Elektrisches Fahren (und die LKWs?)

Noch vor 10 Jahren war das sogenannte „elektrische Fahren“ reines Science-Fiction. Dann im Dunstkreis von Ölpreisexplosion (2008) sowie der sich immer deutlicher zeigenden Klimaerwärmung wurde plötzlich ganz eifrig über Elektroautos diskutiert.

Aber der Durchbruch gelang den „Elektrischen“ ganz woanders: Still und heimlich haben sich im Fahrradsektor die sogenannten Pedelecs durchgesetzt. Hier hat die Technologie in wenigen Jahren einen ausgereiften Stand erreicht, der leider beim PKW und erst recht beim LKW noch lange nicht in Sicht ist. Aber es gibt Ideen, die wir hier kurz vorstellen möchten.

Pedelecs

Sogenannte Pedelecs sind Fahrräder mit elektrischem Hilfsmotor. Der Hilfsmotor läuft nur dann, wenn auch gleichzeitig die Pedale getreten werden (deswegen die Bezeichnung „Pedelec“).

Fahrrad_Pedelec

Erreicht der Radfahrer eine Geschwindigkeit von 25km/h, dann schaltet der Hilfsmotor ab. Auf der Ebene oder bergab sind dann per Muskelkraft durchaus deutlich höhere Geschwindigkeiten möglich. Den großen Vorteil entfaltet der Hilfsmotor (obwohl er nur 250Watt leistet) am Berg. Selbst ein schlechtes Pedelec fährt am Berg dem geübten Sportler davon. Insgesamt gesehen ermöglicht das Pedelec eine unkomplizierte anstrengungsfreie Reise auch in bergigem Gelände. Mit dem Aufkommen des Lithium-Ionen-Akkus trat das Pedelec seinen Siegeszug an. Heute sind Reichweiten von jenseits der 100km möglich. Mehr Kilometer pro Tag ist nur für ganz wenige Menschen notwendig. In diesem Fall könnte man ja auch an einen Zweitakku denken.

Warum funktioniert das System bei Pedelecs super aber eher schlecht als recht bei PKWs?

Bei der Beantwortung dieser Frage spielt die sogenannte Energiedichte eine ganz entscheidende Rolle. Die Energiedichte beschreibt wie schwer ein Energiespeicher sein muss um eine bestimmte Menge Energie aufzunehmen zu können. Schauen wir uns folgende Tabelle (siehe Wikipedia) an:

Energieträger Energiedichte [MJ/kg] Energiedichte [MJ/Liter] Gewicht, das der Energie von 10 Litern Diesel (387 MJ) entspricht
Diesel 43 38,7 9 kg
NiCd-Akku 0,14 2764,3 kg
Li-Ionen-Akku 0,65 595,4 kg

Wir stellen fest, dass wir für die Energie von 10 Litern Diesel einen herkömmlichen (NiCd-)Akku mit einem Gewicht von gut 2,7 Tonnen benötigen würden. Mit einem Lithium-Ionen-Akku wären dies aber nur noch knapp 600kg.

Für das Fahrrad brauchen wir keine 10 Liter Diesel, sondern nur einen Bruchteil davon. Wenn der 250Watt-Motor eine Stunde lang arbeiten soll, dann braucht er eine Kapazität von 0,25kWh, was wenigen kg eines Li-Ionen-Akkus entspricht. Üblich sind bei Pedelecs inzwischen ca. 0,4kWh (=400Wh) was einem Gewicht von ca. 5kg und einer Laufleistung von ca. 100 Minuten entspricht. Da man (meistens) nicht ständig bergauf fährt, halten die 5kg Akku-Gewicht oftmals bis an die 100 km tatsächlich zurückgelegter Strecke. Wir sehen aber auch: Wenn wir nun 100 Minuten ausschließlich bergauf fahren würden, dann würden wir mit der gleichen Akku-Ladung vermutlich nur ca. 20 km weit kommen. Der Unterschied im Energieverbrauch zwischen Bergfahrt und Flachlandfahrt ist enorm. Dies gilt dann aber auch für Elektroautos.

Wir stellen fest, dass 5 kg Zusatzgewicht uns einen sehr großen Nutzen beim Radfahren bringen kann.

Die zusätzlichen 10kg (5kg Akku + 5kg Motor) schlagen trotzdem nur zu ca. 10% auf das Gesamtgewicht auf. Beim Gesamtgewicht müssen wir natürlich die Ladung (also den Fahrer) mitrechnen.

