer-Funktionen“
auch per Smartphone gestartet werden.
Die Energie für die E-Motoren liefert ein 620 VoltBatteriepaket mit einer Kapazität von 9,27 kWh.
Der ungewöhnliche Elektro-Antrieb wiegt 88 Kilogramm,
was den Regera auf ein Gesamtgewicht von 1.420 Kilo-
Ein Preis für den luxuriös ausgestatteten Supersportler
wurde noch nicht genannt. Entschieden ist allerdings,
dass nicht mehr als 80 Exemplare des Koenigsegg Regera
gebaut werden. ■
Elektronik
einfach aufgedruckt
Elektronische Komponenten wie zum Beispiel Steuergeräte für Autos werden heute in
zeitraubenden Arbeitsprozessen mit Leiterbahnen, Transistoren oder Widerständen
bestückt. Sehr viel flexibler geht das mit einer robotergesteuerten Fertigungsstraße,
in der die Elektronik einfach aufgedruckt wird. Bauteile und Komponenten lassen sich so
optimal mit Funktionen versehen.
D
ass Drucker heute nicht mehr nur Papier bedrucken, weiß jeder. Mittlerweile sind sogar 3DDrucker etabliert, die ganze Bauteile oder Häusermodelle für Architekten aus Kunststoffpulver
wachsen lassen. Sogar Dünnschicht-Solarzellen werden
aus elektrisch leitfähigen Halbleitersubstanzen gedruckt.
Forscher vom Bremer Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM sind
jetzt noch einen Schritt weitergegangen. Sie haben eine
robotergestützte Fertigungsstraße entwickelt und darin
mehrere Druckverfahren vereint. So lässt sich in kurzer
Abfolge eine Vielfalt elektronischer Bauteile und Komponenten direkt auf ein Werkstück drucken: hauchdünne
Leiterbahnen, flächige Sensoren oder Widerstände. „Die
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Druckanlage ist äußerst flexibel. Sie kann verschieden
geformte Komponenten bedrucken – sogar runde Stücke
oder die Innenseite verwinkelter Gehäuse“, sagt Abteilungsleiter Dr. Volker Zöllmer.
In der Fertigungsstraße kommen Sieb- und Inkjetdrucksowie Dispens- und Aerosol-Jet-Druck-Verfahren zum
Einsatz. Mit dem Siebdruckverfahren, bei dem eine Paste mit einer Art Wischer durch ein feines Gewebe gepresst wird, lassen sich schnell große Flächen benetzen.
Die Stärke des Aerosol-Jet-Druck-Verfahrens ist es, feine
Strukturen mit einer Breite von nur zehn Mikrometern zu
drucken – fünfmal dünner als ein Haar. Beim Aerosol-JetDruck wird die Druckflüssigkeit zunächst zerstäubt und
der Nebel über eine Düse auf die Oberfläche gelenkt. Ein solcher Aerosolstrahl ist sehr viel feiner
als der Inkjet-Druck, der die Flüssigkeit in Form
von Tropfen aufträgt.
Kombination verschiedener
Druckverfahren
„Jedes Verfahren hat seine Vorteile. Dank der
Integration der unterschiedlichen Technologien
verfügen wir für jeden Zweck über die jeweils
richtige Druckmethode“, betont Zöllmer. In der
Fertigungsstraße lassen sich sowohl flächige als
auch dicke und feine Strukturen auf die Substrate drucken. Sogar unterschiedliche Schichtdicken und mehrlagige Anordnungen sind möglich. „Eine Platine kann beispielsweise nicht nur
mit Schaltkreisen, sondern auch gleich mit einer
zusätzlichen Schicht ausgestattet werden, die sie
vor Korrosion schützt“, berichtet Volker Zöllmer.
Auch bei der Wahl der zu verdruckenden Materialien sind den Experten vom IFAM kaum
Grenzen gesetzt: Metalle, Keramiken, elektrisch
leitfähige Polymere, aber auch Biomaterialien
wie Proteine und Enzyme kommen als Tinten infrage. Denn je nach Einsatzzweck sind ganz unterschiedliche Eigenschaften gefordert. Materialien für LEDs sollten Energie möglichst effizient
in Licht wandeln. Gedruckte Leitungen müssen
Strom sehr gut leiten können. Und für Solarzellen werden Materialien benötigt, die möglichst
viel Licht in Strom wandeln.
Entwicklung neuer Tinten
Doch nicht für alle Anwendungen gibt es schon
Tinten zu kaufen. „Für etliche Sensoren benötigen wir ganz spezielle Metalllegierungen, die es
nicht als druckbare Paste oder Flüssigkeit gibt. In
diesen Fällen ist unsere Kreativität gefragt“, sagt
Zöllmer. Dann entwickeln die IFAM-Forscher
selbst neue Druckmaterialien. Ein weiteres wichtiges Forschungsthema der Wissenschaftler ist
die Aufbau- und Verbindungstechnik. „Unsere
gedruckte Elektronik muss ja an die Außenwelt
angebunden werden“, erläutert Volker Zöllmer.
Das Bedrucken hingegen lässt sich direkt in die
Gehäusefertigung integrieren. Zudem eröffnet
die gedruckte Elektronik neue Gestaltungsmöglichkeiten. Bislang werden flache, starre Platinen
mit aufgelöteten Elektronikkomponenten wie
etwa Kondensatoren in vielen elektrischen Geräten verbaut. Aufgrund der starren Form der Platine benötigen sie beim Einbau einen gewissen
Raum – und in einem Auto müssen Dutzende
von Steuergeräten und Sensoren untergebracht
werden, die die Motoren der Fensterheber steuern oder Temperaturen messen. Durch das Drucken der elektronischen Komponenten lassen
sich die Bauteile künftig wesentlich kompakter
und robuster fertigen. Die Systeme benötigen
weniger Platz.
Anwendungen für
unterschiedliche Branchen
Die gedruckte Elektronik ist für viele Branchen
interessant. Die Wissenschaftler des IFAM arbeiten bereits mit Partnern aus der Automobilindustrie, der Elektro- und der Medizintechnik
zusammen. So entwickeln die Forscher gemeinsam mit einem Unternehmen Sensoren, die sich
direkt auf Prothesen aufdrucken lassen. Darüber
soll die Belastung der Prothese im Körper des
Patienten ständig gemessen werden.
„Viele Firmen fertigen heute Elektronik in Massen. Mit unserer Anlage aber sind Unternehmen
in der Lage, Einzelstücke schnell und präzise
direkt nach einem Modell im Computer zu drucken“, sagt Zöllmer. „Für mich ist diese Individualisierung der Produktion eine Stärke, mit der
sich deutsche Unternehmen von der Massenfertigung in Südostasien abheben können.“ ■
Digital gedruckte
Leiterbahnen auf
dreidimensionaler
Oberfläche.
Das neue Fertigungsverfahren bietet einige
Vorteile: Es spart Zeit. Für gewöhnlich werden
Elektronikbauteile erst nach der Fertigung eines
Gehäuses in mühevoller Kleinarbeit eingebaut.
Alternative Antriebe –
Elektrisch ist BMW bereits.
Und sonst?
Alternative Antriebe stehen auf der Agenda aller großen Autobauer. Noch sorgen
Reichweite und Aufladezeit bei den Elektromotoren für lange Gesichter. Nach wenigen
Stunden Laufzeit müssen die Akkus der batterieelektrischen Fahrzeuge für mehrere
Stunden an die Steckdose. Anders verhält es sich bei Brennstoffzellen im Auto. Der Strom,
der aus dem Wasserstoff erzeugt wird, steht in wenigen Minuten zur Verfügung. Wie steht es
bei BMW um diesen alternativen Antrieb? Ein Interview mit Manfred Poschenrieder,
Pressesprecher BMW Group, Efficient Dynamics.
Im Dezember letzten Jahres brachte Toyota mit
dem Mirai das erste serienmäßige BrennstoffZellen Auto auf den Markt. Ab April 2015 wird er
auch in Deutschland erhältlich sein. BMW plant
für 2020 den ersten Serien-BrennstoffzellenBMW. Warum erst fünf Jahre später?
Manfred Poschenrieder ist Pressesprecher der BMW
Group Efficient
Dynamics.
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Poschenrieder: Wir setzen mit den Modellen
der Marke BMW i gerade ein Zeichen, wie wir
uns die Freude am Fahren unter verschärften
Rahmenbedingungen vorstellen und sind damit
– auch vor dem Hintergrund der baldigen Übertragung der eDrive Technologie in unsere Kernmarkenmodelle – sehr gut aufgestellt, um die
ambitionierten zukünftigen CO2 Ziele weltweit
zu erreichen.
Die Kooperation mit Toyota, die auf die gemeinsame Entwicklung der zentralen Komponenten
des Brennstoffzellenantriebs wie der Brennstoffzelle oder den Tank ausgerichtet ist, ist Ausdruck
unseres verstärkten Engagements in der Ent-
wicklung alternativer Antriebe für langfristig
gänzlich emissionsfreies Fahren. Im Moment
ist es für BMW noch zu früh, um über mögliche
Fahrzeuge und Einsatzzeiträume zu sprechen.
Wir beschäftigen uns aber sehr intensiv damit,
wie ein kundenwertes Brennstoffzellenfahrzeug
mit BMW-Genen aussehen kann. Dabei können
wir auf die Erfahrung aus der Entwicklung von
optimierten Elektrofahrzeugen wie dem i3 oder
dem i8 genauso zurückgreifen wie auf die Ergebnisse unserer Forschung zur Brennstoffzelle und
zu innovativer Speicher- und Betankungstechnik.
Wasserstoff-Brennstoffzellen Elektrofahrzeuge
bieten das Potenzial, lange Distanzen lokal emissionsfrei mit sehr kurzen Tankzeiten zurücklegen zu können. Ähnlich unserer BMW i Modelle
empfiehlt sich auch für Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge eine spezifische Architektur, um
die kundenwerten Eigenschaften bestmöglich darzustellen.
Aufgrund der spezifischen
Anforderungen und auch die
mittelfristig noch relativ hohen Kosten dieser Technologie
ist die Nutzung in mittleren
bis größeren Fahrzeugen sehr
wahrscheinlich. Aber auch
heutige
langstreckentaugliche Autos sind weitestgehend
mittlere bis größere Modelle.
Wir sind übrigens schon Betreiber einer der größten Flotten von Wasserstofffahrzeugen im kommerziellen Einsatz:
In unserem Werk in Spartanburg haben wir die
Erweiterung unserer Flotte von Brennstoffzellenflurfahrzeugen von 100 auf 230 Fahrzeuge
entschieden. Die Betankungsinfrastruktur dafür
wird ebenfalls ausgebaut und in Zukunft die Betankung von etwa 100 H2-PKW pro Tag ermöglichen. Jedes dieser Fahrzeuge erreicht mit einer
Tankfüllung in etwa die Reichweiten heutiger
Fahrzeuge. Wir überlegen auch, das Erfolgsmodell auf andere Standorte der BMW Group, beispielsweise Deutschland zu übertragen.
Wir setzen entsprechend bereits auf die Wasserstoff Brennstoffzellentechnologie, dort, wo das
heute schon sinnhaft umsetzbar ist. An der Weiterentwicklung der Technologie für den Einsatz
im PKW arbeiten wir intensiv. Nicht zuletzt fehlt
derzeit beispielsweise noch eine entsprechende
Tankstellen-Infrastruktur.
Aktuell arbeiten wir an der Validierung innovativer Komponententechnologien, z.B. zu Tank und
Brennstoffzelle. Dafür werden wir in absehbarer
Zeit auch Testfahrzeuge einsetzen. Die Ergebnisse der Validierung werden uns dann dazu
dienen, die Serienreife zu bewerten. Serienreife
Komponenten erwarten wir nicht vor 2020.
Zukünftige Umweltbilanz
von Brenstoffzellen
Bisher ist die Energiebilanz der Brennstoffzelle
sehr negativ. Nur etwa 40% der eingesetzten
Energie wird genutzt. Umweltfreundlich sieht
anders aus. Ist das Problem generell
mittelfristig lösbar für die Autobauer?
Aktuell arbeitet
BMW an der
Validierung innovativer Komponententechnologien,
z.B. zu Tank und
Brennstoffzelle
Poschenrieder: Der Well-to-Wheel Wirkungsgrad eines Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugs
hängt entscheidend von der Herkunft des Wasserstoffs ab, wie dies in ähnlicher Form auch für
das Batterieelektrofahrzeug gilt, bei dem Strom
aus verschiedenen Quellen zur Verfügung gestellt werden kann. Bei Verwendung konventioneller Primärenergiequellen, wie z.B. Erdgas
oder Kohle erreicht das Brennstoffzellenelektrofahrzeug wegen des hohen Wirkungsgrads der
Wasserstoffherstellung über Dampfreformierung (ca. 70%) einen vergleichbaren Wirkungsgrad wie das batterieelektrische Fahrzeug. Bei
Verwendung von grünem Strom aus dem erneuerbaren Energiesystem als Kraftstoff ist das Batterieelektroauto in der Gesamtkette effizienter
Die Zusammenarbeit zwischen
Fahrzeughersteller,
Infrastrukturbetreibern und
Energieversorgern
im Blick auf Standardisierung und
Preispositionierung
von öffentlichem
Laden ist ein wesentlicher Erfolgsfaktor für höhere
Absatzchancen von
batterieelektrischen Fahrzeugen.
als alle Fahrzeuge inkl. Brennstoffzellenelektrofahrzeug, da durch die Wandlung von Strom in
den Kraftstoff Wasserstoff und in der Fahrzeugbrennstoffzelle zurück in Strom für den Elektromotor Umwandlungsverluste entstehen. Damit
ist das Batterieelektroauto energetisch optimal,
sofern es aus regenerativ hergestelltem Strom
direkt geladen werden kann. Da langfristig
Überschussstrom aus der regenerativen Energiewirtschaft, der nicht direkt verbraucht oder in
elektrochemischen Speichern wie zum Beispiel
Batterien von Elektroautos gespeichert werden
kann, mit hoher Wahrscheinlichkeit in gasförmiger Form gespeichert und damit in Wasserstoff
umgewandelt werden kann, ist die Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff für den Betrieb von
Brennstoffzellenelektrofahrzeugen zu betriebswirtschaftlich sinnvollen Bedingungen aber
langfristig wahrscheinlich.
Mit dem i3 belegt BMW aktuell den zweiten Platz
bei den zugelassenen Elektroautos in Deutschland. Dennoch: Die größte Nachfrage nach
Elektrofahrzeugen gibt es in den USA, Japan
und China und den höchsten Marktanteil haben
Elektroautos derzeit in den Niederlanden und in
Norwegen (Quelle: Electric Vehicle Index (EVI),
McKinsey). Woran mangelt es in Deutschland –,
und wie kann der Absatz gefördert werden?
Poschenrieder: Das ist über weite Strecken
auch eine Kulturfrage. Generell sind Gesellschaften, die neue Technologien eher als Möglichkeit begreifen, der schnellen Verbreitung
von Elektromobilität zuträglicher als diejenigen,
die sich dem Fortschritt eher von der Bedenken-Seite nähern. Der schon international ge-
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bräuchliche Begriff „The German Angst“ findet
nicht zuletzt deshalb in Deutschland seinen
Ursprung. Darüber hinaus ist die Förderung
der Rahmenbedingungen für den Durchbruch
von Elektromobilität wesentlich: Länder, die EV
temporäre Sondernutzungsrechte auf ÖPNV
Fahrspuren oder in Stadtzentren offerieren, oder
durch Incentivierung bei der Anschaffung und
Besteuerung von EV die Kaufentscheidung fördern, liegen regelmäßig vorn. Und schließlich ist
auch die Zusammenarbeit zwischen Fahrzeughersteller, Infrastrukturbetreibern und Energieversorgern im Blick auf Standardisierung und
Preispositionierung von öffentlichem Laden ein
wesentlicher Erfolgsfaktor für höhere Absatzchancen von batterieelektrischen Fahrzeugen.
Die International Energy Agency (IEA) rechnet
damit, dass 2050 nahezu 80% aller verkauften
Pkw Plug-in-Hybrid-, Elektro- oder Brennstoffzellenfahrzeuge sein werden (50 Millionen
Elektrofahrzeuge). Wie hoch könnte der Anteil
der Fahrzeuge von BMW dabei ausfallen?
Poschenrieder: Eine Prognose in die ferne Zukunft wäre alleine deshalb unseriös, weil nahezu alle Rahmenbedingungen dahingehend unbekannt sind. Die ACEA geht im Jahr 2020 von
möglichen 3-8% Elektromobilität aus. Abhängig
von den politischen Rahmenbedingungen insbesondere innerhalb der EU Mitgliedsstaaten
teilen wir diese Meinung, dass im Jahr 2020 vollelektrische Fahrzeuge und Plug-in Hybride zusammen etwa diesen Anteil bei neu zugelassenen Fahrzeugen erreichen können. Auf einzelne
Länder – beispielsweise dem deutschen Markt
– wurde eine Prognose noch nicht konkretisiert.
Speziell in Europa ist die Unterstützung der EUInstitutionen, um Anreize und Stabilität für EMobilität zu schaffen, ein wesentlicher Faktor.
Bestehende Herausforderungen bei den Kosten
von Elektrofahrzeugen sollten durch intelligente
Maßnahmen beispielsweise im Steuerrecht begegnet werden.
Generelle Antriebstechnologien
der BMW Group mit Ausblick 2020
Wer wird das Rennen in den nächsten 20 Jahren
machen: Hybrid, Mildhybrid, Vollhybrid, Plugin-Hybrid, Ranger Extender Elektrofahrzeug,
Batteriebetriebenes Elektrofahrzeug oder
Brennstoffzellenfahrzeug?
Poschenrieder: 2013 war ein wichtiges Jahr für die Elektromobilität. Wir glauben, dass wir mit dem BMW i3, einem völlig neu entwickelten und auf den Elektroantrieb
zugeschnittenen Fahrzeug, eine überzeugende Antwort
auf die Frage nach dem Fahrzeug der Zukunft gefunden
haben. Der BMW i3 – seit Ende 2013 im Markt verfügbar
– findet in der häuslichen Umgebung, aber auch an der
wachsenden öffentlichen Ladeinfrastruktur Möglichkeiten zur Wiederaufladung. Unsere Erfahrung mit den im
Jahr 2009 gestarteten MINI E und BMW ActiveE Flotten
zeigt außerdem, dass Kunden von Elektrofahrzeugen
den alltäglichen Mobilitätsanspruch sehr gut bewältigen
können. Dabei bietet das Fahrzeug auch Fahrspaß, ein zukunftsweisendes Design und eine Vielzahl von weiteren
Innovationen. Der BMW i3 ist eine Antwort auf die Frage,
wie wir Emissionen in Ballungsräumen reduzieren können.
Wir stellen uns technologisch bewusst breit auf, um zu
den verschiedenen Anforderungen der Zukunft weltweit maßgeschneiderte Lösungen bieten zu können. In
Zukunft wird es verschiedene Antriebe für verschiedene
Zwecke/Anforderungen geben – revolutionäre alternative Antriebe und evolutionäre konventionelle Antriebe,
bzw. Mischformen (vollelektrische Fahrzeuge mit/ohne
Range Extender, Plug-in Hybride, Hybride, konventionelle Antriebe, Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge).
Deshalb entwickeln wir alle Antriebsarten gleichermaßen
weiter und stellten in 2014 auf verbrennungsmotorischer
Seite die ersten TwinPower Turbo Drei- und Vierzylindermotoren einer völlig neuen und höchst flexiblen Efficient Dynamics Motorenfamilie vor. Diese neuen Hi-Tech
Motoren basieren alle auf der gleichen TwinPower Turbo
Technologie und bieten die Grundlage für zukünftige Gesetzesvorgaben.
Der rein batterieelektrische Antrieb bietet emissionsfreies elektrisches Fahren mit kleineren bis mittleren Fahrzeugen in der Stadt, aber auch in ländlichen Regionen
für Kunden, deren tägliche Fahrten in der Regel um die
100 Kilometer betragen. Batterieelektrische Fahrzeuge mit Range Extender oder Plug-in Hybrid Fahrzeuge
ermöglichen sehr emissionsarmes Fahren auch auf der
Langstrecke.
