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Dicker Batterie-Brocken hinter den Sitzen: Beim elektrisch angetriebenen Tesla Roadster zieht sich ein mächtiges Akkupack über die gesamte Fahrzeugbreite.

Batterieprobleme verzögern Start der Elektroautos

Der Akku als Bremse

Die Zukunft der automobilen Fortbewegung gehört den Elektrofahrzeugen. Darin sind sich die meisten Experten einig. Einige Hersteller testen vielversprechende Prototypen.

Doch ein E-Serienmodell, das Autofahrer kaufen können, fehlt. Und das liegt größtenteils an Problemen mit der Batterietechnik.

Denn der Energiespeicher ist beim Elektroauto die Schwachstelle. Die Probleme liegen vor allem in punkto Leistung, Dauerhaltbarkeit und Kosten.

Mit den derzeitigen Speichertechnologien sind übliche Reichweiten von Pkw nicht möglich. Viele Hersteller entwickelten daher zunächst Hybridautos, die neben dem Elektroantrieb einen Verbrennungsmotor haben.

Zugleich arbeiten Experten an Akkus mit höherer Energiedichte, die größere Reichweiten ermöglichen, zugleich kleiner und leichter sind, länger halten und in der Herstellung weniger kosten.  Das Ziel dabei ist, in Zukunft die reine Elektromobilität zu ermöglichen.

Für ein Elektrofahrzeug bräuchte man - für 150 Kilometer Reichweite und bei einem Fahrzeuggewicht von 1000 Kilogramm - eine Batterie mit 20 Kilowattstunden Kapazität. Eine solche Batterie würde zurzeit rund 15 000 Euro kosten - und kein Autoleben lang halten.

Ein Ansatz sind neue Materialien. Als Mittel der Wahl hat sich gegenwärtig die Lithium-Ionen-Technik durchgesetzt, die gegenüber Nickel-Metallhydridund Bleiakkus eine höhere Leistungsdichte hat. Diese beträgt beim Bleiakku 30 Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg), bei einem Lithium-Ionen-Akku 80.

Allerdings wird dafür ein aufwendiges Energiemanagement und eine crashsichere Zellen-Konstruktion nötig. Das erfordert mehr Gewicht, was die Energiedichte verschlechtert. Ob es letztlich dieses Chemiesystem wird oder ob man noch viel einfachere findet, ist derzeit überhaupt noch nicht absehbar.

Auch die Struktur der Speicherelemente ist ein Ansatzpunkt. Mit ihrer Hilfe wollen die Entwickler auch das Problem mangelnder Schnellladefähigkeit lösen. Um einen Fahrzeugakku vollzuladen, muss er momentan etwa acht Stunden an die Steckdose. Da ist noch viel Entwicklungsbedarf.

Zwar gelang es schon Forschern, Akkus innerhalb weniger Sekunden aufzuladen. Dabei wurde die Struktur der Speicherelemente so verändert, dass die Elektroden bei der Ladung genau wissen, wo sie hinmüssen. Nun gilt es, zu prüfen, ob dieser Ansatz auch in der Praxis eines E-Autos umsetzbar ist.

Ein weiterer Ansatzpunkt sind die Elektrolyte. Hierfür werden derzeit organische Lösungsmittel verwendet, die den Nachteil haben, dass sie leicht entflammbar sind. Die Forscher suchen daher nach Lösungen, bei denen diese Mittel verzichtbar sind.

Um diese Probleme in den Griff zu bekommen, sind aber noch Jahre intensiver Forschung und Entwicklung notwendig. Experten schätzen, dass es wohl noch fünf bis zehn Jahre dauern wird, bis die Batterietechnik für den Einsatz in E-Autos der Großserie reif ist.

osw.

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