In welchen Fällen ist ein Pedelec sinnvoll?

Aus eigener Erfahrung wissen wir, dass das Pedelec sich sehr gut insbesondere zum Einkaufen (und dann insbesondere in der Stadt wo es wenige Parkplätze gibt) eignet. Das Mitnehmen von Einkaufsgütern (sofern gut verstaubar) macht sich beim Fahren nur wenig bemerkbar. Natürlich leert sich der Akku dadurch etwas schneller, aber wer fährt schon 100km zum Einkaufen?

Die 100km Reichweite wiederum kann man gut ausnutzen z. B. beim gemütlichen Cruisen bei einer Ganz- oder Mehrtagestour.

Die einzigen Nachteile des Pedelecs sind noch der recht hohe Preis und die leider noch nicht allzu große Langlebigkeit der Akkus. Hier gibt es noch Verbesserungspotential. Durch die hohen Absatzzahlen von Pedelecs wird sich demnächst noch einiges verbessern. Getrieben wird diese Entwicklung insbesondere durch Asien, wo die Umweltverschmutzung das Moped immer mehr aus den Städten vertreibt.

Wer schon mal mit einem Pedelec unterwegs war, der wird seine Vorzüge zu schätzen wissen und wird es gar nicht mehr gern abgeben wollen.

Wir kennen Personen, die ihren privaten PKW zugunsten eines Pedelecs abgeschafft haben. Die Aussage war: „Wenn ich dann doch mal ein Auto brauche, dann hole ich mir eins aus dem Carsharing-Pool“.

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Elektroautos

Kommen wir zu den Elektroautos. Diese tun sich aktuell noch recht schwer mit der Marktdurchdringung. Schauen wir zurück auf die eingangs erwähnte Tabelle, so stellen wir fest, dass wir für die Energie von 10 Litern Diesel einen Li-Ionen-Akku von  ca. 600kg Gewicht benötigen. Mit 10 Litern Diesel kommt ein PKW mal gerade zwischen 100 und 200km weit. Das ist uns eigentlich zu wenig. Um die Reichweite von einigen hundert Kilometern zu erreichen müssten wir tonnenschwere Akkus im Auto haben oder aber einen Kompromiss eingehen:

Elektrisches Fahren Elektroauto elektrische LKWsDer Twizy z.B. ist zwar kein voll alltagstaugliches Auto, aber wer schon mal neben ihm an der Ampel gestanden hat, der weiß, dass er im Spurt unschlagbar davon zieht!

 

 

 

Alltagstaugliche Elektro-Autos wie etwa ein Tesla S gibt es zwar schon; sie sind jedoch im Moment noch sehr teuer und sehr schwer (Tesla S: 2108kg).

Die Alltagstauglichkeit wird es auf dem Land schwer haben, zumal die niedrigen Treibstoffpreise, die wir im Moment (Sommer 2016) haben, keinen echten wirtschaftlichen Vorteil für Elektroautos  erkennen lassen.

Das Elektroauto wird sich jedoch unter mehreren möglichen Szenarien dennoch durchsetzen können:
  1. In der Akku-Technologie findet ein weiterer (im Moment aber nicht erkennbarer)  Quantensprung bei der Energiedichte statt, sodass dann bezahlbare Akkus mit 500km Reichweite bei z.B. nur 100kg Gewicht möglich werden.
  2. Umweltauflagen verbannen den Verbrennungsmotor aus den Innenstädten.
  3. Es kommt zu einer neuen Ölkrise.

Szenario 1 und 3 sind im Moment nicht erkennbar, Szenario 2 jedoch schon.

Vielleicht wird sich das Elektroauto als Zweitwagen für Kurzstrecken durchsetzen. Vielleicht wird auch die Hybridtechnologie das Rennen machen, ein Verbrenner für Langstrecken und Elektroantrieb für die Innenstädte. Warten wir’s ab. Wir werden sehen, ob sich der Elektromotor auch beim PKW durchsetzen kann.

Wenn die Politik hilft, kann aber alles viel schneller gehen. Norwegen plant z.B. ernsthaft, den Verkauf von Neuwagen mit Diesel- oder Benzinmotor bis zum Jahr 2025 zu verbieten. Siehe dazu auch Huffingtonpost vom 19.03.2016 oder Heise.de vom 06.06.2016.