Der Brennstoffzellenantrieb, der auf einen dem Batteriefahrzeug nahezu identischen Elektroantrieb zurückgreift,
aber wegen der im Vergleich zur Batterie hohen Speicherdichte von Wasserstoff grundsätzlich hohe Reichweiten und eine schnelle Wiederbetankbarkeit erlaubt, kann
die Elektromobilität mit Batterie langfristig ergänzen,
insbesondere in größeren Fahrzeugen mit dem Anspruch
an hohe Reichweiten. Bis Brennstoffzellenfahrzeuge die
Marktreife von Batteriefahrzeugen wie dem i3 erreicht
haben, müssen wir allerdings noch einige Herausforderungen bewältigen.
Unabhängig von heutigen Lösungen entwickeln wir konsequent alternative intelligente Antriebs- und Energiemanagementkonzepte weiter.
Bisher scheitert der großflächige Markteintritt der alternativen Antriebe an der Infrastruktur und den Lademöglichkeiten. Wie engagiert sich BMW bisher in diesem Bereich?
Poschenrieder: In wichtigen Wasserstoff-Initialmärkten,
wie z.B. Japan, Kalifornien/USA und Europa mit Schwerpunkt Deutschland, Großbritannien und Skandinavien
gehen wir davon aus, dass die laufenden Infrastruktur-Initiativen bis ca. 2020 zur Verbreitung eines initialen Wasserstoff-Tankstellennetzes führen werden. Im Gegensatz
zu beispielsweise Japan, das als Inselstaat praktisch keinen grenzübergreifenden Verkehr sicherstellen muss, ist
die Sicherstellung eines grenzübergreifenden Tankstellennetzes in Europa weitaus anspruchsvoller. Die BMW
Group beteiligt sich daher als Kompetenzpartner aktiv an
wichtigen Initiativen zur Befähigung und Beplanung einer Wasserstoffinfrastruktur wie der H2 Mobility und der
CEP in Deutschland und ist ebenfalls aktives Mitglied des
Fuel Cell Hydrogen Joint Undertaking der EU.
Fahrzeuge von BMW bestechen vor allem durch ihre
hohe Motorisierung. Könnten Elektromotoren
dieses wesentliche Kaufkriterium in Gefahr bringen?
Poschenrieder: Fahrzeuge der BMW Group zeichnen
sich vor allem durch die „Freude am Fahren“ aus. Wir bieten innovative Fahrzeuge und haben mit den BMW i3
und BMW i8 Modellkonzepten die Fahrzeugindustrie revolutioniert. Trotz der vergleichbar hohen Leistungswerte lagen die Emissionswerte der BMW Group mit einem
CO2-Durchschnittwert von 133g/km (Stand: 2013) unter
den Werten der Wettbewerber, auch unter den Werten
von Herstellern, die in der Regel kleinere Fahrzeuge mit
kleinvolumigen Motoren anbieten. eDrive symbolisiert
Efficient Dynamics in Reinkultur. Der elektrische Motor
arbeitet einerseits sehr effizient mit einem extrem hohen Wirkungsgrad von bis zu 96%. Andererseits passt der
Elektroantrieb durch sein äußerst direktes Ansprechverhalten und das hohe Drehmoment aus dem Stand ideal
zum dynamischen Charakter der BMW Fahrzeuge. Es handelt sich also nicht um einen Widerspruch, sondern um
eine optimale Ergänzung. ■
Das Interview fuhrte Dr. Sofia Delgado
Senior Redakteurin, www.yoocorp.de
Studie
Elektromobilität
im After Sales
Eine Studie des Ministeriums für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg (MFW) und
der e-mobil BW zeigt Herausforderungen und Beschäftigungseffekte der Elektromobilität
im After Sales auf.
Um sich für die
Zukunft zu rüsten,
empfehlen die
Studienautoren
den Werkstätten,
sich zusätzliche
Einnahmemöglichkeiten zu schaffen.
34 ■ eMove
D
ie zunehmende Elektrifizierung des Antriebsstranges ist mit Veränderungen
in der automobilwirtschaftlichen Wertschöpfungskette verbunden. Diese beziehen sich nicht nur auf Entwicklung und Produktion durch Automobilhersteller und -zulieferer,
sondern wirken sich auch auf automobilbezogene Dienstleistungen im Handwerk und Mittelstand aus. Es gilt die Veränderungen zu erken-
nen und die sich daraus ergebenden Chancen
zu nutzen“, sagte der Mittelstandsbeauftragte
der Landesregierung Peter Hofelich anlässlich
der Veröffentlichung der Studie „Entwicklung
der Beschäftigung im After Sales – Effekte aus
der Elektromobilität“.
Die vom Institut für Automobilwirtschaft (IFA)
der Hochschule für Wirtschaft und Umwelt
(HfWU) Nürtingen-Geislingen und dem Center of Automotive Service Technology (CAST) der Hochschule
Esslingen im Auftrag des Ministeriums für Finanzen und
Wirtschaft sowie der Landesagentur für Elektromobilität und Brennstoffzellentechnologie e-mobil BW GmbH
erstellte Studie erscheint im Rahmen einer e-mobil BW
Studienreihe.
Die Untersuchung prognostiziert für die Beschäftigungszahlen in Werkstätten bis 2025 wegen der Elektromobilität im schlimmsten Fall ein Minus zwischen 2,9 und 7,7%.
Die Spanne kommt durch drei unterschiedliche Szenarien für das Verbreitungstempo der Elektromobilität
zustande: Die Forscher um Prof. Dr. Norbert Schreier und
Prof. Dr. Willi Diez gehen von Anteilen der Elektroantriebe (inklusive Vollhybride) von 25, 50 und 75% am PkwBestand im Jahr 2025 aus.
Allerdings relativieren sich die Zahlen, wenn man den
erwarteten Anstieg des Pkw-Bestands gegenrechnet.
Nimmt die Zahl der Fahrzeuge jährlich um 0,4% zu – auf
45,5 Millionen Pkw bis 2025 – ergibt sich im günstigsten
Fall sogar ein Beschäftigungsplus von 2,8%. Das Minus
im Szenario mit extrem schneller Ausbreitung der Elektromobilität verringert sich dann auf 3,3%. Reduzieren
dürfte sich demnach vor allem der Werkstattaufwand bei
Elektrofahrzeugen durch – je nach Antriebskonzept – die
Reduzierung oder den Wegfall von Arbeiten am konventionellen Antriebsstrang. Auch bisher recht lukrative
Ölwechsel werden seltener nötig sein. Die zunehmende
Verbreitung der Energierückgewinnung durch Rekuperation dürfte den Verschleiß der Bremsscheiben reduzieren. Die Autoren schätzen, dass dieser um ein Drittel
abnimmt.
Wie sich Werkstätten
für die Zukunft rüsten können
Um sich für die Zukunft zu rüsten, empfehlen die Studienautoren den Werkstätten, sich zusätzliche Einnahmemöglichkeiten zu schaffen. Als Beispiele werden unter
anderem genannt: Einrichtung und Wartung von Elektroauto-Ladesäulen bei Elektroautobesitzern, Einbau und
Wartung von Car-IT, Pflege und Wartung von Fahrzeugen,
die im Carsharing eingesetzt werden oder das Bereitstellen von Leihfahrzeugen für Elektroautobesitzer, die gelegentlich ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor für Langstrecken benötigen.
Neben der Qualifikation der Mitarbeiter für die neue
Technik von Elektro- und Hybridautos müssen die Werkstätten sich auch selbst um zusätzliche Ausrüstung
kümmern. Die Studie nennt dazu: die Einrichtung von
Ladestationen für Hybrid- und Elektrofahrzeuge, die Anschaffung von Spezialwerkzeug, Hebe- und Transportmittel für die Hochvoltbatterie sowie evtentuell einen
Hochvoltbatterie-Arbeitsplatz für Reparatur oder zum
Austausch von Batterieelementen. Für Brennstoffzellenfahrzeuge seien zudem eine Gaswarnanlage, eine Einrichtung für den Potenzialausgleich sowie ein Wasserstoff-Lecktester benötigt.
Zentrale Aussagen
der Studie
Die Studie „Entwicklung der Beschäftigung im After Sales
– Effekte aus der Elektromobilität“ befasst sich mit den
Entwicklungen des After Sales hinsichtlich zukünftiger
Mobilitätslösungen. Zentrale Aussagen sind zusammengefasst:
Die Elektrifizierung des Antriebsstranges hat weitreichende Auswirkungen auf die Struktur und den Umfang der
automobilwirtschaftlichen Wertschöpfung. Fahrzeuge
mit elektrifizierten Antriebskonzepten führen zu Veränderungen bei den Service-Prozessen, bei der technischen
Ausstattung der Werkstätten und bei der Mitarbeiterqualifizierung.
Im Vergleich zu den Veränderungen in der Automobilproduktion und Automobilentwicklung, zu denen bereits
eine Reihe von Untersuchungen vorliegen, ist die Entwicklung des After Sales hinsichtlich zukünftiger Mobilitätslösungen noch wenig erforscht.
Der seit vielen Jahren negative Beschäftigungstrend im
Kraftfahrzeuggewerbe wird sich je nach Durchdringung
alternativer Antriebe und der weiteren gesellschaftlichen
und marktseitigen Entwicklung verstärken. Für die Marktteilnehmer ist die Erschließung neuer Geschäftsfelder
daher von Bedeutung. Gerade die Elektrifizierung bietet
dem Kraftfahrzeuggewerbe nicht nur im Verkauf, sondern gerade auch im After Sales vielfältige Chancen. Die
Studie zeigt einige Möglichkeiten für das Kraftfahrzeuggewerbe auf, sich neue Geschäftsfelder zu erschließen. ■
Regierung will Schwung in die
Elektromobilität bringen
Bundestag
stimmt für Vorfahrt
von Elektroautos
„Mit diesem Gesetz wollen wir Schwung in die Elektromobilität bringen“, betonte der Parlamentarische Staatssekretär beim Bundesminister für Verkehr und digitale
Infrastruktur, Norbert Barthle (CDU), in der Debatte. Damit
werde die Attraktivität gesteigert und den Kommunen
würden sich Handlungsspielräume eröffnen. Bisher gebe
es in Deutschland rund 24.000 Elektrofahrzeuge; in der
jüngsten Zeit sei eine prozentual starke Zunahme zu beobachten. Die sei eine Erfolgsbilanz, die sich sehen lassen
könne, betonte Barthle.
Koalition: Deutschland soll
Leitmarkt sein
Auch für Steffen Bilger (CDU/CSU) ist das Gesetz ein
Schritt in die richtige Richtung. Es gehe darum, dass
Deutschland für die Elektromobilität Leitmarkt und
Leitanbieter sei. Es gehe um Umweltaspekte und um die
Zukunft der deutschen Automobilindustrie. Für Andreas
Rimkus (SPD) ist es wichtig, dass die Kommunen selbst
entscheiden können, was sie umsetzen wollen.
Die Städte und Gemeinden können Elektroautos
Privilegien einräumen. Einem entsprechenden
Gesetzentwurf der Bundesregierung stimmte der
Bundestag am Donnerstag, 5. März 2015, auf Beschlussempfehlung des Ausschusses für Verkehr
und digitale Infrastruktur in geänderter Fassung mit
großer Mehrheit zu. Die Bundesregierung will damit
elektrisch betriebene Fahrzeuge zu fördern.
A
uf Grundlage dieses Gesetzes kann eine Verordnung zur Änderung der straßenverkehrsrechtlichen Vorschriften erlassen werden, die zum
einen eine Regelung zur Kennzeichnung privilegierter elektrisch betriebener Fahrzeuge schafft und
zum anderen den zuständigen Behörden der Länder die
Möglichkeit eröffnet, Bevorrechtigungen für elektrisch
betriebene Fahrzeuge auf Grundlage der Straßenverkehrsordnung einzuführen. Zu den Privilegien können
zum Beispiel kostenlose Parkplätze und das Nutzen der
Busspur gehören. In den Ausschussberatungen änderten
die Abgeordneten, dass des Gesetz auch für elektrisch
betriebene Fahrzeuge der Klasse N2 gilt, soweit sie im Inland mit der Fahrerlaubnis der Klasse B geführt werden
dürfen. Damit handele es sich vor allem um elektrische
betriebene Lieferfahrzeuge, die wegen der Batterien
schwerer sind als herkömmliche Fahrzeuge. Zudem soll
es nur bis Ende 2026 gelten.
36 ■ eMove
Linke: Das Gesetz braucht niemand
„Wir machen ein Gesetz, das niemand braucht“, erklärte
hingegen Thomas Lutze (Die Linke). Nur zwölf Städte in
Deutschland wollten „prüfen“, ob sie das Gesetz umsetzen wollten. Alle anderen Kommunen hätten direkt abgelehnt. Er sprach sich gegen eine Freigabe der Busspuren
für Elektrofahrzeuge aus. „Wenn Sie eine Verkehrswende
wollen, fördern Sie die Forschung für leichterer Batterien“, sagte er in Richtung der Koalition.
Grüne fordern Kaufzuschuss von 5.000 Euro
Für Stephan Kühn (Bündnis 90/Die Grünen) reicht es
nicht, Verbrennungsmotoren durch Elektromotoren zu
ersetzen. Der Strom müsse auch aus erneuerbaren Energien kommen. Im vergangenen Jahr seien nur 0,2% aller
Zulassungen auf Elektrofahrzeuge entfallen. Das liege
vor allem daran, dass die Fahrzeuge zu teuer seien, die
Reichweite zu gering sei und die Infrastruktur fehle. Er
verwies deshalb auf einen Antrag seiner Fraktion, in dem
die Abgeordneten von der Bundesregierung ein Marktanreizprogramm forderten, bei dem Elektroautos ein
Kaufzuschuss in Höhe von € 5.000 und verbrauchsarme
Plug-In-Hybrid-Autos in Höhe von € 2.000 erhalten sollten. Diesen Antrag lehnte der Bundestag nach einer Beschlussempfehlung des Ausschusses für Verkehr und digitale Infrastruktur ab. ■
Renault erneut
Nummer 1
Auf leisen Sohlen durch
den Schwarzwald
Dass man Rundreisen mit rassigen Sportwagen und coolen Cabrios buchen kann, ist soweit nichts neues. Der
deutsche Anbieter drive-in-motion hat ab diesem Jahr
Touren mit dem Elektroauto Tesla im Angebot. Gefahren
wird im schönen Schwarzwald und die Ausfahrten sind
als eintägiges oder mehrtägiges Event buchbar. Traumhafte Straßen führen zu ausgewählten Locations wie z.B.
die Hütte Sattelei des Hotel Bareiss, Schloss Staufenberg,
Freiburg im Breisgau, Dorotheenhütte Wolfach, die Triberger Wasserfälle, das Kloster Hirsau oder den Skulpturengarten Lutz Ackermann. Für die Fahrten stehen Tesla S,
P85D Performance und auch Tesla Roadster zur Wahl. Die
Touren sind zu festen Terminen beginnend ab Ende Mai
2015 buchbar, auf Anfrage organisiert drive-in-motion individuelle Touren. ■
Japan hat mehr Elektroauto-Ladestellen
als Tankstellen
Der japanische Autohersteller Nissan produziert das
Elektro-Auto „Leaf“. Das Auto kommt bei Testfahrten der
Kunden zumeist sehr gut an. Dennoch zögern viele noch
mit dem Kauf des Wagens, weil sie befürchten liegen zu
bleiben, wenn sie die Batterie nicht rechtzeitig aufladen
können. Um potentiellen Käufern diese Sorge zu nehmen, hat das Unternehmen eine Aufstellung aller Elektroladestationen in Japan erstellt. Das, auch für die Firma,
überraschende Ergebnis: Es gibt sogar mehr Elektro-Ladestationen als klassische Tankstellen. Theoretisch sollte
die maximale Reichweite des „Leaf“ von rund 130 Kilometern also ausreichen, um von Zeit zu Zeit gemütlich eine
der Ladestationen anzusteuern. In absoluten Zahlen ausgedrückt gibt es mehr als 40.000 Ladestationen für Elektroautos. Zum Vergleich: Das Tankstellennetz des Landes
hingegen kommt auf rund 34.000 einzelne Stationen. ■
Mit einem Marktanteil von fast 24% behauptet Renault
die Spitzenposition bei Fahrzeugen mit rein elektrischem Antrieb in Deutschland und verfügt nach wie vor
über das breiteste Angebot batteriebetriebener Modelle. 2014 hat der französische Hersteller insgesamt 2.317
Elektrofahrzeuge verkauft. Der nach wie vor kleine Markt
entwickelt sich weiterhin überdurchschnittlich gut und
stieg 2014 im Vergleich zum Vorjahr um rund 2.300 Einheiten auf fast 10.000 Neuzulassungen insgesamt. Renault bleibt mit deutlichem Abstand Marktführer bei rein
elektrischen Fahrzeugen. Besonders gut entwickelt hat
sich der Renault ZOE: In 2014 wechselten 1.498 Exemplare der fünftürigen Kompaktlimousine in Kundenhand.
Damit stiegen die Verkäufe des Renault ZOE um über 47
Prozent im Vergleich zum Vorjahr (2013: 1.019 Einheiten).
„Der Renault ZOE hat sich eindrucksvoll unter den meistgefragten Modellen der Elektrofahrzeuge etabliert“, sagte Olivier Gaudefroy, Vorstandsvorsitzender der Renault
Deutschland AG. „Der ZOE belegt, dass erschwingliche
Elektrofahrzeuge alltagstaugliche Fahrleistungen souverän mit attraktivem Design und
hohem
Komfort vereinen“,
so Gaudefroy
weiter. Für den
Stadtlieferwagen Kangoo Z.E.
entschieden
sich 2014 insgesamt 300 Käufer
in Deutschland.
Vor allem Großkunden
und
Flottenbetreiber erkennen
verstärkt
den
Nutzen von Elektrofahrzeugen und integrieren immer
mehr rein batteriebetriebene Modelle in ihre Fahrzeugflotten. Von dem wendigen Elektrozweisitzer Twizy
verkaufte Renault 2014 insgesamt 507 Einheiten. Der
kompakte Cityflitzer ist bei Stadtbewohnern aller Altersgruppen beliebt. In der gewerblichen Ausführung Twizy
Cargo mit separatem Ladeabteil anstelle des Beifahrersitzes eignet sich der agile Elektrowagen ideal für innerstädtische Kurier- und Lieferdienste. Der Twizy ist als
Quad eingestuft und wird daher in der Pkw-Statistik nicht
berücksichtigt. ■
Fakten zur Batterietechnik
für Hybrid- und Elektroantriebe
Wie Reichweite steigt, warum ein Akku mehrere Leben hat und
warum automatisiertes Fahren die Batterietechnologie verändern könnte.
L
ange Lebensdauer, beste Qualität, höchste Sicherheit – die Anforderungen an Hochvolt-Batterien in
Fahrzeugen sind enorm. Eine Lithium-Ionen-Batterie muss derzeit beispielsweise für eine Laufleistung
von mindestens 150 000 Kilometern und eine Lebensdauer von bis zu 15 Jahren ausgelegt sein. Nach diesem
Autoleben muss die Batterie dann immer noch 80 Prozent ihrer anfänglichen Speicherkapazität und Leistung
aufweisen. „Eine gleichermaßen günstige, leistungsfähige und zuverlässige Hochvoltbatterie fürs Auto zu entwickeln – das ist die sprichwörtliche rocket science“, sagt
Dr. Joachim Fetzer, Mitglied des Bereichsvorstands Gasoline Systems mit der Zuständigkeit Elektromobilität bei der
Robert Bosch GmbH. Bosch will bis in fünf Jahren doppelt
so leistungsfähige Hochvoltspeicher anbieten. Zeitgleich
forscht der Konzern an neuen Batterietechnologien.
Entwicklung: Der Weg zur nächsten
Generation der Lithium-Ionen-Batterie
Lithium-Ionen-Technologie: Die Lithium-Ionen-Technologie hat in den kommenden Jahren noch viel Potenzial.
Heutige Akkus haben eine Energiedichte von ca. 115 Wh/
kg, bis zu 280 Wh/kg sind möglich. An der nächsten Generation der Lithium-Ionen-Batterie forscht Bosch zu-
38 ■ eMove
sammen mit GS Yuasa und Mitsubishi Corporation im
Joint Venture Lithium Energy and Power. „Unser Ziel im
Joint Venture ist es, Lithium-Ionen-Batterien bis zu zwei
Mal leistungsfähiger zu machen“, sagt Fetzer. Dabei bündeln die beiden Partner ihre Stärken: GS Yuasa bringt Erfahrungen in der Zelloptimierung ein, um eine Batterie
mit höherer Energiedichte und gesteigerter Reichweite
produzieren zu können. Bosch steuert seine Erfahrung
beim komplexen Batteriemanagement und der Systemintegration bei.
