Elektrofahrzeuge: Geschichte und Zukunft

Elektrofahrzeuge sind nicht neu und Tesla ist nur eine von vielen Marken, die den Traum von Elektromobilität verfolgt haben.

Ein Elektrofahrzeug oder Elektrofahrzeug ist jedes Fahrzeug, das elektrische Energie zum Antrieb verwendet. Dieser Strom könnte aus einer Vielzahl von Quellen stammen, solange er elektrisch ist.

Der Einsatz von Strom macht Autos leichter zu fahren, umweltfreundlicher, leiser und insgesamt komfortabler für die ganze Familie.

Dieser Beitrag wirft einen genaueren Blick auf Elektrofahrzeuge, was sie für die Menschheit bedeuten und was die Zukunft bringt.

Die ersten Elektrofahrzeuge

Elektrofahrzeuge stammen aus dem 19. Jahrhundert, als der Verbrennungsmotor noch nicht die hohe Effizienz erreichte, die wir heute kennen. Der früheste aufgezeichnete Elektromotor stammt vom ungarischen Priester Anyos Jedlik im Jahr 1827, während der erste Einsatz von Elektrizität zum Antrieb eines Autos im Jahr 1835 erfolgte.

Auch Lokomotiven rückten 1838 ins Rampenlicht. Das vom Franzosen Gustave Trouvé erfundene 5-Meter-Boot Le Téléphone erreichte 5.6 eine Höchstgeschwindigkeit von 1818 Meilen pro Stunde, und Anfang des 1900. Jahrhunderts waren Elektrofahrzeuge in Massenproduktion Realität.

Sie waren jedoch in Geschwindigkeit und Reichweite begrenzt, aber Strom war damals eine viel bessere Alternative als die Dampfmaschine, die an kalten Tagen oft über eine halbe Stunde zum Aufwärmen brauchte.

Bleisäure und Kolibris

Der Hauptgrund für den Erfolg des Elektrofahrzeugs ist auf die Erfindung der Blei-Säure-Batterie durch den französischen Wissenschaftler Gaston Planté im Jahr 1859 zurückzuführen laden Sie sie vor dem Gebrauch auf.

London zum Beispiel bekam 1897 eine Flotte batteriebetriebener Taxis, die wegen ihres leisen Summens liebevoll „Hummingbirds“ genannt wurden. Elektroautos wurden so erfolgreich, dass um 1900 38% der Autos in den Vereinigten Staaten mit Strom, 40% mit Dampf und nur 22% mit einem Verbrennungsmotor (Benzinantrieb) betrieben wurden.

Dennoch wurden sie oft als Frauenautos bezeichnet, weil Frauen am meisten von ihrer Benutzerfreundlichkeit profitierten. Ihre begrenzte Reichweite und die begrenzte Verfügbarkeit von Ladestationen machten sie auch als Stadtautos sehr nützlich.

Model T und der Niedergang der Elektrofahrzeuge

Der Verbrennungsmotor erlebte die ganze Zeit ebenfalls Entwicklung. Und da sich die Straßen außerhalb der Städte ausdehnten und zu Autobahnen wurden, konnten ICEs schneller und weiter fahren, während EVs oft auf eine Höchstgeschwindigkeit von 20 Meilen pro Stunde und eine Reichweite von 40 Meilen beschränkt waren.

Diese Entwicklung begann die Waage zugunsten des ICE zu neigen. Als Henry Ford sein Massenproduktionssystem einführte und das Model-T ins Leben rief, begannen sich die Dinge zu ändern.

Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor wurden billiger, während die Entwicklung von Elektrofahrzeugen stagnierte, und 1913 kostete ein Benzinauto etwa die Hälfte des Preises eines Elektroautos. So verschwanden Elektrofahrzeuge langsam vom Massenmarkt, vor allem dank Ford.

Ein neuer Anfang

Etwa in den 1960er und 70er Jahren begann erneut die Erforschung der Elektroauto-Technologie. Viele Unternehmen hatten in dieser Zeit verschiedene zündende Ideen, aber keines war ein kommerzieller Erfolg.

Die Energiekrise der 70er und 80er Jahre trug auch dazu bei, den Druck auf alternative Energie- und Mobilitätslösungen zu erhöhen. Diese Bemühungen verlagerten sich in den 1990er Jahren auf Kraftstoffeffizienz und niedrigere Motoremissionen. Hier und da wurden immer noch Elektrofahrzeuge hergestellt, aber keiner war noch ein großer kommerzieller Erfolg.

Lithium-Ionen und der Tesla

Tesla Motors begann 2004 mit der Entwicklung des Tesla Roadsters und lieferte 2008 die ersten Einheiten aus. Sie wurden mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben, einer Technologie, die in den 1980er Jahren erfunden wurde und hauptsächlich in elektronischen Geräten verwendet wird.

Dieser Tesla-Roadster konnte pro Ladung auch bis zu 200 km weit fahren. Es verfügte über einen 320-kWh-Akku und einen 53-kW-bewerteten 185-Phasen-Wechselstrommotor, der 3 PS leistete. Dies half ihm, in 248 Sekunden von 0 auf 60 zu beschleunigen, obwohl er auf 2.9 Sekunden begrenzt wurde und bei 5.7 mph erreicht.