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Elektrifizierte LKW

Hier tut sich der Elektroantrieb in der Tat sehr schwer. Anstelle der heute üblichen 800 bis 1000Liter Diesel müsste ein solcher LKW eine (Lithium-Ionen-)Batterie von ca. 50 bis 60 Tonnen Gewicht mitführen. Abgesehen davon, dass nur 40 Tonnen zulässig sind, wäre dann gar keine Nutzlast mehr möglich. Dementsprechend führt die Akku-Technik für große LKWs auf langen Strecken in eine Sackgasse. Das Mitführen eines Stromspeichers in Akku-Technik wird auch mittelfristig für Langstrecken-LKWs wohl nicht möglich werden. Wenn man sich die Nummernschilder derjenigen LKWs anschaut, die durch Berndorf rauschen, so dürften die allermeisten der 40-Tonner auf langen Strecken unterwegs sein.

Es gibt allerdings erste Ansätze von Batteriebetriebenen  LKWs im Lieferverkehr auf kurzen Strecken und mit maximal 18 Tonnen. Ein Projekt der Hochschule Fulda untersucht aktuell die Möglichkeiten in einem Modellprojekt, siehe dazu auch den Bericht aus  FOCUS Online. Das Projekt EMOLSE2020 soll klären ob ein wirtschaftlicher Betrieb von Akku-betriebenen LKWs sinnvoll ist.

Quelle: YouTube

 

Oberleitungs-LKW

Aber es gibt auch andere Ideen. Schon vor vielen Jahrzehnten gab es in den Städten sogenannte O-Busse, man findet sie heute noch in Österreich, der Schweiz und in einigen LänderOsteuropas.

OBus_CO-Busse sind gebunden an die Oberleitung und somit sehr eingeschränkt in ihrem Aktionsradius.

In Deutschland findet man sie heute nicht mehr.

 

 

 

Eine neue Idee ist, die Vorteile der O-Busse mit denen eines Diesel-LKWs zu kombinieren. Ein Dieselmotor treibt einen Generator an, der wiederum die Räder antreibt. Steht nun eine Oberleitung zur Verfügung, so wird sich einfach eingeklinkt. Der LKW kann also mit Hilfe des Diesels beliebige Zielorte erreichen. Auf einer elektrifizierten Autobahn kann er dann elektrisch fahren.

Siemens hat diese Technologie entwickelt. Weitere Informationen von Siemens finden Sie auch hier und hier.

Zur Zeit werden erste Teststrecken in Kalifornien, in Schweden und in Ostdeutschland gebaut.

Quelle: youtube

Wie auf dem Video zu sehen ist die Technologie komplizierter als bei der „Eisenbahn“. Bei der „Eisenbahn“ fließt der Strom über die Eisenräder und die (natürlich geerdeten) Eisenschienen wieder zurück. Es wird also nur ein einpoliger Stromaufnehmer zur Oberleitung benötigt.

Da der LKW Gummiräder hat, muss der Strom über die Oberleitung zurück fließen. Es ist also ein doppelter Stromaufnehmer notwendig. Möglicherweise ist diese Technologie aber beherrschbar.

Als großer Nachteil wird die notwendige Elektrifizierung genannt. Es sind große (finanzielle) Anstrengungen notwendig um entsprechende Strecken zur Verfügung zu stellen.

Bei den zur Zeit günstigen Dieselpreisen wird sich diese Technologie im Moment wohl kaum durchsetzen können.

Bei der nächsten Ölkrise wäre es allerdings schon ganz gut, wenn man dann eine ausgereifte Alternative vorweisen könnte.

Wir werden sehen, ob sich dies Technologie durchsetzen wird.

Aber: An dieser Technologie scheint doch tatsächlich etwas dran zu sein, denn auch bei uns in Hessen wird bis Ende 2018 ein erster  Streckenabschnitt (zunächst 12km) entsprechend umgerüstet werden. Hier soll die Technologie dann im realen Straßenverkehr getestet werden.

Nach aktuellen Informationen soll die erste ca. 15km lange Teststrecke in Hessen auf der A5 zwischen Darmstadt und Frankfurt (genauer gesagt zwischen Weiterstadt und Zeppelinheim) gebaut werden und in 2018/19 in Betrieb gehen.

Kein Interesse haben wir allerdings daran, nun auch Berndorfs Ortsdurchfahrt mit einer Oberleitung zu „verkabeln“. Wenn überhaupt, dann bitte nur auf einer Ortsumfahrung!

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last revised: 2017-02-02

Berndorf ohne Autobahn