Post-Lithium-Ionen-Batterie: In der zentralen Entwicklung arbeitet Bosch an Post-Lithium-Ionen-Batterien. Ein
Beispiel dafür ist die Lithium-Schwefel-Technologie. Diese
verspricht eine höhere Energiedichte und -kapazität. Die
Lithium-Schwefel-Batterie wird nach Schätzungen von
Bosch frühestens Mitte der nächsten Dekade serienreif sein.
Fortschritt: Batteriemanagement bringt
zehn Prozent mehr Reichweite
Zellchemie: Die Leistung der Batterie lässt sich mit verschiedenen Methoden verbessern. Beispielsweise spielt
in der Zellchemie das Material der Anode und Kathode
eine große Rolle. Aktuell besteht die Kathode meist aus
Nickel-Cobalt Mangan (NCM) und Nickel-CobaltAluminiumoxid (NCA). Die Anode besteht hingegen aus Graphiten, Soft- und Hard-Carbon oder
Silizium-Kohlenstoff.
Zellspannung: Sogenannte Hochvolt-Elektrolyte können die Leistung des Akkus weiter steigern, da diese die Spannung innerhalb der Zelle
auf 4,5 bis fünf Volt erhöhen. Die wesentliche
technische Herausforderung liegt darin, Sicherheit und Lebensdauer auch bei gesteigerter
Leistung zu garantieren.
Batteriemanagement: Bei Hochleistungs-Akkus
treibt Bosch vor allem die Überwachung und
Steuerung der verschiedenen Zellen sowie des
Gesamtsystems voran. Die zuverlässige Steuerung eines Hochvolt-Speichers ist dabei eine
Herausforderung: Bis zu zehn Mikrocontroller regeln über ein CAN-Bussystem den Energiefluss in
den Zellen. Ein ausgeklügeltes Batteriemanagement kann die Reichweite eines Autos nochmals
um bis zu zehn Prozent erhöhen – ohne etwas
an der Zellchemie zu ändern.
Infrastruktur: Automatisierte
Fahrzeuge beeinflussen
Batterietechnologie
Schnellladestationen: Wenn eine schnelle Aufladung von Elektroautos vielerorts möglich ist,
wird das einen erheblichen Einfluss auf die Batterietechnologie haben. Denn je schneller der
Akku eines Elektroautos wieder aufgeladen ist,
desto weniger wichtig wird die isolierte elektrische Reichweite des Speichers.
sind meist deutlich kürzer im Einsatz als die für
Elektroauto-Batterien veranschlagten 15 Jahre.
Drei Leben: Das Auto ist nur der erste
Schritt der Hochvolt-Batterie
Unterschiedliche Stadien des Batterielebens:
Ein Flottenfahrzeug, das in kurzer Zeit viele Kilometer fährt, erfordert eine neue Batterie mit voller Leistung und Kapazität. Bei Autos, die nur vereinzelt für Kurzstrecken genutzt werden, könnte
hingegen eine nur wenig gebrauchte Batterie
ebenfalls gute Dienste leisten. Das würde die
Gesamtkosten des Elektroautos senken. Selbst
nach einem durchschnittlichen Autoleben von
zwölf Jahren hat eine Batterie immer noch 80%
ihrer ursprünglichen Leistung und Kapazität. Somit kann die Komponente außerhalb des Autos
noch sinnvoll genutzt werden, beispielsweise als
Stromspeicher.
„Second Life“-Projekt mit BMW und Vattenfall: Gebrauchte Batterien aus Elektrofahrzeugen werden in Hamburg zu einem großen
Stromspeicher zusammengeschaltet. Dessen
Energie steht binnen Sekunden zur Verfügung
und kann dabei helfen, das Stromnetz stabil zu
halten. Mit diesem Projekt treiben Bosch, die
BMW Group und Vattenfall gemeinsam die Elektromobilität und den Stromspeicher voran. ■
Bild unten:
Funktionsschema
einer LithiumIonen-Batterie
Automatisiertes Fahren: Ein vollautomatisiertes
Fahrzeug vereinfacht das Laden deutlich. Denn
es kann sich seine Ladestation gänzlich ohne den
Fahrer suchen. Wie das funktioniert, zeigt das
Projekt V-Charge von Bosch, VW und verschiedenen Universitäten in Europa. Die Idee dahinter:
Das Elektroauto kann beispielsweise in einem
Parkhaus bequem per Smartphone-App zur Ladestation geschickt werden. Kehrt der Fahrer zurück, kommt das Auto selbstständig wieder zum
Abholpunkt. Auch andere Varianten sind denkbar: Das Fahrzeug einer Car Sharing-Flotte könnte dann kurzfristig per Handy gleich zum Einsatzort bestellt werden. Auch hier verändern sich die
Ansprüche an die Batterie – beispielsweise was
die Lebensdauer betrifft. Denn Flottenfahrzeuge
Dieser Säule
kannst Du trauen
Nutzer von Elektroautos wünschen sich ein möglichst dichtes Netz an Ladesäulen.
Unmöglich wäre es dann, sie alle zu überwachen, um zu verhindern, dass Betrüger sich
daran zu schaffen machen. An der RUB gibt es jetzt eine Ladesäule, die selbstständig
Manipulationen erkennt.
Z
ukunftsvisionen für die Elektromobilität sehen ein
dichtes Netz an Ladesäulen vor. An Autobahnraststätten, auf Parkplätzen oder auch an einsamen
Landstraßen könnten sie zu finden sein. Anders
als an herkömmlichen Tankstellen wäre kein Betreiber
vor Ort, der kontrolliert, was beim Ladevorgang passiert.
Ein Problem. Denn völlig unbeobachtet könnten sich Betrüger Zugang verschaffen und die Ladesäule manipulieren. Wie kann der Stromanbieter sicher sein, dass die
Säule genauso viel abrechnet, wie geladen wurde? Wie
kann der Nutzer sicher sein, dass er nicht zu viel bezahlt?
Diesen Fragen widmet sich das Team der Arbeitsgruppe
Sichere Hardware im Projekt „SecMobil“. Gemeinsam mit
zahlreichen Partnern aus der RUB, anderen Forschungseinrichtungen und aus der Industrie haben sie eine manipulationssichere Ladesäule entwickelt, die noch dazu
40 ■ eMove
den Datenschutz der Nutzerinnen und Nutzer gewährleistet.
Daten- und manipulationsschutz wurden
bislang kaum beachtet
„Entwickler stürzen sich normalerweise immer zuerst
auf die funktionalen Aspekte einer Technologie, bevor
versucht wird, sie sicher zu machen“, weiß Prof. Dr. Tim
Güneysu, Leiter der AG Sichere Hardware. Vorrangiges
Ziel für die Elektromobilität ist bislang zum Beispiel,
die Reichweite der Autos zu erhöhen, die Ladedauer zu
verkürzen sowie das Netz an Ladesäulen auszubauen.
Daten- und Manipulationsschutz wurden bislang kaum
beachtet. Diese Lücke schließt „SecMobil“. In Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen der RUB entwickel-
te Güneysus Team einen Sensor für Ladesäulen,
der drei Funktionen vereint: Er misst den Stromverbrauch beim Ladevorgang, detektiert Manipulationen der Ladesäule und verschlüsselt die
erhobenen Daten, bevor sie für die Abrechnung
des Ladevorgangs an den Betreiber der Säule
gesandt werden.
„Unsere Absicht zu Beginn des Projekts war, dass
wir eine existierende Ladesäulenlösung von
einem Hersteller bekommen und diese dann
bezüglich der Sicherheitsaspekte auf den Prüfstand stellen“, erzählt Güneysu.
Aber die Hersteller wollten sich
nicht in die Karten gucken lassen. Also baute das Team eine
eigene Säule. „Wir haben uns
gefragt, wie das Sicherheitskonzept für eine Ladesäule
aussehen muss, um Angriffe zu
vermeiden oder zu detektieren,
selbst wenn sie – salopp gesagt
–völlig unbeobachtet und frei
zugänglich an jedem Feldweg
steht.“ Wie könnte man eine
Ladesäule überhaupt manipulieren? Die Ladestrommessung
erfolgt über die Magnetfelder,
die auftreten, wenn der Strom
durch die Ladesäule ins Auto
fließt. Platziert man einen Dauermagneten an der richtigen
Stelle in der Ladesäule, kann das
bereits die Messung stören, und
der Zähler läuft zu langsam. Solche Manipulationen können die
RUB-Forscher zwar auch an ihrer Ladesäule nicht verhindern,
aber sie können sie detektieren.
Dazu messen sie den Stromfluss
an mehreren Stellen des Ladekabels. Alle Messpunkte stehen
dabei in einer fest definierten
Beziehung zueinander, die einem Angreifer nicht bekannt
ist. Sollte jemand dennoch versuchen, die Ladestrommessung
am Ladekabel zu manipulieren,
entstehen Abweichungen innerhalb des Bezugssystems. Der
RUB-Sensor erkennt diese sofort
und gibt eine Warnung an den
Ladesäulenbetreiber aus.
Ist die Messung korrekt gelaufen, liegen folgende Daten vor: Stromverbrauch, Ladezeitpunkt, Ladeort sowie nutzerbezogene Daten,
wenn er oder sie sich zum Beispiel mit seinem
neuen elektronischen Personalausweis oder einer Prepaid-Chipkarte an der Ladesäule ausgewiesen hat. Die Informationen müssen für die
Abrechnung auf sicherem Wege zum Betreiber
der Ladesäule übermittelt werden. Das läuft oft
über das Mobilfunknetz und Internet. Hier lauert
potenziell die nächste Gefahr. Wenn sich ein Angreifer über diese Datenschnittstelle in die Lade
Blick ins Innere der
Ladesäule
Bild links:
Die RUB-Ladesäule
erkennt Manipulationen und
gewährleistet den
Datenschutz der
Nutzerinnen und
Nutzer.
Bild rechts:
„Entwickler stürzen
sich normalerweise
immer zuerst auf
die funktionalen
Aspekte einer
Technologie, bevor
versucht wird, sie
sicher zu machen“,
weiß Prof. Dr. Tim
Güneysu , Leiter
der AG Sichere
Hardware.
säule hackt, könnte er die korrekt gemessenen
Daten nachträglich auf digitalem Wege verändern. Doch auch das weiß der Bochumer Sensor
zu verhindern. Er schnürt bereits im Ladestromsensor alle Informationen untrennbar zu einem
verschlüsselten Paket zusammen. Dazu nutzt die
Forschungsgruppe kryptografische Methoden
wie Verschlüsselungstechniken zur Datenübertragung und digitale Signaturen zum Integritätsschutz der Daten. Selbst wenn jemand die
Säule hackt, kann er das Datenpaket daher nicht
unbemerkt verändern. „Es bleibt lediglich die
Möglichkeit, die Datenschnittstelle zu blockieren“, erläutert Tim Güneysu. „Aber dann wird der
Betreiber vermutlich bei einer Routineprüfung
schnell merken, dass er keine Abrechnungsdaten von einer Säule mehr erhält, obwohl daraus
Energie bezogen wurde.“
Eine Besonderheit des Projekts ist es, dass das
Team einen einzigen Chip einsetzt, der alle drei
Funktionen integriert – Ladeströme messen,
Manipulationen detektieren, Daten sicher verpacken. Denn: „Je mehr Bauteile man im Gerät hat,
desto schlechter lässt es sich schützen“, weiß Güneysu. Wenn es verschiedene Bauteile gibt, müssen diese zwangsläufig miteinander kommunizieren. Diese Kommunikationskanäle haben sich
in der Vergangenheit jedoch als leicht verwundbare Ziele für Angreifer herausgestellt. „Deshalb
haben wir die elektromechanischen Aufgaben
und die kryptografischen Schutzfunktionen in
einen Chip integriert“, so der Ingenieur. Den Sensor setzte das Team in Form einer rekonfigurierbaren Hardware um. Dabei handelt es sich um
einen Chip, den man von der Stange kauft und
erst nachträglich mit einer Hardwareschaltung
42 ■ eMove
konfiguriert. „Unsere Entwicklungsplattform ist
nicht ganz billig“, sagt Güneysu, „aber für einen
Prototypen kein Problem. Ein Industriehersteller könnte den Sensor problemlos als günstige
Massenware fertigen.“
sicherer ladevorgang
von anfang bis ende
Das „SecMobil“-Team entwickelt aber nicht nur
einen sicheren Sensor und eine sichere Ladesäule. Gemeinsam mit Partnern von der Westfälischen Hochschule in Gelsenkirchen stellen
die Forscher den Energielieferanten auch Werkzeuge zur Verfügung, um die geschützten Abrechnungsdaten wieder für deren Infrastruktur
aufzubereiten. Es muss zum einen entschlüsselt
und zum anderen geprüft werden, ob das übertragene Datenpaket intakt ist. „Eine solch sichere Schnittstelle beim Betreiber ist aufgrund der
eingesetzten Protokolle gar nicht so einfach zu
realisieren“, erzählt der IT-Sicherheitsforscher.
„Die dort existierende Infrastruktur lässt sich
nicht leicht und kurzfristig verändern, ohne dass
es für das operative Geschäft des Betreibers problematisch werden kann.“ Deshalb muss das
Werkzeug erst einmal auch ein wenig Übersetzungsarbeit leisten. Nachdem es mit kryptografischen Methoden verifiziert hat, dass die Daten
korrekt übermittelt wurden, bereitet es diese für
den jeweiligen Kommunikationsstandard beim
Betreiber auf. Auf diese Weise haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen sicheren Ladevorgang vom Anfang bis zum Ende
umgesetzt. Wer ohne Bedenken sein Elektroauto
laden will, kann das auf dem Campus der RuhrUniversität tun. ■
Elektroradlader
für emissionsfreies
Arbeiten
Wacker Neuson präsentiert mit dem WL20e,
der über einen Schaufelinhalt von
0,2 Kubikmetern verfügt, den ersten
Radlader mit Elektroantrieb für
emissionsfreies Arbeiten.
Z
wei Elektromotoren, für den Fahrantrieb und für
die Arbeitshydraulik, sorgen dafür, dass die Leistungsmerkmale des Radladers WL20e denen der
konventionellen Maschine entsprechen. Auch die
Geländegängigkeit ist analog zum dieselbetriebenen
Modell WL20. Unternehmer, die sich für den kompakten
akkubetriebenen Radlader WL20e entscheiden, müssen
folglich keine Abstriche mit Blick auf die Leistung machen, können aber gleichzeitig vom Vorteil der Emissionsfreiheit profitieren.
Beim Arbeiten mit dem neuen Radlader entstehen keine
Verbrennungsabgase, ein Aspekt, der beispielsweise auf
Baustellen im innerstädtischen Bereich, bei Arbeiten im
Innenraum, unter anderem in Gewächshäusern, Gebäudesanierungen oder Parkgaragen immer wichtiger wird.
Alle derzeit geltenden gesetzlichen Abgasvorschriften
für mobile Arbeitsmaschinen mit Verbrennungsmotoren sind damit für den neuen Wacker Neuson Radlader
WL20e kein Problem. Mit dem Elektroradlader werden
die CO2-Emissionswerte um bis zu 43% verringert, was
seine Umweltfreundlichkeit dokumentiert. Ein positiver Zusatzeffekt besteht in der deutlichen Verringerung
von Lärmemission. Zudem liegen die Energiekosten des
Radladers WL20e unter denen eines dieselbetriebenen
Modells – Einsparungen von bis zu 48% sind möglich
– und es ergeben sich zusätzliche Kostenvorteile in der
Wartung und den Service-Intervallen, da weniger Bauteile und Komponenten verwendet werden, die Verschleiß
ausgesetzt sind oder ausfallen könnten. Ist der Akku vollständig aufgeladen, kann mit dem Radlader WL20e ein
Arbeitseinsatz von bis zu fünf Stunden erfolgen – genug
Zeit für typische Anwendungen wie das Laden und Transportieren von Gütern über kurze Strecken. Verwendet
wird ein im Bereich Flurförderfahrzeuge über Jahrzehnte
bewährter Blei-Säure-Akku. Zum Aufladen wird lediglich
ein Stromanschluss mit 400 Volt Spannung benötigt, wie
er auf den meisten Baustellen vorhanden ist. Für den Ladevorgang wird die unter der Motorhaube befindliche
Batterie mit dem Ladegerät verbunden. Die entsprechende Steckdose ist an der Maschine staub- und spritzwassergeschützt verbaut.
die energiekosten liegen um bis zu 48% unter
dem eines dieselbetriebenen modells
Der Radlader kann mit einer Höhe von 2,19 Metern und
einer Breite von nur einem Meter problemlos auf beengtem Raum oder in Gebäuden zum Einsatz kommen. Das
Knickpendelgelenk ermöglicht, dass die Maschine auch
bei unebenen Bodenverhältnissen stabil bleibt. Da Vorder- und Hinterwagen unabhängig voneinander pendeln können, verfügen die Räder immer über maximale
Traktion. Mit einem Einsatzgewicht von 2.300 Kilogramm
erzielt der akkubetriebene Radlader WL20e eine Kipplast
von 1.416 Kilogramm – rund 200 Kilogramm mehr als die
konventionelle Maschine. Der Schaufelinhalt mit einer
Standardschaufel beträgt 0,2 Kubikmeter. ■
Ecuador setzt auf
Elektroautos
E
cuadors Regierung hat alle Zölle für den Import
von Elektroautos gestrichen, um den Marktzugang
dieser Technologie zu erleichtern. Es wird erwartet,
dass ab Juli mit dem Verkauf in Ecuador begonnen
wird. Der koordinierende Minister für die Produktion, Richard Espinosa, hat Abkommen mit den Konzernen KIA,
Nissan-Renault und BYD geschlossen. Die Preisspanne
der Neuwagen wird zwischen 14.000 und 40.000 US-Dollar liegen. Bisher wurden in Ecuador nur vereinzelt Elektroautos verkauft. Die öffentliche Post erprobt seit 2014
einen Elektrotransporter von Renault. Aufgrund der massiven Umstellung von Gas- zu Induktionsherden ist die
Umstellung auf die notwendigen 220 Volt-Anschlüsse in
dem Land bereits im Gange. Außerdem sollen zunächst
drei Millionen Dollar für Ladestationen ausgegeben werden. Wie in anderen Ländern auch bleibt die Reichweite
und die Verfügbarkeit von Ladestationen eine Herausforderung, ebenso wie das Fehlen von spezialisierten Mechanikern und frei verfügbaren Ersatzteilen. Strom soll
es indes reichlich geben, Ecuadors Regierung investiert
Milliardensummen in neue Wasserkraftwerke. Der Import
von Elektroautos soll dabei nur der erste Schritt sein. Minister Espinosa kündigte in einem Fernsehinterview von
Ecuador TV an, dass man mittelfristig auch die Produktion der Elektroautos ins Land holen wolle. Konventionelle
Autos werden bereits seit Längerem in Ecuador zusammengebaut, allerdings ist der eigene Wertschöpfungsanteil gering. Mit der Produktion der Elektroautos gebe es
die Chance, dies zu ändern, so Espinosa. ■
DKW-Elektrowagen
heimgekehrt
A
44 ■ udi Tradition präsentiert einen außergewöhnlichen Neuzugang in seiner historischen Sammlung: einen „DKW Elektro-Wagen“ von 1956.
Zwischen 1955 und 1962 produzierte die Auto
eMove
Union GmbH in Ingolstadt DKW Schnellaster – etwa 100
davon als Elektro-Automobile, die das Unternehmen vor
allem an Energieunternehmen,
Stadtwerke oder
Batteriehersteller verkaufte. Bei
dem nun nach
aufwändiger Restauration „heimgekehrten“ Elektro-Schnellaster
handelt es sich
um ein besonderes
Exponat:
Der DKW fuhr auf
der Nordseeinsel
Wangerooge, wo Automobile mit Verbrennungsmotoren
verboten sind. Normalerweise war der DKW Schnellaster
mit einem Zweitaktmotor ausgestattet - der „Elektro-Wagen“ hingegen mit einem fünf Kilowatt (kw) leistenden
Reihenschluss-Motor. Die seitlich in zwei Kästen gelagerten Bleibatterien hatten eine Nennspannung von 80 Volt
und eine Kapazität von 200 Amperestunden (AH). Das
reichte für eine Fahrstrecke von maximal 80 Kilometern.