Die Leute liebten den Roadster. Es sah cool, modern und trendy aus. Tesla verkaufte also eine Tonne davon und erreichte 2,450 2012 Einheiten und der Rest ist Geschichte.

Das Problem mit Elektroautos

Das größte Problem bei Elektroautos ist die Mobilität der Energie. Das heißt, ein Energieerzeugungs- oder Speichersystem, das so kompakt ist, dass es fast überall Platz findet, aber dennoch genug Strom für Hunderte, wenn nicht Tausende von Kilometern produziert.

Zwei große Anwendungen sind hier der Wasserstoffzellengenerator und der Batteriespeicher. Beide Technologien haben ihre Vor- und Nachteile.

Brennstoffzellen, die mit Wasserstoff betrieben werden und genug Leistung erzeugen, um Autos zu bewegen, wurden demonstriert, sind jedoch noch nicht praktikabel. Ihr größter Nachteil sind die hohen Kosten des Brennstoffzellengenerators, für dessen Herstellung seltene und teure Materialien erforderlich sind. Dies lässt die Zukunft der Brennstoffzelle im Vergleich zum Batteriespeicher düster erscheinen. Allerdings könnten sich Wasserstoffzüge und andere spezielle Anwendungsfälle als praktischer erweisen.

Bei Batterien kam die Wiedergeburt der wiederaufladbaren Elektrofahrzeuge mit Verbesserungen in der Speichertechnologie. Doch trotz der zahlreichen Verbesserungen und Weiterentwicklungen des Lithium-Ionen-Akkus gibt es noch einige Probleme.

Ein Batterietausch zum Beispiel ist bei den meisten Elektroautos aufgrund ihrer Größe noch nicht möglich. Lithium-Ionen-Akkus neigen auch zur Überhitzung, insbesondere wenn sie bei einem Unfall beschädigt werden. Und dies kann zu Bränden führen.

Drittens werden zwar etwa 90 % der gespeicherten Energie einer Batterie in mechanische Energie umgewandelt, diese Energie reduziert sich jedoch immer noch auf etwa 60 % der gesamten Netzenergie, die zum Aufladen der Batterie verwendet wird. Es gibt also noch Raum für Verbesserungen.

Gängige Begriffe für Elektrofahrzeuge

Sie werden oft bestimmte EV-bezogene Begriffe finden, die um Elektroautos herumgeworfen werden, und dies könnte für einige verwirrend sein. Hier sind die wichtigsten und was sie bedeuten.

• HEV – Hybrid-Elektrofahrzeug. Dieses Fahrzeug verwendet flüssigen Kraftstoff, um die Energie zu erzeugen, die seine Batterie auflädt und die Räder antreibt. Sie können es nicht anschließen oder extern aufladen.
  
  
• PEV – Plug-in-Elektrofahrzeug. Dieser Begriff bezieht sich auf jedes Fahrzeug, das Sie zum Aufladen anschließen können. Dabei spielt es keine Rolle, ob es noch Flüssigbrennstoff verwendet oder nicht.
  
  
• PHEV – Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug. PHEVs kombinieren flüssigen Kraftstoff und Plug-in-Quellen, um ihren Strom zu erzeugen. Das macht sie vielseitiger und erweitert ihre Reichweite, da Sie bei leerer Batterie problemlos auf Flüssigbrennstoff umsteigen können.
  
  
• AEV – Vollelektrisches Fahrzeug. Dies ist jedes Fahrzeug, das vollständig auf Strom angewiesen ist. Dazu gehören Plug-in-Fahrzeuge und solche, bei denen Sie einfach ihre Batterien austauschen können.

Andere Elektrofahrzeuge

Elektromobilität beschränkt sich nicht nur auf Autos. Der Begriff „Elektrofahrzeug“ steht also auch für andere Fortbewegungsmittel. Hier sind Nicht-Auto-Elektrofahrzeuge:

• Fahrräder – E-Bikes sind aufgrund ihres relativ einfacheren Aufbaus und ihres Leistungsbedarfs eine ausgereifte Technologie. Sie werden immer beliebter und sind in allen Stilrichtungen erhältlich, von Mountain, Cruiser, Cargo, Folding und so weiter.
  
  
• Boats – Seit über einem Jahrhundert gibt es auch Elektroboote und -schiffe. Angesichts des Mangels an Ladestationen in den Meeren werden sie jedoch am besten an Küsten und für kurze Entfernungen verwendet. Langstrecken-Elektroboote sind nur mit Sonnenkollektoren möglich.
  
  Auch Trolley-Boote sind möglich, wenn beispielsweise eine Fähre eine feste Route hat. So kann es seine Energie von einem über den Fluss gesponnenen Draht beziehen.
  