Bei einer Höchstgeschwindigkeit von 40 km/h waren
Kurzstrecken in der Stadt das vorrangige Einsatzgebiet.
Nur von zwei der insgesamt etwa 100 gebauten ElektroSchnellastern ist heute der Verbleib bekannt. ■
Honda startet
Elektrooffensive
H
onda will sein Angebot an alternativ angetriebenen Fahrzeugen erweitern. Für 2018 kündigten
die Japaner ein neues Batterie-Elektroauto sowie
ein Modell mit Plug-in-Hybridantrieb an. Darüber hinaus sollen weitere konventionelle Hybridmodelle auf den Markt kommen. Den Start der Öko-Offensive
markiert aber bereits 2016 das Brennstoffzellenauto FCV,
das bereits als Studie existiert. Die Limousine soll auch
helfen, den Vorsprung von Toyota in Sachen alternativer
Antriebe aufzuholen. Die Marke war vor allem beim Hybridantrieb ursprünglich nahezu auf Augenhöhe mit Toyota. In Deutschland wird aktuell nur noch der Kleinwagen
Jazz mit Hybridantrieb angeboten. Eine reine Elektroversion des Modells gibt es nur in Japan und den USA und
auch dort nur in geringer Auflage. ■
Evolution
der E-Mobility-Ladetechnik
D
ie Walther-Werke setzen neue Standards bei Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge: Mit der
Produktreihe EVOLUTION bietet Walther Ladelösungen für alle Einsatzbereiche von der Privatgarage bis zum öffentlichen Parkplatz in eleganten, schlanken Aluminiumgehäusen. Das klare Gestaltungskonzept
sorgt für eine optimale Bedienergonomie und ermöglicht
Master-Slave-Systeme im einheitlichen Erscheinungsbild.
Unter den hochwertigen Oberflächen aus Aluminium
und Strangpressprofilen, getragen von einer robusten
Stahlträgerkonstruktion, steckt der neueste Normenstand der bewährt zuverlässigen Walther-Ladetechnik.
Mit je drei Ausstattungsvarianten – KEY, RFID und PRO –
wird die neue Produktlinie verschiedenen Betreibergruppen und -anforderungen im Hinblick auf Nutzeridentifikation und Freischaltung der Ladeeinrichtungen, Verbrauchsabrechnung, Monitoring und Energiemanagement gerecht. Die Ladesäulen EVOLUTION PRO werden
via Touchscreen bedient und bieten eine einzigartige
Interoperabilität: Sie bringen alle Voraussetzungen für
die Errichtung von roamingfähigen Ladeinfrastrukturen mit, unabhängig davon, ob die Anbindung an
überregionale Netzwerke über StromTicket,
Ladenetz oder Hubject erfolgt.
Die EVOLUTION-Ladesäulen sind mit zwei
seitlichen Gerätepanels mit jeweils einer
Ladesteckdose Typ 2 und einer optionalen
Schutzkontaktsteckdose ausgestattet, die
kompakten Wallboxen mit je einer Typ2-Ladesteckdose und einer optionalen
Schutzkontaktsteckdose. LEDs zeigen den
aktuellen Ladestatus an. Für den Stand-alone-Betrieb wurde die Ausstattungsvariante EVOLUTION KEY mit Schlüssel- oder Knebelschalter
entwickelt. Sie bietet die grundlegenden Monitoring-Funktionen für den Einsatz in Privatgaragen,
auf Firmengeländen oder im Systembetrieb in öffentlichen Parkräumen. Die Variante EVOLUTION
RFID ist optimiert für die Ansprüche von Flottenbetreibern und ähnlichen Nutzergruppen, bei denen
die Identifikation und Freischaltung der Ladepunkte über ein RFID-Medium erfolgt. Betreiber haben
die Möglichkeit, die RFID-Nutzerdaten selbst zu verwalten. Bei den Ladesäulen kann über ein Netzwerk auf Ladedaten, umfangreiche Premium-Monitoringfunktionen
und Schaltmöglichkeiten zugegriffen werden. Bei den
Wallboxen der Serien RFID und PRO sind RFID-Nutzerverwaltung und Basis- bzw. Premium-Monitoring integriert.
Die Ladesäulen der Serie EVOLUTION PRO sind mit ihrem
Touchscreen-Monitor sowie mit OCPP, Modem oder TANGenerator perfekt auf die Anforderungen von Betreibern
öffentlicher Ladeinfrastrukturen mit entsprechenden
Identifikations- und Abrechnungssystemen angepasst.
Die Aluminiumgehäuse der EVOLUTION-Serie sorgen für
hochwertige Oberflächen, erfüllen alle Anforderungen
an die mechanische Festigkeit und gewährleisten ein optimales thermisches Verhalten. Die Wallboxen sind mit ihrer geringen Gehäusetiefe speziell für den Einsatz in Parkgaragen prädestiniert. Auf Wunsch werden alle Modelle
in kundenspezifischer Farbgebung und mit individueller
Folierung geliefert.
„Walther hat die Elektromobilität mit innovativen Entwicklungen und dem Engagement in internationalen Normungsgremien von Anfang an mitgestaltet und seither
zahlreiche Ladeinfrastrukturprojekte realisiert. Die Summe der Erfahrungen aus diesen Projekten haben wir in die Entwicklung
der EVOLUTION-Serie einfließen lassen.
EVOLUTION ist intelligente Ladetechnik auf
höchstem Niveau, perfekt zugeschnitten
auf die jeweiligen Anforderungen im privaten, halböffentlichen und öffentlichen Einsatz. Die Ladelösungen vereinen alles, was
Elektromobilität attraktiv und zukunftsfähig macht: zuverlässige Technik auf neuestem Stand, selbstverständliche Eleganz, ein
klares Design und höchsten Bedienkomfort“, erläutert Kai Kalthoff, der Geschäftsführer der Walther-Werke. ■
Mit der Produktreihe EVOLUTION bietet
Walther Ladelösungen für alle Einsatzbereiche.
Familien
entdecken das Elektroauto
Laut einer neuen Studie entdecken immer mehr Familien das Elektroauto für sich, bei einer durchschnittlichen Fahrstrecke von 75 Kilometern pro Woche ist das Thema Reichweitenangst kein Thema.
E
ine Studie zeigt, dass immer mehr europäische
Familien ihr Dieselfahrzeug gegen ein E-Auto tauschen. Dies ist das Ergebnis einer von Nissan in
Auftrag gegebenen unabhängigen Studie des anthropologischen Forschungsinstituts Stripe Partners aus
London. Die in ihrer Detailtiefe bislang einzigartige Befragung von Leaf Kunden in Großbritannien und Norwegen
zeigt, dass sich Elektrofahrzeuge längst von der Rolle als
„Zweitwagen” emanzipiert haben. Denn sobald ein Stromer zur Verfügung steht, nutzen viele Menschen den rein
elektrisch angetriebenen PKW bald als bevorzugtes Fortbewegungsmittel.
So sagte Shanaya Shah aus Borehamwood in der britischen Grafschaft Hertfordshire: „Anfangs haben wir den
Nissan Leaf lediglich als Zweitwagen angeschafft. Doch
aufgrund der niedrigen Unterhaltskosten und der beeindruckenden Reichweite ist er sehr schnell zu unserem
Lieblingsgefährt avanciert.”
In der weiter gefassten Studie, die sich auf Daten aus
Großbritannien, Frankreich, Italien, Spanien und Norwegen bezieht, fanden die Meinungsforscher heraus, dass
die durchschnittliche europäische Familie (gemeint sind
hier Vater oder Mutter mit dem Kind/den Kindern) pro
Jahr 230 Stunden gemeinsam im Auto verbringt – was
umgerechnet 9,5 Tagen entspricht. Zum größten Teil legen die Familien Kurzstrecken mit dem PKW zurück, so
werden pro Woche auf diesen reinen Familienfahrten ma-
46 ■ eMove
ximal 75 – oder pro Jahr 3.870 – Kilometer zurück gelegt.
Dag Eliason (Vater von zwei Kindern aus dem norwegischen Harestua) fährt mit dem Elektroauto Nissan Leaf
auch mal alleine: „Mit dem Nissan legten wir im letzten
Jahr alles zusammengerechnet 30.000, mit unserem
zweiten Auto, einem Benziner, dagegen nur 5.000 Kilometer zurück.”
Die Studie hat die Ergebnisse einer früheren Untersuchung des Autoherstellers bestätigt, wonach Fahrer mit
ihren E-Autos 40% mehr Kilometer fahren, als mit einem
PKW mit Verbrennungsmotor.
Jean-Pierre Diernaz (Direktor Elektromobilität, Nissan
Europa) sagt zu den Ergebnissen der neuen Studie: „Die
Erhebungen räumen nun endgültig mit der Mär auf, dass
der Nissan Leaf in der Mehrheit der Haushalte nicht über
die Rolle als Zweitwagen hinauskomme. Darüber hinaus
untermauern sie unsere schon seit langem geäußerte
Überzeugung, dass Elektroautos für kostenbewusste
und praxisorientierte Familien die intelligente Wahl sind.
Interne Studien von Nissan bestätigen uns in dieser Ansicht: 85% aller Leaf Besitzer wollen erneut ein Elektroauto kaufen, 97% empfehlen das Auto ihren Freunden und
Bekannten weiter.”
Für die Studie wurden insgesamt 5.568 Befragungen in
sechs europäischen Ländern befragt. ■
sor gesteuert wird, einstellen. Das Board funktioniert nur,
wenn die Notausleine eingesteckt ist. Diese dient auch
dem sofortigen Stoppen bei unerwartet auftauchenden
Hindernissen. Über ein LCD-Display werden Geschwindigkeit, Akkuspannung und Restfahrtzeit angezeigt.
Durch die magnetische Ladebuchse des Wechselakkus
wird Verpolungssicherheit garantiert. ■
Motoren einfach und
schnell anschließen
F
das innovative
elektrosurfboard
D
er Waterwolf MPX-3 ist der Trendsetter des neuen
Sports „E-Surfen“. Mit dem MPX-3 können Surfer
ihr Hobby unabhängig von Wind und Wellen auf
Seen und Flüssen besonders umweltfreundlich
ausüben. Der Waterwolf verfügt über einen doppelt gekühlten Propellerantrieb, der auf optimalen Vorschub
ausgelegt ist. Dadurch können auch enge Kurven ohne
einen Strömungsabriss gefahren werden. Das Board verfügt zudem über einen Lithium-Ionen-Wechselakku mit
integriertem Schutz vor Kurzschluss, Überhitzung sowie
Tiefenentladung. Die Surfgeschwindigkeit lässt sich stufenlos über einen Startdrehknopf oder über einen Gasgriff, der über einen mobilen Bluetooth- und Drucksen-
ür den einfachen Motoranschluss gibt es jetzt von
Phoenix Contact platzsparende Vierstock-Reihenklemmen für Nennquerschnitte bis 4 mm², 32A
und 600V UL mit Push-in Anschlusstechnik. Durch
eine einfache Potenzialverteilung über einen Funktionsschacht auf jeder Etage reduzieren sich die Verdrahtungsaufwände. Eine großflächige Beschriftungsmöglichkeit kennzeichnet jeden Motoranschluss eindeutig.
Jede Klemmstelle ist beschriftbar und mit einer leicht zu
erreichenden Prüföffnung versehen. Durch 50% geringere Steckkräfte werden starre und flexible Leiter mit Aderendhülse ab 0,25 bis 6 mm² ohne Werkzeug gesteckt.
Der eingebaute Betätigungsdrücker ermöglicht das vollisolierte Lösen mit jedem Werkzeug. Die orangene Farbe
des Drückers kennzeichnet ihn als Betätigungselement,
was eine Fehlbedienung der Klemme vermeidet. Ein Anschluss flexibler Leiter ohne Aderendhülse ab 0,2 mm²
ist möglich. Die Motoranschlussklemmen wurden im
Rahmen des Reihenklemmensystems Clipline complete
für die Verwendung von systemübergreifendem Zubehör entwickelt. Neben dem gleichen Brückensystem ist
auch das komplette Zubehör zum Beschriften und Prüfen identisch zur Push-in-, Schraub-, Zugfeder- und IDC
Schnellanschlusstechnik. ■
Niederländer bauen
erste Hybrid-Superyacht
der Welt
Die Megayachten der Superreichen haben einen kleinen Makel: Sie verpesten die Umwelt
mit Abgasen. Mit der innovativen „Savannah“ aus den Niederlanden jedoch kann der umweltbewusste Milliardär von heute dieses Problem lösen - jedenfalls ein bisschen.
D
er Betrieb einer Superyacht gehört üblicherweise
nicht zu den umweltfreundlicheren Aktivitäten
auf diesem Planeten. Die meist zwei Motoren
der Riesenboote verbrennen in aller Regel klassischen Diesel-Treibstoff, und davon nicht zu knapp.
Doch offenbar hat auch mancher Yacht-Freund zwischen
schweißtreibenden Beschäftigungen wie dem kraftvollen
Stemmen der Hochseeangel oder dem Aufbringen einer
frischen Schicht Sonnencreme seine kontemplativen Momente, in denen ihm Probleme wie der weltweit viel zu
hohe CO2-Ausstoß oder der Klimawandel ins tiefenentspannte Bewusstsein drängen.
Diese Kunde jedenfalls erreicht uns aus den Niederlanden: Mit der Feadship-Werft mit Sitz in Haarlem hat erstmals ein Schiffbauer eine Superyacht mit Hybrid-Antrieb
entwickelt. Die 83,50 Meter lange „Savannah“ werde von
einer Dieselmaschine sowie drei Generatoren plus Batterien angetrieben, teilt die Werft mit.
Zudem verfüge das Gefährt anstelle der üblicherweise
zwei nebeneinander angeordneten Propeller lediglich
über einen Hauptrotor, der allerdings das übliche Aus-
48 ■ eMove
maß um 40% übersteige. Hinzu kommt ein kleinerer,
elektrisch betriebener Propeller, direkt dahinter. Diese
Konstellation sei bislang nur bei japanischen Passagierschiffen eingesetzt worden, schreibt die Werft in einer
Mitteilung. Nie jedoch in der Yacht-Industrie mit ihren
hohen Ansprüchen an den Fahrtkomfort.
30% weniger Treibstoffverbrauch
„Eine weitere wichtige Innovation sind die Batterien, die
der Besitzer vorgeschlagen hat“, schwärmt Feadship-Chef
Henk de Fries in der Mitteilung. „Sie liefern zusätzliche
Geschwindigkeit am oberen Ende, erlauben die passende Aufladung der Generatoren bei jeder Geschwindigkeit
und lassen die Yacht bei geringer Geschwindigkeit äußerst leise dahingleiten.“ Laut de Fries wurden LithiumIonen-Batterien installiert, die es auf eine Leistung von
nicht weniger als einer Million Watt bringen.
Drei verschiedene Antriebsvarianten bietet damit die „Savannah“: Herkömmlich mit Diesel, umweltfreundlich mit
Strom oder gemischt, von beidem etwas. So entstehen
laut Feadship summa summarum Treibstoffersparnisse
von 30% gegenüber bisherigen Topmodellen. ■
Lufthansa setzt TaxiBot
in Frankfurt ein
Schneemobilen und All Terrain Vehicles auch das ungewöhnliche 3-Rad-Motorrad Slingshot.■
Nach umfangreichen Tests setzt die Lufthansa den neuartigen Flugzeugschlepper TaxiBot am Frankfurter Flughafen ein. Das diesel-elektrisch angetriebene Gerät mit 800
PS ist weltweit erstmals in der Lage, einen voll besetzten
Jet nicht nur kurz von der Einstiegsposition zurückstoßen, sondern weite Wege über das Vorfeld zu ziehen. Mit
einer speziellen
Steuerung behält der Flugzeugpilot dabei
die volle Kontrolle über den
Schleppvorgang. Lufthansa
erhofft sich von
dem
Einsatz
eine Ersparnis
von rund 2700
Tonnen Kerosin
im Jahr, wie das Unternehmen am Freitag mitteilte. Die
zunächst drei im Normalbetrieb eingesetzten TaxiBots
dürfen einstweilen nur Flugzeuge vom Typ Boeing 737
ziehen, die Zertifizierung für die A320-Familie von Airbus
steht noch aus. Der TaxiBot-Hersteller Israel Aerospace
Industries (IAI) und die Lufthansa-Tochter Leos vereinbarten zudem, die Testreihe für das weit größere Jumbo-Modell noch in diesem Jahr ebenfalls in Frankfurt durchzuführen. Der etwa doppelt so starke Schlepper soll künftig
Großraumflugzeuge der Typen Boeing 747 und Airbus
A380 ziehen. ■
Ladenetzausbau
in Quebec
Polaris übernimmt
brammo
D
er US-amerikanische Fahrzeughersteller Polaris hat den Elektro-Motorradhersteller Brammo gekauft. Von Brammo stammen die E-Bikes
Empulse/R und Enertia, deren Preise im vergangenen Herbst stark gesenkt wurden. Wie Polaris jetzt
bekannt gab, sollen die E-Motorräder ab der zweiten
Jahreshälfte 2015 im Polaris-Werk Spirit Lake im US-Bundesstaat Iowa produziert werden. Polaris besitzt bereits
die legendäre Motorradmarke Indian und baut neben
D
er Autobauer Nissan und Hydro-Quebec haben
den Ausbau des öffentlichen Ladenetzes auf 25
Schnellladestationen angekündigt. Das Abkommen sieht vor, bis zu 50 verkehrsreiche Standorte
in Quebec mit Ladenetzen zu versorgen. Die DC-Schnellladegeräte werden sowohl mit CHAdeMo- und SAE-Combo-Anschlüssen ausgerüstet, damit Elektrofahrzeuge nahezu aller Fabrikate dort den Akku laden können. ■
Keine Wartezeiten
beim Aufladen von
Elektro-Rollern
E
in Startup namens Gogoro hat ein Tauschsystem
vorgestellt, das Städte mit frischen Batterien für
Elektroroller versorgt. Die so genannten SwapStationen sind in der Größe und Funktionsweise
vergleichbar mit Geldautomaten und sollen weltweit
in Städten installiert werden. An den Stationen können
die Nutzer der „Smart-Scooter“ ihre leere Batterie gegen
eine frisch aufgeladene austauschen. Damit will das Startup der Verbreitung von Elektrobatterien vorantreiben.
Ein häufiges Problem von Elektrofahrzeugen besteht
in der langen Ladezeit der Batterien. Diese machte, verbunden mit der oftmals geringen Reichweite, das Aufladen im Vergleich zum Tanken zu zeitaufwendig für den
Stadtverkehr. Durch das Wegfallen der Ladezeit erhofft
sich das Startup eine größere Akzeptanz seiner smarten
Elektroroller. Ein ähnliches Modell mit Elektro-Autos war
an den Kosten gescheitert. Gorgoro will dieses Problem
durch „Downsizing“ begegnen – Roller seinen weitaus
günstiger umzubauen, auch sei eine Infrastruktur für den
Tausch durch die kleinere Batterie leichter zu installieren:
Statt einer Million Dollar für eine Auto-Batterie kosten die
Batterien für Roller weniger als € 10.000. Auch die Investoren sind offenbar von der Idee überzeugt: Gogoro hat
insgesamt bereits 150 Millionen Dollar eingesammelt. ■
Der Reifen, der Strom produziert
Goodyear präsentiert seinen neuesten Konzept-Reifen:
einen zukunftsweisenden, Strom produzierenden Pneu.
D
er von den Ingenieuren des Goodyear Innovation Center Luxembourg konzipierte Reifen, der
nach seinem Entwicklungscode „BH03“ benannt
wurde, kann Hitze sowie entstehende Deformationen in elektrische Energie umwandeln. Angesichts des
weltweit zunehmenden Interesses an Elektrofahrzeugen
erwartet Goodyear, dass diese Art von Innovation bei
der anhaltenden Diskussion über die Zukunft der Mobilität eine bedeutende Rolle spielen wird. Bei dem Reifen
handelt es sich um eine reine Konzept-Entwicklung, die
einen Beitrag zum internen Denkprozess über innovative Lösungen bei Goodyear darstellt. Das Unternehmen
plant nicht, den Reifen auf den Markt zu bringen.
„Wir haben diesen Strom produzierenden Konzept-Reifen
aus Überlegungen zu Energie- und Umweltfragen heraus entwickelt. Jede zukunftsweisende Idee hat ihren
Ursprung in einer gesellschaftlichen Herausforderung“,
erläutert Jean-Pierre Jeusette, Leiter des Goodyear Innovation Center Luxembourg, in dem das Konzept entwickelt wurde. „Wir sind fest davon überzeugt, dass dieser
Reifen inspirieren wird und dass die durch ihn gewonnenen Erkenntnisse in zukünftige Entwicklungen einfließen
werden.“
50 ■ eMove
Die vom Konzept-Reifen produzierte elektrische Energie
wird an die Akkus des Hybrid-Antriebs eines Fahrzeugs
sowie andere Bord-Technologien geleitet. Der Reifen produziert den Strom dabei mithilfe von zwei unterschiedlichen Materialien:
»» Thermoelektrisches Material wandelt die Hitze, die
von der ultra-schwarzen Textur innerhalb des Reifens
im Stand durch Licht-/Hitze-Absorption und während
der Fahrt durchs Rollen produziert wird, in elektrische
Energie um.
»» Piezoelektrisches Material wandelt die aufgrund von
Druck entstehenden Strukturdeformationen in elektrische Energie um.
Diese neuen Materialien bilden ein 3-D-Netz, das die
innere Struktur des Reifens darstellt. Diese Struktur könnte beispielsweise stützend fungieren, wenn der Reifen
beschädigt wird und Luft verliert. Dies wäre eine alternative Möglichkeit für die „RunOnFlat“-Technologie. Darüber hinaus besitzt der Reifen einen großen umlaufenden Kanal, um die Aquaplaning-Widerstandsfähigkeit zu
erhöhen und eine einzigartige geräusch-absorbierende
Lauffläche. ■
Toyota i-Road wird in
Tokio getestet
D
as Elektromobil Toyota i-Road wird im Rahmen
eines neuen Car-Sharing-Projektes in Tokio getestet, so können die Menschen das schmale Elektroauto ab April testen. Das dreirädrige Fahrzeug
bietet Platz für zwei Personen, dennoch ist es nur 90 etwa
Zentimeter breit. Für den Antrieb des Cityflitzers sorgen
Radnaben-Elektromotoren, bei Kurvenfahrten legt sich
das Elektrofahrzeug förmlich in die Kurve. Bisher wird das
Elektrogefährt in Toyota City und in der französischen
Stadt Grenoble getestet, Tokio stellt nun den dritten
Testort dar. Dort werden die vollelektrischen Fahrzeuge
in der Nähe des beliebten Yurakucho ITOCiA Einkaufszentrums geparkt. Von dort aus können Interessenten die
PKW ausleihen und an einen von fünf zentralen Punkten
in Tokio wieder abstellen. Hierfür ist der Autohersteller eine Kooperation mit dem Parkplatz-Betreiber und
Mietwagen-Anbieter Park24 eingegangen. Der Praxistest
in Tokio ist erst einmal für fünf Monate angesetzt – die
Testphase beginnt am 10. April und endet voraussichtlich
im September. Toyota will so die Daten zum Nutzungsverhalten und der Akzeptanz solcher Mobilitätslösungen
sammeln. ■
Angriff auf tesla:
audi r8 e-tron
S
Audi präsentierte auf dem Genfer Autosalon die
zweite Generation seines Elektroauto Audi R8 etron. Es wurden ein paar interessante Veränderungen vorgenommen - so wurde zum Beispiel
die tragende Struktur und auch die Batterieeinheit
verbessert. Die tragende Struktur wurde um ein CFKHinterwagenmodul ergänzt, in diesem ist der Gepäckraum eingebettet und es soll die Insassen durch
integrierte Verstrebungen besser bei Unfällen schüt-
zen. Der Luftwiderstand wurde mithilfe Verbesserungen der Außenhaut und der Räder verringert, so liegt
der cw-Wert nun bei 0,28. Während die Verbrennerversion mit einem V10-Triebwerk angetrieben wird,
sorgen bei der Elektrovariante zwei Elektromotoren
mit einer Leistung von je 170 kW (insgesamt 460 PS)
für das Vorwärts kommen. So motorisiert kann man
mit dem Elektroauto in 3,9 Sekunden von null auf
100 km/h beschleunigen, die Höchstgeschwindigkeit
ist auf maximal 250 km/h elektronisch begrenzt. Die
Reichweite haben die Ingolstädter von 215 auf 450
Kilometer erhöht, die Batterieeinheit (bestehend aus
Lithium-Ionen Akkuzellen) kann bis zu 92 kWh Strom
speichern. Um den Stromspeicher komplett aufzula-
den, dauert es dank des Combined Charging System
(CCS) nicht einmal zwei Stunden. Übrigens wurde die
Energiedichte der Akkus von 84 Wh/kg auf 154 Wh/kg
gesteigert. Der Kaufpreis liegt bei etwa € 150.000. ■
SUV mit Hybridantrieb
E
benfalls auf dem diesjährigen Genfer Automobilsalon feierte die kompakte Mitsubishi SUV-Studie
Concept XR-PHEV II ihre Weltpremiere. Das mit
Frontantrieb kombinierte System im Concept-Auto
ist kompakt, leicht und empfiehlt sich daher für urbane
Crossovermodelle. Mit einem CO2-Ausstoß von 40 g/km
zählt es zu den saubersten Antrieben seiner Art. Sein 120
kW / 163 PS starker Elektromotor soll für einen kraftvollen
Antritt sorgen. Im bevorzugten elektrischen Fahrbetrieb
arbeitet der Verbrennungsmotor als Generator – und
stellt nur im Bedarfsfall zusätzliche Antriebskraft bereit.
Je nach Fahrsituation und Batterieladezustand wird automatisch zwischen vollelektrischem, seriellem und parallelem Hybridmodus gewechselt. ■
Mercedes-Benz F 015:
Elektro-Hybridantrieb und
neues Karosseriekonzept
Mercedes-Benz zeigt mit dem F 015 ein neuartiges Fahrzeugkonzept. Dies sollen schon die
ungewöhnlichen Proportionen des Forschungsfahrzeugs signalisieren: Es ist 5220 Millimeter
lang, 2018 breit und 1524 Millimetern hoch. Das monolithische Exterieur aus einem Guss
sowie die großflächigen LED-Leuchtmodule an Front und Heck muten ebenfalls futuristisch
an. Unter diese Haube haben die Ingenieure nicht nur neuartige Assistenzsysteme und
Kommunikationstechnik verbaut, sondern auch eine in Hybrid-Leichtbauweise gefertigte
Karosserie und Drucktanks aus CFK.
A
re des Automobilherstellers dieses
ktuelle
Serienkarosserien
Intelligenter
Konstruktionsprinzip für den F 015
konstruiert Mercedes-Benz
Hybrid-Leichtbau
zur sogenannten „Smart Body Strucnach den Prinzipien des
ture (SBS)“ weiterentwickelt. Dieser intelligente Hybrid„3D Body Engineering“: Es umfasse mit Aero-,
Leichtbau soll bedarfsgerecht neuartige Materialien
Hybrid-Body- und Safety-Engineering alle drei relevankombinieren und auf diese Weise für höchste Festigkeit
ten Dimensionen des Karosseriebaus. Durch den Einsatz
und Crashsicherheit bei optimiertem Gewicht sorgen.
neuer Materialien und Strukturen haben die Ingenieu-
52 ■ eMove
Zum Abbau von Aufprallenergie verwenden die
Werkstoffexperten etwa statt herkömmlicher
Stähle faserverstärkte Kunststoffe, insbesondere
auf Kohlefaserbasis. Den Entwicklern sei dabei
die langjährigen Erfahrungen des Unternehmens in der Formel 1 zugutegekommen. Der
Motorsport-Werkstoff könne bei einem Aufprall
gewichtsspezifisch die vier- bis fünffach höhere
Energiemenge als Stahl oder Aluminium absorbieren und sei gleichzeitig deutlich leichter. Mit
einer exakt auf die jeweilige Anforderung abgestimmten Kombination aus CFK, Aluminium
und hochfesten Stählen konnten die LeichtbauExperten des Autoherstellers eine um 40% leichtere Rohkarosserie im Vergleich zu heutigen Serienfahrzeugen realisieren.
SICHERHEIT FÜR PASSAGIERE
UND ANTRIEBSKOMPONENTEN
Die bisher üblichen Längsträger aus Stahl an
der Front haben die Entwickler durch plattenförmige Mehrkammerprofile ersetzt. Sie sollen
aus einem sehr leichten CFK-Verbundwerkstoff
bestehen. Zusammen mit zusätzlichen Querversteifungen oberhalb und unterhalb der
Stirnwand ergebe sich eine hocheffiziente,
hochsteife Frontbox-Einheit. Dort lässt sich die
Brennstoffzelle integrieren, deren Komponenten
bei einem möglichen Aufprall ideal geschützt
sind, erklären die Ingenieure. Die Aufprallenergie soll vor der Antriebseinheit auf sehr kurzem
Weg durch die Energieabsorptionsstruktur aufgenommen werden. Eine ähnliche Konstruktion
sei auch am Heck zu finden: Dort beherberge sie
die beiden Elektromotoren, wichtige Steuereinheiten und Hochvoltkomponenten.
Die hochsteife Fahrgastzelle verfüge über ein
Energiespeicherkonzept in CFK-/AluminiumMischbauweise. In dieser Struktur, von Mercedes-Benz als Energy Space bezeichnet, können
die Zylinder des Wasserstoff-DruckspeicherSystems eine wichtige Rolle übernehmen, erklären die Ingenieure des Autoherstellers. Sie
bestünden komplett aus hochfestem CFK und
lägen quer zur Fahrtrichtung. Die Hohlräume
zwischen den Wasserstoff-Zylindern seien mit
speziellen, extrem stabilen Strukturkomponenten gefüllt und sollen so deutlich die Eigenstabilität des Energy Space erhöhen. Zusätzlich seien
die Speichertanks durch spezielle CFK-Träger
mit angepasstem Querschnitt fixierbar, die links
und rechts jeweils über 250 Millimeter über die
Druckzylinder hinausragen. Durch die ergänzende Lastpfadstruktur könne der Energy Space
noch mehr Aufprallenergie aufnehmen, ohne zu
kollabieren. Zusammen mit den crashoptimierten Seitenwänden und den Aluminium-/FVKSchwellerstrukturen ergebe sich ein hochfester
Fahrzeugverbund. Bei einem Seitenaufprall soll
diese Konstruktion die Karosseriestruktur unterstützen und gleichermaßen Passagiere und
Technik schützen.
GEGENLÄUFIGES TÜRSYSTEM
OHNE B-SÄULE
Ein weiteres Kernelement des Karosseriekonzepts ist das neuartige Türsystem mit gegenläufig öffnenden Türen, vom Hersteller als
Saloon-Doors-System bezeichnet. Front- und
Fondportale können so unabhängig voneinander betätigt werden. Die Türöffnungswinkel von
jeweils 90 Grad sollen auf beiden Fahrzeugsei-
Mit seinem
hochpräzisen LaserProjektionssystem
kann das Fahrzeug
wichtige Informationen in einem
breiten Lichtkegel
auf die Straße vor
ihm projizieren.
Zum Beispiel
einen virtuellen
Zebrastreifen,
um Passanten am
Straßenrand zu
signalisieren, dass
ein Überqueren der
Straße gefahrlos
möglich ist
Passagiere können
über Gesten oder
Berührung der
hochauflösenden
Bildschirme intuitiv
mit dem vernetzten Fahrzeug
interagieren.
ten einen komfortablen Zugang zum Innenraum ermöglichen. Auf eine B-Säule habe dank der spezifischen Auslegung der Karosseriestruktur verzichtet werden können.
Ein hochstabiles Verbundsystem mit mechanischen Verriegelungselementen gewährleiste die Sicherheit. Frontund Fondtüren seien im geschlossenen Zustand stabil
miteinander verzahnt und zusätzlich fest an Dachrahmen
sowie Seitenschwellern angebunden. Der so entstandene Lastpfad-Verbund ermögliche eine extrem hohe Energieaufnahme im Falle eines Front- oder Seitenaufpralls
bei geringsten Intrusionen in den Fahrgastraum.
Um die Front- und Fondportale auch unabhängig voneinander öffnen zu können, haben die Karosserieexperten
von Mercedes-Benz für die Fondtüren zudem ein spezi-
54 ■ eMove
elles, an der C-Säule angeschlagenes Doppelscharnier
entwickelt. Dieses ermögliche die separate Entriegelung
der Fondtür aus dem Verbund durch eine flüssige Schiebebewegung hin zum Heck, bevor sie sich dann per Drehung vollständig öffnet. Alle Türkinematiken seien elektrisch angetrieben und mit Einklemmschutz versehen.
Das Dichtungskonzept des Türsystems entspreche dem
der aktuellen Mercedes-Benz S-Klasse, eine automatische
Zuziehhilfe sorge für Bedienkomfort.
Auch die Türen selbst sollen dem Hersteller zufolge eine
wesentliche Rolle bei der passiven Sicherheit spielen.
Dazu trage nicht nur ihr neuartiger Aufbau mit bionisch
optimierter Aluminium-Innenstruktur und aus Carbon
bestehender Außenhaut bei. Entscheidend seien die
Das Head-upDisplay im Bereich
der Frontscheibe
dient der Einspielung orts- und
objektbezogener
Inhalte zu Points
of Interest in der
Umgebung mittels
Augmented RealityTechnologie.
crashaktiven Bordkanten in den Türen unterhalb
der Seitenfenster. Diese bereits beim Experimentalsicherheitsfahrzeug ESF 2009 vorgestellte
und jetzt weiterentwickelte Technik (Pre-SafeSystem) soll maximale Sicherheit bei minimalem
Bauraum ermöglichen: Bei einem seitlichen Aufprall „pumpen“ sich diese Karosserieelemente,
ähnlich wie ein Airbag, blitzartig auf und können
so die Aufprallenergie maximal absorbieren,
erläutern die Sicherheitsexperten des Automobilherstellers. Und auch bei einem Überschlag
seien die Passagiere optimal geschützt: Von der
Front durchgehend bis ins Heck zur C-Säule erstreckt sich eine hochstabile Dachrahmenstruktur in FVK-/Stahl-Hybridbauweise. Im hinteren
Bereich besteht das Dach aus einer netzartigen
Aluminiumstruktur, die hohe Struktursteifigkeit
und Energieaufnahme bei geringem Eigenge-
wicht ermöglichen soll.
DRUCKTANKS
AUS CFK
Zur Wasserstoffspeicherung sieht das Konzept
700-bar-Drucktanks aus carbonfaserverstärktem
Kunststoff (CFK) vor. Die schlanken Druckzylinder sollen insgesamt 5,4 Kilogramm Wasserstoff
fassen. Wie die Experten von Mercedes-Benz
erklären, können die Tanks aufprallgeschützt
im Wagenboden integriert werden, da sie sich
die Druckzylinder dank ihres geringen Durchmessers flach im Boden des F 015 unterbringen
lassen. Das Wasserstoff-Druckspeicher-System
könne gewohnt schnell in wenigen Minuten
aufgetankt werden und sei kompatibel mit dem
heute verwendeten H2-Tankstellen-Standard. ■
Verlangsamt sich
der Verkehr vor dem
Fahrzeug, werden
nachfolgende
Fahrzeuge informiert indem der
Schriftzug „SLOW“
eingeblendet wird.
Interview mit Thomas Weber und Herbert Kohler:
„Autonomes Fahren ist eine der gröSSten
Innovationen seit Erfindung des Automobils“
Seit Anfang der 1970er Jahre hat Mercedes-Benz mehr als ein Dutzend visionärer
Forschungsfahrzeuge präsentiert. Zahlreiche Technologiekomponenten fanden bereits
den Weg in die Serie. Mit dem neuen F 015 Luxury in Motion unterstreicht Mercedes-Benz
erneut seine Vorreiterrolle bei der Entwicklung visionärer Konzepte. Klarer Fokus liegt dabei
auf dem autonomen Fahren. Die Vision des Unternehmens vom autonomen Fahren und
weitere Schritte auf dem Weg zur Revolution der Mobilität erläutern Prof. Dr. Thomas Weber,
Mitglied des Vorstands der Daimler AG, verantwortlich für Konzernforschung und
Mercedes-Benz Cars Entwicklung, und Prof. Dr. Herbert Kohler, Leiter Konzernforschung
und Nachhaltigkeit sowie Umweltbevollmächtigter der Daimler AG.
Vita
Prof. Dr.
Herbert Kohler (62)
trat 1976 in die damalige
Daimler-Benz AG ein, wo er
zunächst im Planungsbereich
der Produktionswerke tätig war.
1982 promovierte er an der
Universität Stuttgart. Nach
mehreren leitenden Positionen
leitete er von April 2009 bis
April 2012 die neu gegründete
Direktion „E-Drive und Future
Mobility“ in der Forschung und
Vorentwicklung, in der unter
anderem der Batterie- und der
Brennstoffzellenantrieb entwickelt werden. Seit Mai 2012
leitet Prof. Dr. Kohler die neu
geschaffene Forschungs- und
Vorentwicklungsdirektion
für den Daimler Konzern.
Er ist seit März 2002 zusätzlich
Umweltbevollmächtigter der
Daimler AG.
Der F 015 Luxury in Motion lotet die Möglichkeiten
des autonomen Fahrens erstmals ganzheitlich aus.
Welche Bedeutung hat für Sie das selbstständig
fahrende Automobil?
Prof. Dr. Thomas Weber: Autonomes Fahren ist eine der
größten Innovationen seit der Erfindung des Automobils.
Der Fahrer wird in Situationen entlastet, in denen Fahren wenig Spaß macht, und die gewonnene Zeit im Auto
bekommt eine völlig neue Qualität – durch die Freiheit,
sich beim Fahren mit anderen Dingen zu beschäftigen als
Lenken, Beschleunigen und Bremsen.
Prof. Dr. Herbert Kohler: Das sehe ich genauso – in einer Welt, die von räumlicher Enge und Hektik geprägt ist,
wächst der Wunsch der Menschen nach Privatheit und Individualität. Das Automobil wird zum Rückzugsraum. Das
autonome Fahren öffnet diesen Raum mit der Freiheit,
die Zeit unterwegs ganz individuell zu nutzen.
Mit dem S 500 INTELLIGENT DRIVE haben Sie
bereits im Sommer 2013 gezeigt, dass autonomes
Fahren schon heute selbst in komplexen, realen
Verkehrssituationen in der Stadt und im Überlandverkehr
technisch machbar ist. Welche Funktion hat der
F 015 Luxury in Motion?
Weber: Wir verstehen uns als Pioniere des autonomen
Fahrens und treiben diese Entwicklung konsequent voran. Daher haben wir alles, was diese Entwicklung mit
sich bringt, im Blick – zum Beispiel auch, wie autonomes Fahren das Interieur revolutioniert. Mit dem F 015
machen wir diesen Aspekt noch attraktiver und für den
56 ■ eMove
Menschen begreifbar und erfahrbar.
Science Fiction. Wie sieht es in der Realität aus?
Kohler: Visionäre Konzepte wie der F 015 sind notwendig, um den gesellschaftlichen Diskurs zur Mobilität und
Gestaltung urbaner Lebensräume voranzutreiben. Dabei
ist es ein sehr wichtiger Teil unserer Innovationskultur,
den Menschen mit seinen Bedürfnissen und Wünschen
in den Mittelpunkt unserer Betrachtungen und Entwicklungen zu stellen. Natürlich nutzen wir dafür die hausinterne Expertise unseres weltweiten R&D-Netzwerks.
Wir tauschen uns aber auch mit Avantgardisten und
Fachleuten verschiedenster Diszipli-nen aus. So haben
wir mit dem Mercedes-Benz Future Talk im Jahr 2013 eine
Dialogreihe gestartet, die für uns durchaus eine Inspirationsquelle ist.
Weber: Das ist heute schon Realität, etwa mit Live Traffic Information oder dem automatischen Notruf. Und so
neu ist das ja nicht: Auch wenn man den Blinker betätigt,
kommuniziert man – beziehungsweise das Auto – mit
dem Umfeld. Aber der F 015 kann viel mehr. Er hat an
Front und Heck große Kommunikationsdisplays mit LEDFeldern. Über die Farbe seiner Beleuchtung signalisiert
der F 015 damit unter anderem, in welchem Fahrmodus
er sich befindet: Blau steht für autonom, Weiß für manuell. Nimmt der F 015 einen Fußgänger am Straßenrand
wahr, wird über wellenförmige Lichtsignale im LED-Grill
angezeigt, dass das Fahrzeug ihn gesehen hat. So wird
Vertrauen zwischen Mensch und Maschine aufgebaut,
denn den klassischen Augenkontakt zum Fahrer gibt es ja
dann so nicht mehr.