  
• Flugzeuge – Elektroflugzeuge werden seit Jahrzehnten stetig weiterentwickelt, wobei sowohl bemannte als auch unbemannte Flugzeuge gebaut und getestet werden. Sie werden jedoch durch die Energiedichte von Batterien behindert, da selbst solarbetriebene Flugzeuge Batterien benötigen.
  
  Damit elektrische Verkehrsflugzeuge Realität werden können, braucht die Welt also eine leichtere Batterie als Lithium-Ionen, die eine gleiche oder höhere Energiemenge pro gegebener Dimension speichern kann, während sie gleich oder sogar billiger ist.
  
  
• Motorräder – Marken von Piaggio bis BMW und Harley Davidson haben in letzter Zeit Elektroroller und Fahrräder vorgestellt. Die Harley LiveWire verfügt über einen 78-KW-Motor und erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 95 mph (153 km/h). Während die Vespa Electtrica eine Reichweite von 62 km bietet.
  
  Eine bemerkenswerte E-Bike-Marke ist jedoch Zero Motorcycles. Es verwendet Lithium-Ionen-Akkus in einem 102-Volt-System, um seine bürstenlosen 3-Phasen-Wechselstrommotoren anzutreiben. Sie werden für den Straßeneinsatz, Straßenrennen und Motocross-Rennvarianten gebaut.
  
  
• Formel E – Die elektrische Version des Formel-1-Rennsports. Die Fahrzeuge sehen ähnlich aus, aber ihre Motoren heulen nicht, sie jammern.
  
  
• Züge & Straßenbahnen – Elektrische Züge und Straßenbahnen gibt es schon seit vielen Jahrzehnten. Sie werden hauptsächlich für öffentliche Verkehrsmittel verwendet und verfügen über eine eigene Stromversorgung. Der deutsche ICE, der französische TGV und die Magnetschwebebahn Transrapid sind perfekte Beispiele für elektrische Hochgeschwindigkeitszüge.
  
  
• Busse – In bestimmten Weltstädten wie Zürich in der Schweiz finden Sie auch Elektrobusse mit dedizierten Stromleitungen. In den letzten Jahren ist China jedoch mit Hunderttausenden von batteriebetriebenen Bussen im Land führend bei Elektrobussen für den öffentlichen Personenverkehr.

Kommende EV-Modelle

Die meisten Autohersteller scheinen die Unvermeidlichkeit einer vollelektrischen Zukunft erkannt zu haben und unternehmen daher riesige Schritte. Es folgen bemerkenswerte kommende Supertrucks, gefolgt von anderen interessanten Elektrofahrzeugen.

• Tesla Cybertruck – Fans schwärmen von diesem. Erwartet bis Weihnachten 2021, verspricht es ein kugelsicheres Äußeres mit einer extra robusten Edelstahlkonstruktion. Es gibt 100 cu. Ft Stauraum, 7,500+ lbs Anhängelast und eine Reichweite von 250 Meilen.
  
  
• Hummer EV – Auch GMC ist auf den Zug aufgesprungen und verspricht einen vollelektrischen Hummer-Supertruck. Dieser kann diagonal krabbenlaufen, lädt in 100 Minuten 10 Meilen auf, hat eine Reichweite von 350 Meilen, eine Auto-Cruiser-Funktion, 1,000 PS und 0-60 Meilen pro Stunde in 3 Sekunden flach. Ja, du hast richtig gelesen.
  
  
• Ford F-150 – Ford verspricht auch eine vollelektrische Version seines F-150-Trucks. Er sollte mit zwei Motoren ausgestattet sein, einen großen Kofferraum (vorderer Kofferraum) haben und gleichermaßen der stärkste Ford-Truck aller Zeiten werden. Produktion und Vertrieb sollen 2022 beginnen.
  
  
• Aspark Eule – Japanisches Elektrofahrzeug in limitierter Auflage mit vier Motoren und einem Killer-Design. Es liefert 1,984 PS, eine Reichweite von 280 Meilen, eine Höchstgeschwindigkeit von 249 Meilen und einen schmerzhaften Preis von 3.2 Millionen US-Dollar.
  
  
• BMW i4 – Weniger exotisches Design als der i3, aber trotzdem super stylisch. Der 80-kWh-Akku wird in 80 Minuten zu 35 % geladen und soll über 500 PS leisten.

Andere kommende Fahrzeuge sind der Cadillac Lyriq, der Cadillac Celestiq, Mercedes-Benz EQA, Genesis Essentia, Hyundai Ioniq 5, Jeep Wrangler Magneto, Lexus EV SUV, Mazda MX-30, Porsche Macan EV, Volvo XC40, Bollinger B1, Faraday FF91, und vieles mehr.

Fazit – Was die Zukunft bringt

Niemand kann sagen, was die Zukunft mit Sicherheit bringt, aber Elektrofahrzeuge werden höchstwahrscheinlich bleiben. Außerdem können sie immer besser werden.

Weitere Anstrengungen sind erforderlich, um die Ladezeiten zu verkürzen, die Effizienz und Reichweite pro Ladung zu verbessern, die Sicherheit zu verbessern, mehr Ladestationen und Standards zu entwickeln und die Gesamtkosten der Elektromobilität zu senken.