Welche Ideen von Zukunftsszenarien flossen konkret in
die Konzeption des F 015 Luxury in Motion?
Kohler: Unser Zukunftsszenario nimmt das Jahr 2030+ in
den Blick. Die Urbanisierung wird weiter fortschreiten –
dieser Trend ist weltweit klar absehbar. Der heute schon
knappe Raum in den Städten wird sich weiter verdichten. Ganz wichtig in diesem Zusammenhang: Autonomes Fahren wird ein gesellschaftlich akzeptierter Teil des
mobilen Alltags sein. Das bringt sowohl technische als
auch soziale Veränderungen mit sich.
Weber: Auch das Autofahren an sich wird sich ändern.
Der Mercedes-Benz F 015 Luxury in Motion zeigt das in
aller Konsequenz. Er bietet als autonom fahrende Luxuslimousine vier Passagieren ausgesprochen großzügigen
Raum. Das Interieur hat einen Lounge-Charakter und
ist ein umfassend vernetzter, digitaler Erlebnisraum. Die
Insassen können die Zeit im Fahrzeug zum Entspannen,
zum Kommunizieren oder zum effizienten Arbeiten nutzen. Das ist ein echter Gewinn an Lebensqualität.
Das Automobil als privater Rückzugsraum in der
Hektik des Verkehrs?
Kohler: Ganz genau, das ist in unseren Augen der wahre
Luxus der Zukunft. Unsere Vision ist aber auch, dass das
Automobil etwas an die Gesellschaft zurückgibt und einen Mehrwert für die Allgemeinheit bietet. So kann das
intelligente Fahrzeug andere Verkehrsteilnehmer vor
potenziellen Gefahren warnen oder frühzeitig über bestimmte Verkehrssituationen informieren und so das Verkehrsgeschehen positiv unterstützen. Der Schlüssel für
diesen Mehrwert sind Kommunikation und Interaktion.
Kohler: Kommunikation ist der Schlüssel. Möchte ein
Passant beispielsweise die Straße überqueren, stoppt
der F 015 und prüft im Fahrzeugumfeld, ob das für ihn
gefahrlos möglich ist. Wenn ja, projiziert er mit einem
hochpräzisen Laser-System einen virtuellen Zebrastreifen
auf die Straße und signalisiert dem Fußgänger zusätzlich akustisch mit einem „Please go ahead“, dass der Weg
frei ist.
Woher nimmt das Auto die
erforderlichen Informationen?
Weber: Der F 015 verfügt über eine umfassende Sensorik, mit der er sein Umfeld rundum permanent erfasst.
Den Stereokameras, dem Radar und anderen Sensoren
entgeht so schnell nichts. Sie werden auch nicht unaufmerksam oder müde. Zudem ist das Fahrzeug umfassend
vernetzt und bekommt über das Internet jederzeit aktuelle Informationen – auch über Dinge, die sich außerhalb
des Erfassungsbereichs der eigenen Sensorik abspielen.
All diese Daten werden zusammengeführt ausgewertet
und adäquat interpretiert. Wir nennen das intelligente
Sensorfusion.
Und in welcher Sprache kommunizieren Mensch
und Maschine miteinander?
Kohler: Die Interaktion im Innenraum erfolgt intuitiv
über natürliche Gesten, Eye-Tracking oder Touchbedienung. An der Entwicklung einer universellen und eindeutigen Kommunikation zwischen Mensch und Maschine
außerhalb des Fahrzeugs arbeiten wir ebenfalls intensiv.
Nach unserer Vorstellung bleibt der Mensch in jedem Fall
immer der Souverän und Dirigent.
Ein Auto, das kommuniziert – das klingt nach
Die umfassende Vernetzung des Automobils wirft auch
Fragen zu Datenschutz und Datensicherheit auf.
Wie gewährleistet Mercedes-Benz die Sicherheit von
Fahrzeugdaten, wie begegnen Sie möglichen Zweiflern?
Kohler: Wir verfolgen einen Cloud-basierten Ansatz. In
Kombination mit dem Daimler Vehicle Backend, einem
speziell abgesicherten Server, ist jeder Zeit ein sicherer
und verschlüsselter Datenaustausch gewährleistet. Im
Sinne unserer Kunden ist uns neben der Datensicherheit auch der Datenschutz und damit Transparenz sehr
wichtig. Der Kunde muss wissen, wann welche Daten zu
welchem Zweck erhoben werden, und kann selbst entscheiden, welche Daten er freigeben möchte. Für den
Zugriff auf die Daten gibt es strenge Regeln und Vorschriften, deren Einhaltung durch unabhängige Audits
überprüft wird.
Weber: Bei der Entwicklung des voll vernetzten Fahrzeugs hatten wir das Thema Datenschutz von Anfang an
im Fokus. Das Auto der Zukunft wird mehr und mehr zum
digitalen Begleiter. Das bedeutet gleichzeitig, dass es
nicht nur verkehrs- und betriebssicher, sondern auch datensicher sein muss. Dieser sorgfältige und sichere Umgang mit Daten ist ein zentraler Faktor für die Akzeptanz
der neuen Technologien.
Ihre letzten Projekte zum autonomen Fahren –
S 500 INTELLIGENT DRIVE und Future Truck 2025 –
wurden in Deutschland präsentiert.
Aber autonom wollen Sie sicherlich weltweit fahren?
Weber: Ja, und daher testen wir natürlich weltweit, um
die unterschiedlichen Gegebenheiten bei Verkehr und
Infrastruktur zu berücksichtigen. Seit Mitte September
2014 besitzt Mercedes-Benz als einer der ersten Automobilhersteller die offizielle Lizenz des US-Bundesstaats Kalifornien, um dort selbstständig fahrende Fahrzeuge auch
auf öffentlichen Straßen zu testen. Zusätzlich nutzen wir
die Concord Naval Weapons Station (CNWS) als größtes
Testgelände in den USA für die weitere Erprobung dieser
Zukunftstechnologie. Dieses stillgelegte Militärgelände
bietet mit seinem stadtähnlichen Straßennetz auf 8,5
km2 eine realistische Verkehrsumgebung.
Wie steht es generell um die rechtlichen Voraussetzungen
zum autonomen Fahren auf öffentlichen Straßen?
Kohler: Die sind aktuell von Staat zu Staat unterschiedlich, teilweise sogar von Bundesstaat zu Bundesstaat, gerade wenn man in die USA schaut. Aber es bewegt sich
etwas: Im letzten Frühjahr hat ein Expertenausschuss der
Vereinten Nationen eine Ergänzung der Wiener Straßen-
58 ■ eMove
verkehrskonvention von 1968 in Angriff genommen und
damit die Basis für die Legalisierung des autonomen Fahrens geschaffen. Entsprechende Systeme sollen künftig
zulässig sein, wenn sie jederzeit vom Fahrer abgeschaltet
oder übersteuert werden können. Wir fordern jetzt eine
zügige Umsetzung dieser Gesetzesnovelle und entsprechender Bestimmungen auf nationaler Ebene.
Was sind die weiteren Schritte auf dem Weg
zum autonomen Fahren?
Weber: Beim autonomen Fahren wird es nicht den einen großen Paukenschlag geben. Es wird vielmehr eine
Entwicklung sein, die Schritt für Schritt erfolgt. Ich bin
absolut zuversichtlich, dass wir unseren Kunden noch in
diesem Jahrzehnt Themen wie komplett automatisches
Einparken oder automatisches Fahren auf der Autobahn
anbieten können.
Kohler: Vergessen Sie nicht: Schon heute entlasten unsere Modelle von der C- und E-Klasse bis zur S-Klasse den
Fahrer durch teilautonome Funktionen. Dazu gehört die
DISTRONIC PLUS mit Lenk-Assistent oder der Stop&GoPilot: Das Fahrzeug hält im Stau Anschluss zum vorausfahrenden Fahrzeug und unterstützt auch beim Lenken.
Der Aktive Park-Assistent wählt die passende Parklücke
aus und übernimmt das Lenken. Der Fahrer muss nur
noch Gas geben und bremsen.
Und wo bleibt der Fahrspaß?
Weber: Ganz einfach, der wird noch größer. Man kann
selbst fahren, wenn man will – nicht, wenn man muss.
Wer möchte, wird auch weiterhin die Hände am Lenkrad haben und das Gaspedal durchdrücken können.
Fahrspaß lässt sich nicht automatisieren. Aber daneben
entwickelt sich eine andere Kultur des Fahrens, die neue
Freiheiten ermöglicht. Langfristig werden wir einen
Großteil der alltäglichen Fahrten im autonomen Modus
absolvieren - komfortabel, sicher und mit der Möglichkeit, die wertvolle Zeit unterwegs effizient und vielseitig
zu nutzen.
Wird es das Auto in 20, 30 oder 40 Jahren überhaupt
noch geben?
Kohler: Davon bin ich überzeugt. Das Auto bleibt der Inbegriff für individuelle mobile Freiheit, weil es in puncto
Komfort und Privatsphäre einfach unübertroffen ist. Sie
sehen ja auch die fortschreitende Motorisierung in Ländern wie Indien oder China, in denen sich Wirtschaft und
Wohlstand stark entwickeln. Auch dort gibt es eine sehr
hohe Nachfrage nach individueller Mobilität.
Vita
Weber: Gerade die neuen Technologien werden ihren
Teil dazu beitragen, dass das Automobil auch künftig
nichts an Attraktivität einbüßt. Individuelle Mobilität und
moderne Stadtplanung gehen Hand in Hand. Stellen Sie
sich vor: Fahrzeuge suchen sich selbstständig Parkplätze
an der Stadtperipherie, statt damit das Verkehrsaufkommen und den Flächenbedarf in der Innenstadt weiter zu
erhöhen.
Kohler: Bestimmte Zonen in Innenstädten könnten zudem ausschließlich autonomen Fahrzeugen vorbehalten
bleiben. Das würde es erlauben, dort die Anzahl an Fahrspuren zu reduzieren und Verkehrsschilder weitgehend
abzuschaffen, weil sie einfach überflüssig sind. So kann
wieder mehr Platz und Lebensraum für die Menschen
entstehen.
Weber: Es eröffnen sich in der Tat viele neue, interessante
Möglichkeiten im Hinblick auf die städtische Infrastruktur
und natürlich auch für die Städte, die sich durch kluge,
vorausschauende Planung in eine gute Position bringen
können. Lange Rede, kurzer Sinn: Wir sind vom großen
Potenzial des autonomen Fahrens fest überzeugt und
sehen darin eine vielversprechende Zukunft für das Automobil. ■
Prof. Dr.
Thomas Weber (60)
ist seit 2003 Vorstandsmitglied
der Daimler AG und seit Mai
2004 verantwortlich für Konzernforschung & Mercedes-Benz
Cars Entwicklung. Nach einer
technischen Ausbildung bei
Daimler studierte Weber
Maschinenbau. 1987 promovierte er an der Universität Stuttgart
und trat in die damalige
Daimler-Benz AG ein. Nach
mehreren leitenden Positionen
übernahm er zum Januar 2003
im Vorstand der DaimlerChrysler
AG die Verantwortung für die
konzernweite Forschung und
Technologie. Seit Mai 2004 ist er
zusätzlich für die Entwicklung
von Mercedes-Benz Cars
verantwortlich. Heute leitet
Prof. Dr. Weber im Vorstand
der Daimler AG das integrierte
Ressort „Konzernforschung
und Mercedes-Benz Cars
Entwicklung“.
Vielen Dank für das Interview
Autonomes
Fahren verändert
Autoindustrie und Städte
Technologiesprung ermöglicht neue Geschäftsmodelle – Autohersteller mit neuen Differenzierungsmerkmalen –
Auswirkungen auch auf Warenlogistik, Stadtplanung und Kfz-Versicherungen.
S
elbstfahrende Autos werden die Automobilindustrie in den kommenden Jahrzehnten grundlegend
verändern. Autohersteller können rund um diese
neue Technologie innovative Geschäftsmodelle
aufbauen, beispielsweise durch Unterhaltungsangebote oder individuell zugeschnittene Wartungspakete, die
das Fahrzeug in die herstellereigenen Werkstätten lotsen.
Gleichzeitig müssen sich Unternehmen auf kürzere Entwicklungszyklen und neue Wettbewerber aus der IT- und
High-Tech-Branche einstellen. Autonomes Fahren hat
zudem das Potenzial, andere Sektoren wie die Logistik,
Versicherungen und die Stadtplanung zu verändern. Dies
sind die Ergebnisse einer aktuellen Studie von McKinsey
& Company mit dem Titel „Autonomous Driving – 10 ways
in which autonomous vehicles could reshape our lives“.
Technologiesprung ermöglicht
neue Geschäftsmodelle
„Auch wenn es noch dauern wird, bis wir selbstfahrende
Autos in großer Zahl auf der Straße sehen, sollten sich Autohersteller schon jetzt mit den möglichen Konsequen-
60 ■ eMove
zen auseinander setzen. Die Unternehmen sollten den
Technologiesprung durch das vernetzte Auto als Chance
begreifen“, sagt Detlev Mohr, Leiter der europäischen Automobilberatung von McKinsey.
Selbstfahrende Fahrzeuge könnten beispielsweise die
Servicezentren der eigenen Marke bevorzugt anfahren
– mit gravierenden Konsequenzen für die unabhängigen
Werkstätten, die heute 80% des Marktes ausmachen. Die
Zeit, die durch selbst fahrende Autos für den Fahrer frei
wird, kann ebenfalls genutzt werden. „Jede zusätzliche
Minute im Auto, in der die Menschen ungestört mobil im
Internet surfen, bietet weltweit ein Umsatzpotenzial von
fünf Milliarden Euro jährlich“, erläutert Mohr.
Anderseits könnten branchenfremde Unternehmen,
beispielsweise aus der IT-und High-Tech-Industrie, die
Umbruchphase gezielt nutzen, um das bestehende Geschäftsmodell der Automobilindustrie anzugreifen. „Autofirmen müssen daher überlegen, welche kritischen
Punkte an der Schnittstelle zwischen Auto und Software
sie langfristig beherrschen sollten“, erläutert Dominik
Wee, Partner im Münchener Büro von McKinsey und Mitautor der Studie. „Wer als Hersteller nicht auf ‚autonomes
Fahren‘ setzt, muss andere Differenzierungsmerkmale wie Umwelt-freundlichkeit, Performance oder einen
günstigen Preis finden.“
Autonomes Fahren ist nicht nur für die
Autoindustrie ein Thema. Die Veränderungen
für andere Branchen und ganze Städte werden tiefgreifend sein:
In kontrollierbaren Umgebungen – wie in der Landwirtschaft oder im Bergbau – werden selbstfahrende Fahrzeuge schon heute eingesetzt. Arbeitskosteneinsparungen von bis zu 90% und CO2-Vermeidung bis 60% sind
dadurch möglich. Mittelfristig könnten in der Logistik
vollautomatisierte Lkw beispielsweise eine bessere Flottenauslastung ermöglichen und Lieferketten effizienter
machen.
Kombiniert mit neuen Mobilitätsangeboten wie CarSharing haben selbstfahrende Autos das Potenzial, das
Taxi- und Mietwagengeschäft zu verändern. Die Zahl der
Fahrzeuge im Car-Sharing wuchs in den vergangenen
fünf Jahren um über 30% pro Jahr, die Zahl der Nutzer
um 41%. Investitionen in Start-Ups, die neue Mobilitätsdienstleistungen anbieten, stiegen von 44 Mio. US-Dollar
(2010) auf 5,1 Mrd. Dollar 2014.
se in den USA 25% des Parkraums für eine andere Nutzung freimachen.
Derzeit verbringen täglich mehr als 1,2 Milliarden Menschen durchschnittlich 50 Minuten pro Tag im Auto – oft
im Stau. Automatisiertes Fahren kann den Verkehrsfluss
verbessern und die Zeit im Auto nutzbar machen.
Das Geschäftsmodell der Kfz-Versicherungen steht vor
massiven Änderungen. Bisher stehen individuelle Versicherungen aller Verkehrsteilnehmer gegen menschliches
Versagen im Fokus, künftig liegt das Augenmerk auf der
Versicherung weniger Autohersteller sowie Flottenorganisationen gegen technisches Versagen der Fahrzeuge.
Von allen Unfallarten sind die im Straßenverkehr in den
USA die zweithäufigste Todesursache. 90% der Unfälle
liegen an menschlichem Versagen – autonomes Fahren
hat das Potenzial, die Zahl der Unfälle drastisch zu reduzieren.
Dies hat auch Auswirkungen auf den verfügbaren Platz
in Innenstädten. Automatisches Parken außerhalb der
Stadtzentren und mögliche engere Parkplätze, in die Autos vollautomatisch manövrieren, könnten beispielswei-
Vollautonome Fahrzeuge und Roboter beruhen auf ähnlichen Technologien. Die zunehmende Verbreitung selbstfahrender Autos wird daher auch den Markterfolg von
Robotern in anderen Bereichen beschleunigen. ■
Connected Car
Ausstattung wichtig
haben. 25% haben Connected Car noch nie gehört. Bei
34% der Befragten stößt das Thema auf Interesse, insbesondere die junge Käuferschaft will mehr darüber wissen:
Mit 43% zeigt sich die Gruppe der 18- bis 29-Jährigen am
meisten interessiert. 21% der Befragten geben an, das
Thema Connected Car in der Kaufentscheidung zu berücksichtigen.
J
eder Fünfte bezieht eine Connected Car-Ausstattung in die Kaufentscheidung für einen Neuwagen
mit ein. Insbesondere bei jungen Käufern stößt das
Thema auf großes Interesse. Das sind Ergebnisse
des Auto Bild-Marktbarometers, im Zuge dessen rund
1.500 Neuwagenkäufer befragt wurden. Vernetzte Autos
sind demnach vielen Autokäufern ein Begriff: 58% der
Befragten haben konkrete Vorstellungen, die sie mit dem
Begriff Connected Car verbinden. Am häufigsten nennen
Autokäufer die Internetfähigkeit des Autos (22%), Auto
kommuniziert mit anderen (16%) und Navigation. 17%
kennen den Begriff, ohne eine konkrete Vorstellung zu
Die durchschnittliche Ausgabebereitschaft für Connected Car-Vorrichtungen liegt bei 6,6% des Kaufpreises
eines Neuwagens. In der jungen Zielgruppe der 18- bis
29-Jährigen liegt dieser Wert bei 8,4%, bei Käufern von
Oberklasse-Fahrzeigen sogar bei 9,2%. Insbesondere der
Sicherheitsaspekt überzeugt Käufer von der Ausgabebereitschaft für Connected Car-Elementen, gefolgt von
mehr Entlastung für den Fahrer und geringere Kosten für
Unterhalt und Fahrten. ■
A9: Teststrecke
für selbstfahrende
Autos
W
„Die deutsche
Autoindustrie
wird auch beim
digitalen Auto
Weltspitze sein
können“, so Alexander Dobrindt über
die A9-Teststrecke
für selbstfahrende
Autos.
undern Sie sich nicht, wenn Sie demnächst an einem Auto vorbeifahren,
dessen Fahrer gerade beide Hände
frei hat. In Deutschland ist eine Teststrecke für selbstfahrende Autos geplant. „Wir
werden auf der Autobahn A9 in Bayern eine
Teststrecke einrichten“, sagte Bundesverkehrsminister Alexander Dobrindt
(CSU) der „Frankfurter Allgemeinen
Zeitung“ . „Die ersten Maßnahmen für
das Pilotprojekt „Digitales Testfeld Autobahn“ sollten in diesem Jahr starten.
Die Strecke solle dafür technisch entsprechend aufgerüstet werden. „Dort
werden also Fahrzeuge mit Assistenzsystemen und später auch vollautomatisierte Fahrzeuge fahren können“,
sagte Dobrindt. „Die deutsche Autoindustrie wird auch beim digitalen Auto Weltspitze sein können.“ Erst im vergangenen Sommer
hatte Google mit dem Prototypen eines selbst
fahrenden Autos für Aufsehen gesorgt. Der
Internet-Gigant will in einem ersten Schritt 150
Exemplare produzieren und die selbstfahrenden
Autos binnen fünf Jahren zur Marktreife bringen. Laut Spiegel Online setzt Dobrindt lieber
auf eine Unabhängigkeit der deutschen Autobauer. ■
250 Millionen
vernetzte autos
bis 2020
C
onnected Cars treiben das Thema Internet der Dinge weiter voran: In fünf Jahren
könnte bereits jedes fünfte Auto vernetzt
sein, behauptet eine aktuelle Studie. Bis
zum Jahr 2020 werden weltweit 250 Millionen
vernetzte Fahrzeuge auf den Straßen unterwegs
sein. Zu diesem Ergebnis kommt zumindest eine
Prognose des Beratungsunternehmens Gartner.
62 ■ eMove
Zu den Fähigkeiten dieser Autos gehört unter
anderem auch die Möglichkeit, autonom zu fahren. „Die zunehmende Nutzung und Schaffung
von digitalem Content innerhalb des Fahrzeugs
wird das Bedürfnis nach ausgeklügelteren Infotainment-Systemen vorantreiben und Möglichkeiten für Technologien an der Schnittstelle
zwischen Mensch und Maschine schaffen“, sagt
James F. Hines, Research Director bei Gartner.
Gleichzeitig würden neue Mobilitätskonzepte
neue Geschäftsmodelle schaffen und - vor allem in Städten - Alternativen zum eigenen Auto
zunehmen. Noch in diesem Jahr werden 4,9
Milliarden vernetzte Geräte in Gebrauch sein,
schätzt Gartner, verglichen mit 2014 wäre das
ein Anstieg um 30%. Bis 2020 soll die Zahl der
vernetzten Geräte den Analysten zufolge auf 25
Milliarden steigen. ■
Jaguar entwickelt
zweirad-warner
Z
weiradfahrer sind flott, wendig und wuselig. Schnell hat man sie als Autofahrer
übersehen. Jaguar will das künftig verhindern und entwickelt ein kamerabasiertes Warnsystem. Während die Sensortechnik in
den Grundzügen bereits von Totwinkelwarner
und ähnlichem bekannt ist, sind die Alarmsignale für den Fahrer wirklich neuartig. Anstatt
mit den bisher üblichen Piepstönen den PkwFahrer im Zweifel nur noch mehr zu verwirren,
sollen intuitive haptische, akustische und optische Anzeigen zu erhöhter Aufmerksamkeit anhalten. Nähert sich ein Fahrrad dem Auto, lässt
der Assistent den typischen Klingelton ertönen
– und zwar aus dem Lautsprecher, der der Richtung des Herannahenden entspricht. Handelt es
sich um ein Motorrad, imitiert das System eine
typische Hupe. Setzt das Zweirad dann zum
Überholen an, bläst sich blitzschnell ein kleines
Kissen in der Rücksitzlehne auf, ebenfalls an der
entsprechenden Seite. Der Hersteller beschreibt
den Effekt als Tippen auf die Schulter. Zusätzlich
tauchen LEDs die A-Säule und den oberen Teil
der Türinnenverkleidung in farbiges Licht. In der
ersten Warnstufe leuchtet es gelb, beim Passieren des Zweirads verfärbt es sich zu Rot, ist die
Gefahr vorüber wird es grün. ■
sMove 360° 2015
International Trade Fair for Connected & Autonomous Driving
Connecting Mobility Markets!
20. – 22. Oktober 2015, Messe München
11.864
Besucher aus 56 Ländern
463
Aussteller
82%
Fachbesucher
71%
Entscheider
51%
Engineering
Anteil
www.smove360.com
„Budii“ definiert die
Mensch-Maschine-Beziehung neu
Die Vision des autonomen Fahrens wird schon bald zur Realität werden und die Beziehung des
Menschen zum Automobil grundlegend verwandeln. Während in den Forschungszentren der
Automobilindustrie noch fieberhaft an technischen Lösungen gearbeitet wird, sind Vordenker
wie die Schweizer Ideenfabrik Rinspeed bereits dabei sich konkrete Gedanken zu machen,
wie der automatisierte Individualverkehr das Auto und das System Mensch-Maschine
verändern wird. Dabei muss es neben konzeptionellen Umwälzungen auch um ethische und
gesellschaftliche Fragen gehen.
B
auten bislang Roboter in den Fabriken dieser Welt
Autos lediglich zusammen, so reicht im neuen
Concept Car „Budii“ des Schweizer Auto-Visionärs Frank M. Rinderknecht die Maschine dem
Menschen nun im wahrsten Sinne des Wortes die Hand:
Wollen die Insassen im selbstfahrenden Elektromobil auf
einer kurvenreichen Landstraße oder im Gelände einfach
Spaß haben, dann übergibt ein Roboterarm ganz nach
Wunsch dem Fahrer oder dem Beifahrer das Lenkrad
und damit das Kommando. Die sensitive 7-Achs-Einheit
der Augsburger Marktführers Kuka dient aber nicht nur
als Lenksäule. Sie ermöglicht theoretisch unendlich viele
Einstellmöglichkeiten: Beim automatisierten Fahren im
64 ■ eMove
täglichen Pendler-Verkehr verstaut sie beispielsweise das
Volant raumsparend in der Mitte oder sie dient als Ablagetisch oder zuvorkommender Butler. Möglich macht
dies die einzigartige und multiredundante „Steer-byWire“-Technologie von Paravan.
Für die Automobil-Denkschmiede Rinspeed ist der Roboterarm im „Budii“ Sinnbild und Denkanstoss zugleich.
Rinspeed-Boss Rinderknecht formuliert es so – und bezieht sich dabei auf eine gemeinsame Studie mit dem
Beratungsunternehmen EY: „Beim selbstfahrenden Auto
geht es in den kommenden zwei Dekaden um mehr als
die Lösung technischer Probleme und juristischer Fragen.
Wir müssen die Beziehung zwischen Mensch
und Maschine neu definieren, aber auch Fragen
um Verantwortung, Toleranzen und Erwartungshaltungen in den Raum stellen.“ Autonomes
Fahren eröffne zweifellos die Chance den Verkehr menschenfreundlicher zu gestalten und
die Zahl der Verkehrsunfälle weltweit zu senken.
„Aber auch die beste Technik wird nicht perfekt
sein, obgleich sie fehlerfreier als der Mensch
agieren wird. Das werden wir akzeptieren müssen“, findet der Chef der Schweizer AutomobilDenkschmiede Rinspeed. „Wir sollten kein blindes, aber ein gesundes Vertrauen in die neuen
Fähigkeiten der Hard- und Software entwickeln.
ein völlig neues
bedien- und anzeigekonzept
„Künftig wird das Auto dasselbe tun wie wir: Es
wird täglich dazulernen und dadurch die komplexen Anforderungen des modernen Individualverkehrs immer besser meistern.“ Dazu wird
„Budii“ Informationen aus seiner Umwelt und die
eigenen „Erfahrungen“ sowie die anderer Fahrzeuge entlang seiner Route berücksichtigen.
Das Langzeitresultat ist ein kognitiver und intuitiver Autopilot. Wie ein solcher guter „Freund auf
Rädern“ aussehen könnte zeigen die Schweizer
der Weltöffentlichkeit auf dem Genfer Autosalon
2015 mit dem transurbanen SUV „Budii“.
Außenwelt. Dazu gehören Radar- und Vehicleto-X-Lösungen ebenso wie das automatische
Bezahlen des Parkplatzes per NFC, Handyaufladung mittels „Wireless Power Charging“, smarte
Zugangslösungen und Funkschlüssel, um das
Fahrzeug zu öffnen, zu starten und zu personalisieren. Darüber hinaus sorgen Solid State Lighting Produkte für die richtige LED-Beleuchtung
am Fahrzeug.
Den elektrisch angetriebenen Hingucker auf
Basis des BMW „i3“ konstruierte – einer langjährigen Tradition folgend – die eidgenössische
4erC GmbH, die Esoro AG kümmerte sich um
die technische Umsetzung und stellte „Budii“
auf sportliche 8-Doppelspeichen-Aluräder mit
19-Zoll Durchmesser von Borbet. Zu den Leckerbissen gehört die um 100 mm höhenverstellbare Luftfederung, die auch in Zukunft lustvolle Ausflüge abseits des Alltags ermöglicht. Ein
„TrackView“ genanntes um 70 Zentimeter ausfahrbares Teleskop auf dem Dach liefert dabei
per Sensorfusion eine genaue 3D-Vorausschau.
Es scannt mit einem Laser der Hamburger Firma
Ibeo Automotive Systems und visualisiert über
eine hochauflösende Kamera von Kappa optro
Der Budii hat
ein völlig neues
Bedien- und
Anzeigekonzept
mit zahlreichen
innovativen
Entertainment-,
Sicherheits und
Servicefunktionen.
Sein völlig neues Bedien-und Anzeigekonzept
mit zahlreichen innovativen Entertainment-, Sicherheits- und Servicefunktionen basiert auf der
Next-Generation Scalable Platform des weltweit
führenden Infotainment-Spezialisten Harman.
Die Technologien des langjährigen RinspeedHauptpartners integrieren sämtliche Features
des Robo-Cars und erwecken „Budii“ quasi zum
Leben. Das System erkennt selbstständig die Gewohnheiten und Vorlieben des Fahrers und reduziert dadurch die notwendigen Bedienschritte auf ein Minimum. So wird das Auto zu einem
lernenden, vorausschauenden Weggefährten.
Die Harman-Audiosparte steuert das PremiumSoundsystem der Marke Harman Kardon bei, so
dass „Budii“ seine Passagiere mit Musik in bester
HD-Qualität verwöhnt. Das HMI-Design gestaltete die Firma Luxoft, den Alu-Leichtbaurahmen
für das Zentraldisplay das Unternehmen Georg
Fischer Automotive. NXP sorgt mit seinen intelligenten Vernetzungstechnologien für die sichere
Verbindung des Autos und der Passagiere zur
Künftig wird das
Auto dasselbe tun
wie wir: Es wird
täglich dazulernen und dadurch
die komplexen
Anforderungen
des modernen
Individualverkehrs
immer besser
meistern.
nics die Unebenheiten des Terrains. Damit werden nicht nur Höhe und Federung entsprechend
justiert, sondern es erlaubt dem Fahrer auch
mögliche Hindernisse frühzeitig zu erkennen
und zu umfahren, sogar autonom. Ein echtes
Schmankerl für die Mobilität auf der letzten Meile: Die Entwickler integrierten zwei elektrische
Mini-Elektroroller, die auf seitlichen Schubladen
bequem aus dem Fahrzeug herausfahren.
Der innenraum - sehr komfortabel
und im lounge-style
Für einen komfortablen Zugang zum Innern
sorgt das innovative elektrische Türöffnungsund -schließsystem des Technologieführers
Kiekert, für Privatsphäre beim automatischen
Fahren ein falt- und individuell bedruckbares
Fächersystem von Zypalis. Vordere und hintere
Multifunktionspaneele des Schweizer Unternehmens Weidplas integrieren Blinker, Brems- und
Rückleuchten und halten mit ambienten Lichteffekten und Kommunikationselementen Kontakt
zu anderen Verkehrsteilnehmern. Die darin integrierten Lichtleiter und semi-transparenten Abdeckungen dieser Paneele bestehen aus PMMA
des Spezialchemiekonzerns Evonik welche mit
Sika Klebe- und Dichtungsmaterialien fixiert
wurden.
Dass E-Mobile auch sexy und emotionsgeladen
66 ■ eMove
sein können – nach Rinspeeds
Auffassung sogar sein müssen, um häufiger gekauft zu
werden – beweist „Budii“ mit
seiner wie eine Wunderkerze
funkelnden hell-anthrazitfarbenen Lackierung. Im Innenraum, den Hornschuch und
Strähle+Hess gemeinsam gestalteten, bilden silberfarbene
und mitternachtsblaue „skai“
Oberflächen aber auch das cognacfarbene Textil mit signalorangen Akzenten in Keder und
Band eine Wohlfühl-Lounge.
Boden- und Einlegeteppiche
steuerte Racemark Industries
bei, die innovative Heckablage
aus Thermoplast die Schoeller
Spinning Group. Beim gesamten Innenraumausbau legte
die Firma Mansory Hand an.
Einsteckbare Arbeitstische aus Plexiglas ermöglichen entspanntes Arbeiten während des autopilotierten Fahrens.
Die ambient beleuchteten Luftausströmer im Armaturenbrett, die Klimadusche im Dachhimmel
und die Mittelkonsole mit Cupholder und Ablagefächern für Handy mit induktiven Ladefunktionen stammen von der Dr. Schneider Unternehmensgruppe. Für wohlige Wärme im Innenraum
sorgt ein besonders effizientes elektrisches Heizsystem von Eberspächer. Somit ist sowohl die
Batterievorwärmung als auch die komfortable
Standheizungsfunktion gewährleistet. Die Bedienung erfolgt zeitgemäß per Smartwatch oder
Smartphone.
Der Blick durch das Lenkrad trifft auf den intelligentesten Uhrenaufzieher der Welt. Denn
auch das kann der Robo-Arm des „Budii“ und
erweist sich damit als wahrer Freund des Fahrzeuglenkers: Durch ausgeklügelte Bewegungen
zieht er das Uhrwerk der edlen und technologisch ausgeklügelten „Manero PowerReserve“
der Luzerner Uhrenmanufaktur Carl F. Bucherer
auf sobald die hochauflösende Kappa Kamera
im Innenraum erkennt, dass die auf dem Zifferblatt angezeigte Gangreserve zur Neige geht.
Ja, manchmal sind sie auch ein wenig verspielt
beim eidgenössischen „Think Tank“ und „Mobility Lab“ Rinspeed. ■
Die Idee des
ganzheitlichen
HMIs sieht vor,
Assistenzsysteme
und Informationen
im Fahrzeug in Relation zum Zustand
der Insassen zu
setzen.
Ganzheitliches HMI
kommt ab 2016
C
ontinental hatte bereits zu Beginn des
vergangenen Jahres die Idee eines „ganzheitlichen HMIs“ vorgestellt, das den Fahrer in die Schleife von Assistenzsystemen
und Informationsmanagement im Fahrzeug
einbezieht. Nun kann der Zulieferer mit einem
Zeitpunkt für den Einzug der Technologie in die
Serie aufwarten: „Einzelne Elemente daraus werden ab 2016 sichtbar“ erklärt Helmut Matschi.
Dem Vorstandsmitglied ist es allerdings wichtig
zu betonen, das Continental als Komponentenlieferant nur für die Bausteine sorgen könne.
Über den Umfang des Einsatzes entscheidet der
jeweilige OEM. . Eine Kamera im Innenraum erkennt etwa die Blickrichtung des Fahrers, etwa
ob er eine kritische Situation bereits im Blick hat
oder aber abgelenkt ist. Über einen Algorithmus
könne dann die Entscheidung getroffen werden,
in welcher Form zum einen Assistenzsysteme
wie etwa der Bremsassistent eingreifen und zum
anderen Warnungen an den Fahrer ausgegeben
werden. Diese Vernetzung von Fahrerzustand,
Assistenzsystemen und Informationsmanagement unterscheide das ganzheitliche HMI von
seinem statischen Vorgänger. ■
Eye tracking
technologie
I
nnovative Lichttechnologien spielen eine zunehmend wichtigere Rolle im Wettstreit der
Automobilhersteller. So kämpfen etwa BMW
und Audi bereits seit einiger Zeit um den
Laserlicht-Thron. Auch Opel mischt im Wettlauf
um die Scheinwerfertechnologie mit: Derzeit arbeiten Ingenieure aus Rüsselsheim an der „EyeTracking-Technologie“, einer adaptiven Lichttechnik, die der Blickrichtung des Fahrers folgen
soll. „Die Idee, das Licht durch die Blickrichtung
des Fahrers zu lenken und zu dosieren, verfolgen wir seit rund zwei Jahren. Je mehr wir sehen, wie attraktiv diese Technologie ist, desto intensiver treiben wir unser gemeinsames Projekt
voran“, beschreibt Ingolf Schneider, Leiter Lichttechnik bei Opel, die Zusammenarbeit zwischen
dem Entwicklungszentrum von Opel und der TU
Darmstadt Optimierte Kameraparameter und
Anpassungen des Eye-Tracking-Algorithmus
machen die Technologie nun möglich. Bei Dämmerung und Dunkelheit tastet die Kamera mit
Infrarot-Sensoren an den Rändern und Fotodioden in der Mitte das Auge des Fahrers mehr als
50 Mal pro Sekunde ab. Dank der im Laufe des
Projektes kontinuierlich beschleunigten Datenaufbereitung und -weiterleitung reagieren die
Scheinwerferstellmotoren quasi in Echtzeit, so
Opel. Problematisch sei hingegen das ganz natürliche Springen des Auges. Die Scheinwerfer
dürfen schlicht nicht jeder Bewegung des Auges
folgen. „Deshalb haben wir einen ausgeklügelten Verzögerungsalgorithmus entwickelt, der für
eine fließende Führung des Lichtkegels sorgt“,
erläutert Ingolf Schneider. „Und das Beste dabei
ist, dass der Eye-Tracker nicht jedes Mal neu kalibriert werden muss. So können sich Menschen
jeder Größe hinters Lenkrad unserer Autos setzen und das System funktioniert bei allen problemlos.“ Falls der Fahrer vom Verkehrsgeschehen
abgelenkt sein sollte, werde es in Fahrtrichtung
nicht etwa dunkel, heißt es beim Autobauer. Das
Abblendlicht gewährleiste als Orientierungsund Positionslicht immer und überall ein ausreichendes Maß an Ausleuchtung. ■
Glas
für Batterieelektrode
Heutige Lithium-Ionen-Batterien sind gut, aber nicht gut genug, falls unser künftiges
Energiesystem auf elektrischen Strom abstützt. Chemiker und Materialforscher der ETH
Zürich haben nun ein Material entwickelt, das als Elektrodenmaterial in Lithium-IonenBatterien die Kapazität und Energiedichte heutiger Batterien massiv erhöhen dürfte.
E
nergieexperten betonen es schon eine Weile immer wieder aufs Neue: In Zukunft werden wir viel
mehr (sauberen) Strom brauchen, um fossile Energieträger zu ersetzen und den CO2-Ausstoss zu
verringern. So sollen beispielsweise anstelle von benzinbetriebenen Autos Elektrofahrzeuge auf unseren
Strassen verkehren. Doch damit Elektrofahrzeuge grosse Reichweiten oder Handy-Batterien möglichst lange
Akkulaufzeiten erreichen, braucht es mehr und bessere
Batterien. Auch beim Umstieg auf erneuerbare Energiequellen spielen Speicher eine wichtige Rolle, um überschüssigen Strom aus Wind- oder Solarenergieanlagen zu
lagern und Schwankungen bei der Energiebereitstellung
auszugleichen.
Die Forschung sucht deshalb fieberhaft nach neuen Materialien, die bei gleichem Volumen und Gewicht eine
höhere Energiedichte und mehr Ladekapazität aufweisen
als die heutigen Lithium-Ionen-Batterien. Diese liefern
68 ■ eMove
unseren Smartphones, Elektroautos und Laptops zuverlässig Strom, können aber mit den wachsenden Anforderungen an Batterien nicht mithalten. «Was wir brauchen,
sind neue Materialien und eine komplett neue Chemie
um sichere, bessere und langlebigere Batterien zu entwickeln», fasst Semih Afyon, wissenschaftlicher Mitarbeiter
am Institut für Elektrochemische Materialien, die Grundidee der Batterieforschung zusammen.
Glaspartikel statt Kristalle
ETH-Wissenschaftler unter der Leitung von Semih Afyon
und des emeritierten Chemieprofessors Reinhard Nesper
sind diesbezüglich nun fündig geworden. In mehrjähriger Forschungsarbeit sind sie auf ein Material gestossen,
das die Batterieleistung verdoppeln könnte. Dabei handelt es sich um ein Vanadat-Borat-Glas, das die Forscher
als Kathodenmaterial verwenden, wie sie kürzlich in der
Fachzeitschrift «Scientific Reports» berichteten.
Das Material besteht aus Vorläufersubstanzen von Vanadiumpentoxid (V2O5) und Lithium-Borat (LiBO2), das überdies mit reduziertem Graphitoxid (RGO) beschichtet wurde, das die Leistung des Materials als Elektrode verbessert.
Die Forscher verwendeten eine vanadiumbasierte Verbindung, weil es von Vanadium zahlreiche Oxidationsstufen gibt. Vanadiumpentoxid beispielsweise kann in
kristalliner Form drei positiv geladene Lithium-Ionen aufnehmen – dreimal mehr als Lithium-Eisen-Phosphat, das
in heutigen Kathoden verwendet wird.
Allerdings kann kristallines Vanadiumpentoxid nicht alle
der eingelagerten Lithium-Ionen freigeben und es lässt
nur wenige stabile Lade-Entlade-Zyklen zu. Denn beim
Laden dringen die Lithium-Ionen in das Kristallgitter ein,
sodass die Elektrodenpartikel insgesamt anschwellen, nur
um zu schrumpfen, sobald die Ionen die Partikel verlassen.
Dies kann dazu führen, dass sich die Struktur des Elektrodenmaterials verändert und Kontakte verloren gehen.
Die Forscher mussten deshalb eine Lösung dafür finden,
damit das Elektrodenmaterial bei maximierter Kapazität
seine Struktur beibehält. So kamen sie auf die Idee, statt
einer kristallinen Form ein Vanadium-«Glas» zu verwenden. Glas hat eine sogenannt amorphe Struktur, in der
sich die Atome nicht wie in einem Kristall in einem regelmässigen Gitter anordnen, sondern in einem wilden
Durcheinander.
Kostengünstige und einfache Produktion
Um das Material für die Batteriekathode herzustellen,
vermengten die Wissenschaftler pulverförmiges Vanadiumpentoxid mit glasbildenden Boraten. «Das aus dieser
Mischung resultierende Glas ist ein neuartiges Material,
im Endeffekt also weder Vanadiumpentoxid noch Lithium-Borat» sagt der Forscher. Vanadium (V5+) sei dennoch der aktive Stoff, der die Lithium-Ionen beim Entladen der Batterie aufnehme.
Die Forscher schmolzen das Pulver bei 900°C und kühlten
die Schmelze so rasch als möglich ab. Dabei entstanden
hauchdünne Glasplättchen, welche vor ihrer Verwendung wieder zu Pulver zerstossen wurden, um die Oberfläche zu vergrössern und Porenraum zu schaffen. «Ein
grosser Vorteil des Vanadat-Borat-Glases ist seine einfache und kostengünstige Herstellung», betont Afyon. Das
erhöhe die Chancen für eine industrielle Anwendung.
Um eine leistungsfähige Elektrode zu erzeugen, beschichtete der Forscher das Vanadat-Borat-Pulver zudem
mit reduziertem Graphitoxid (RGO). Dieses erhöht einer-
seits die Leitfähigkeit und schützt andererseits die Elektrodenpartikel. Es behindert die Elektronen und LithiumIonen bei ihrem Transport durch die Elektrode jedoch
nicht.Aus dem neuen Material gestaltete Afyon schliesslich die Kathode, die er in Prototypen von Knopfzellenbatterien einsetzte.
Bis zu zweimal mehr Strom
Zu Testzwecken unterzog der Forscher diese Prototypen
zahlreichen Lade-Entlade-Zyklen. Bei ersten Versuchen
mit Vanadat-Borat-Elektroden, die nicht mit RGO beschichtet wurden, fiel die Entladekapazität nach 30 Lade-Entlade-Zyklen drastisch ab, sobald die gespeicherte
Ladungsmenge auf 400 Milliampere pro Gramm (mA/g)
erhöht wurde. Mit RGO-Beschichtung hingegen blieb die
Kapazität auch bei ziemlich hohen Stromraten über 100
Lade-Entlade-Zyklen stabil.
Eine Batterie mit einer RGO-beschichteten Vanadat-Borat-Elektrode verfügte über eine Energiedichte von rund
1000 Wattstunden pro Kilogramm. Sie erreichte eine Entladekapazität, die deutlich über 300 mAh/g (Milliamperestunden pro Gramm) lag. Anfänglich lag diese sogar bei
400 mAh/g, verringerte sich allerdings im Lauf der LadeEntlade-Zyklen.
«Diese Energie würde dennoch reichen, um ein Handy
eineinhalb Mal bis doppelt so lange mit Strom zu versorgen wie heutige Lithium-Ionen-Akkus», schätzt Afyon.
Auch könnte dies die Reichweite eines Elektroautos um
das Eineinhalbfache vergrössern. Noch sind diese Werte
allerdings rechnerischer Natur.
Patent und Weiterentwicklung
Die Forscher haben ihr neues Material bereits zum Patent
angemeldet. Für dessen Entwicklung arbeiteten sie zudem
mit der Industrie zusammen. Bis sich ein neues Prinzip am
Markt durchsetze, würden wohl 10 bis 20 Jahre vergehen.
Die guten Ergebnisse, die die Forscher mit Vanadat-Borat-Glas erzielten, ermutigten sie zu weiterer Forschung.
Ein Konsortium unter Jennifer Rupp, Professorin für Elektrochemische Materialien, in dem Afyon Projektleiter ist,
arbeitet an einer neuartigen Feststoff-Batterie. In diesem
System wird die Vanadat-Borat-Elektrode schon eingesetzt und geprüft. Nun seien sie daran, das System zu optimieren. Insbesondere die Zahl der Lade-Entlade-Zyklen
müsse noch stark erhöht werden, was mit einer besseren
Auslegung der Batterie und der Elektrode sowie alternativen Beschichtungen anstelle von reduziertem Graphitoxid erreicht werden könne, sagt Afyon. ■
Sichere
Lithium-Ionenbatterie
aus Keramik
Dr. Chih-Long Tsai,
Wissenschaftlicher
Mitarbeiter am
Jülicher Institut für
Energie- und Klimaforschung (IEK-1),
mit KeramikElektrolyt.
Bild: Forschungszentrum Jülich
F
eststoff-Lithium-Ionen-Akkus gelten als
sichere Batterien der Zukunft. Der Ersatz
des flüssigen Elektrolyten durch einen
Feststoff ermöglicht hohe Energiedichten und entschärft Probleme wie Auslaufen,
Überhitzen, Abbrand und Giftigkeit, mit denen
heutige Lithium-Ionen-Akkus immer wieder zu
kämpfen haben. Jülicher Wissenschaftler haben
nun eine Zelle vorgestellt, die im Labormaßstab
schon erstaunlich gut funktioniert. Besonderes
Augenmerk lag dabei auf der Verbesserung der
Grenzfläche zwischen festem Elektrolyt- und
Elektrodenmaterial, eine der größten Herausforderungen bei der Optimierung für praktische
Anwendungen wie die Elektromobilität.
Die Jülicher Feststoff-Lithium-Ionenbatterie hat
es in sich, auch wenn man ihr Potenzial nicht unbedingt auf den ersten Blick erkennt. Die Zelle
wurde im Labor über 350-mal entladen und wieder aufgeladen. Sie ist der Vorläufer einer neuen
70 ■ eMove
Generation von Lithium-Ionen-Akkus, in denen anstelle der brennbaren und oft
giftigen Flüssigkeiten ein
fester Elektrolyt zum Einsatz kommt. Diese Bauweise bringt viele Vorteile mit
sich: „Die Zellen können bei
Unfällen und Fehlern nicht
in Brand geraten und nicht
auslaufen. Sie könnten eine
deutlich längere Lebensdauer haben und sind auf
jeden Fall weniger temperaturempfindlich“, erläutert
Prof. Olivier Guillon vom
Jülicher Institut für Energieund Klimaforschung.
Lithium-Ionenbatterien
sind insbesondere für mobile Anwendungen wie
tragbare Elektrogeräte und
Fahrzeuge die erste Wahl.
Grund ist in erster Linie ihre
hohe Energiedichte. „Mit
Feststoff-Lithium-Ionenbatterien lässt sich die Energiedichte noch deutlich steigern, denn die Zellen lassen
sich übereinander stapeln“,
so der Leiter des Bereichs
Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren
(IEK-1). Anders als herkömmliche Akkus mit
Flüssig-Elektrolyt benötigen die unbedenklichen und mechanisch unempfindlichen Festkörper-Batterien keine platzraubenden Kühl- und
Schutzvorrichtungen. Selbst die unvermeidlich
auftretenden Stöße und Vibrationen bei Anwendungen im Automobilbereich verkraften sie
ohne aufwendige Stützkonstruktionen, die für
konventionelle Flüssigzellbatterien erforderlich
sind.
Spezialkeramik als Elektrolyt
Aufgabe des Elektrolyten ist es, Lithium-Ionen
während des Entladens von der Anode zur Kathode zu leiten und die beiden Pole gleichzeitig
elektrisch zu isolieren. Anstelle einer Flüssigkeit
kann auch ein Festkörper diese Funktion übernehmen. Dafür geeignete Materialien weisen
Leerstellen in ihrer atomaren Gitterstruktur auf.
Lithium-Ionen können sie besetzen und sich so
„hüpfend“ durch den Festkörper bewegen.
„Der Mechanismus läuft allerdings etwas langsamer ab als die Diffusionsvorgänge innerhalb
eines flüssigen Elektrolyten. Das erhöht den Widerstand für den Ionentransport, was die abrufbare Leistungsdichte der Batterie verringert“, erläutert Dr. Sven Uhlenbruck. „Diese schlechtere
spezifische Leitfähigkeit lässt sich aber im Prinzip durch die Ausführung des Elektrolyten als
dünne Schicht ausgleichen. Unser Ziel ist es, die
Dicke des Feststoffelektrolyten auf wenige Mikrometer zu reduzieren, während die Elektroden
in konventionellen Zellen mit Flüssig-Elektrolyt
rund 30 Mikrometer auseinander liegen“, erklärt
der Jülicher Physiker.
Grenzfläche im Fokus
Eine größere technische Schwierigkeit stellt dagegen die Gestaltung der Grenzfläche zwischen
den festen Elektroden und dem ebenfalls festen Elektrolyten dar. Einen flüssigen Elektrolyten können feinstrukturierte Elektroden wie ein
Schwamm aufnehmen. Doch zwei angrenzende
Festkörper lassen sich nicht so einfach lückenlos
miteinander verbinden. Der Übergangswiderstand zwischen Elektroden und Elektrolyt fällt
entsprechend höher aus. „Durch Abstimmung
der Herstellungsverfahren ist es uns gelungen,
den Gesamtinnenwiderstand der Zelle von 20
Kiloohm auf 2 Kiloohm pro Quadratzentimeter
zu reduzieren“, berichtet Sven Uhlenbruck. Die
Forschung geht weiter. Ziel ist es, durch Verringerung der Elektrolytdicke die Werte heutiger
Lithium-Ionenbatterien von 50 Ohm pro Quadratzentimeter zu erreichen, wobei die Energiedichte aufgrund der Materialeinsparung dann
deutlich höher ausfallen dürfte. ■
Kevlar soll Akkus
schlanker und sicherer
machen
D
ie Universität von Michigan hat eine neue Technik vorgestellt, mit der Brände durch fehlerhafte
Akkus in Zukunft verhindert werden sollen. Mit
aus Kevlar extrahierten Nanofasern wird dabei
eine Sperre zwischen den Elektroden eines Lithium-Ionen-Akkus geschaffen, um unerwünschte Stromflüsse
zu verhindern. Im Gegensatz zu ähnlich stabilen Materialien wie Nanotubes aus Kohlenstoff habe Kevlar isolierende Eigenschaften und eigne sich daher als wirksame
Barriere zwischen den Elektroden, erläutern die Wissenschaftler ihr Konzept. Das Material könne in sehr dünnen
Schichten verarbeitet werden. Das biete die Möglichkeit,
die Größe des Akkus ohne Leistungsverlust zu reduzie-
Ionenleitung durch
Festkörper-Struktur mit Leerstellen.
Bild: Forschungszentrum Jülich
ren, oder die Kapazität bei gleichbleibender Größe zu
erhöhen. Die große Hitzebeständigkeit von Kevlar könne
zusätzlich für mehr Sicherheit sorgen. Selbst bei einem
Brand bestünde eine hohe Chance, dass die isolierende
Schicht nicht zerstört wird. Kurzschlüsse in Lithium-Ionen-Batterien können auftreten, wenn sich zu große Löcher in der Membran bilden, die die Elektroden voneinander trennt. In diesem Fall wandern die Lithium-Atome
direkt zur benachbarten Elektrode und lösen so einen
Kurzschluss aus. Dies führte mutmaßlich im Jahr 2013 zu
Bränden in mehreren Boeing 787 (Dreamliner), was die
FAA wiederum dazu veranlasste, ein Flugverbot für die
Großraumflugzeuge zu verhängen.
Das vom Forscherteam um Ann Arbor gegründete Unternehmen Elegus Technologies soll die im Labor erschaffene Barriere zur Marktreife führen. Die Massenproduktion
werde im vierten Quartal 2016 beginnen. Derzeit hätten
bereits 30 Firmen ein Muster des Materials bei Elegus
Technologies angefragt. ■
ckung weist einen neuen Weg für die Produktion leichter Stahllegierungen auf“, so Sang-Heon
Kim und seine Kollegen vom Institute of Ferrous
Technology in Pohang in ihrer Überzeugung. ■
Mit der 1,2 m2 großen, transparenten
Dachscheibe aus
dem Leichtbauwerkstoff Polycarbonat lassen sich
im Vergleich zu Glas
Gewichtseinsparungen von bis zu
50% erzielen.
Panoramadach mit
Infrarot-Absorption
D
as Dachsystem der dritten Generation
des Smart Fortwo kann Sonnenenergie
absorbieren. Damit soll sich der Fahrzeuginnenraum weniger aufheizen. Die 1,2
Quadratmeter große, transparente Dachscheibe
aus dem Leichtbauwerkstoff Polycarbonat liefert
Webasto. Verantwortlich für die Infrarot-Absorption sind in das Polycarbonat integrierte InfrarotAbsorber - und zwar schon im Granulat, aus dem
die Scheiben gefertigt werden. Erstmals kommt
das Produkt Makrolon AG2677 von Bayer MaterialScience in der farb- und temperaturstabilen,
wärmeabsorbierenden Farbe 771079 im neuen
Smart Fortwo zum Einsatz, erklärt Webasto. Der
Werkstoff Polycarbonat ist extrem schlagzäh,
witterungsbeständig und sehr leicht. Im Vergleich zu Glas lassen sich Gewichtseinsparungen
von bis zu 50% erzielen, wie Webasto erläutert.
Die Kunststoffscheibe im neuen Smart Fortwo
wiegt 9,8 Kilogramm. ■
fester als
titanlegierung
W
issenschaftler in Südkorea haben ein
neues Verfahren entwickelt, ein stabiles und leichtes Stahl herzustellen.
Der neue Werkstoff soll im Gegensatz
zu herkömmlichen Stählen leichter, gut verformbar und zudem stabiler als Titanlegierungen
sein. Ein nachträgliches Aufheizen einer zuvor
einmal aufgeheizten Mixtur soll dem Werkstoff
zusätzlich Stabilität verleihen. „Unsere Entde-
72 ■ eMove
Bindemittel für
Naturfaser
Verbundwerkstoffe
B
ASF führt mit „Acrodur“ Power 2750 X ein
neues Bindemittel in den Markt ein. Das
Produkt kommt bei der Fertigung von
Naturfaser-Verbundwerkstoffen für automobile Leichtbau-Anwendungen wie Türinnenverkleidungen oder Ablagen zum Einsatz. Als
emissionsarme Alternative zu formaldehydbasierten Reaktivharzen soll Acrodur Power 2750
X Bauteilen eine hohe mechanische Stabilität
verleihen. Gleichzeitig kann das Produkt thermoplastisch verarbeitet werden und ermöglicht
laut BASF, anders als bei gängigen thermoplastischen Bindemitteln auf Polypropylen-Basis, in
Leichtbauteilen einen bis zu 75-prozentigen Anteil von Naturfasern. ■
hinterachsgetriebequerträger aus
polyamid
C
ontiTech hat erstmals einen Getriebequerträger aus dem glasfaserverstärktem Polyamid BASF Ultramid für die Hinterachse
entwickelt. Im Vergleich zu Ausführungen
aus Aluminiumdruckguss ist die neue Variante
rund 25% leichter. „Der neue Hinterachsgetriebequerträger ist ein Meilenstein in der Anwendung von Polyamiden im Fahrwerksbereich
und hat das Potenzial, einen neuen Trend in der
Automobilbranche zu setzen“, sagt Kai Frühauf,
Geschäftsbereichsleiter bei ContiTech Vibration Control. Der Hinterachsgetriebequerträger
kommt in den Fahrzeugausführungen von Mercedes-Benz mit Allradantrieb – mit Ausnahme
der AMG-Fahrzeuge – zum Einsatz. ■
Forscher steigern
Energiedichte von
Lithiumspeichermaterialien
Neues Speichermaterial
mit (links) und ohne
Lithium (rechts).
Optimiertes Speicherprinzip und neues Material sorgen für höhere Speicherdichte von Lithium in Batterien
E
in interdisziplinäres Forscherteam des Karlsruher
Instituts für Technologie (KIT) forciert die Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien: Die Wissenschaftler haben ein neues Kathodenmaterial,
basierend auf einem neuen Speicherprinzip entwickelt,
das deutlich höhere Energiespeicherdichten als bisher
bekannte Systeme bietet. Für Geräte wie Laptops, Handys, Kameras oder Elektroautos ist sie momentan unersetzlich - die Lithium-Ionen-Batterie. Ziel der derzeitigen
Forschung ist insbesondere, höhere Speicherdichten für
Lithium zu erreichen, um damit mehr Energie in einer
Batterie speichern zu können. Darüber hinaus sollte die
Lithiumspeicherung schnell von statten gehen, um auch
Geräte mit hohen Leistungsanforderungen versorgen
zu können. Dafür ist es erforderlich, ein detailliertes Verständnis der elektrochemischen Vorgänge zu erarbeiten
und Komponenten der Batterie neu zu entwickeln.
Die bisher verwendeten Materialien basieren auf einer
Einlagerung von Lithium in kleine Hohlräume (so genannte Zwischengitterplätze) - einer Wirtsstruktur, welche in der Regel aus Metalloxiden besteht. Diese Methode funktioniert gut, allerdings sind die damit erzielbaren
Speicherdichten begrenzt, da das Lithium nicht besonders dicht in der Struktur gepackt werden kann. Auch
ist die Einlagerung von mehr als einem Lithium-Ion pro
Formeleinheit in der Regel nicht möglich, da die Struktur
dann nicht mehr stabil ist und zerfällt. Wünschenswert
wäre es deshalb, Lithium deutlich dichter in eine stabile
Struktur zu packen und die bisherigen Obergrenzen zu
überwinden.
Eine Forschungsgruppe um Professor Maximilian Ficht-
ner und Dr. Ruiyong Chen hat nun am KIT ein neues Speicherprinzip und ein darauf basierendes Material vorgestellt, welches die reversible Einlagerung von bis zu 1,8
Li pro Formeleinheit erlaubt. Mit einem Material der Zusammensetzung Li2VO2F wurden Speicherkapazitäten
von bis zu 420 mAh/g, bei 2,5 V mittlerer Spannung gemessen. Durch die vergleichsweise hohe Dichte des Materials ergibt das eine Speicherkapazität von bis zu 4600
Wh/L, bezogen auf das Aktivmaterial.
Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Materialien
wird in dem neuen System das Lithium nicht mehr auf
Zwischengitterplätzen, sondern direkt auf den Gitterplätzen einer kubisch dichtesten Packungsstruktur gespeichert, wodurch die deutlich höheren Packungsdichten
erreicht werden.Überraschenderweise sind die LithiumIonen sehr mobil in dieser Struktur und sie können leicht
in das Gitter ein- und wieder ausgebaut werden. Dabei
nimmt das Vanadium zwei Ladungen auf oder gibt sie
wieder ab, während das Gitter insgesamt überraschenderweise stabil bleibt – ein Novum bei solchen Speichermaterialien. Die Struktur besitzt eine hohe Defektmobilität, sodass sich das Gitter selbst stabilisieren kann.
„Die hohe Stabilität der Struktur bei gleichzeitig hoher
Defektmobilität, verbunden mit einer sehr kleinen Volumenänderung von nur 3% ist das eigentlich Ungewöhnliche an diesem neuen System. Das Speicherprinzip
scheint zudem auf andere Zusammensetzungen übertragbar zu sein. Mit anderen Verbindungen ähnlicher
Struktur messen wir derzeit sogar noch höhere Energiedichten als mit dem auf Vanadium basierenden System“,
so Forschungsgruppenleiter Maximilian Fichtner. ■
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