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Die Mobilität der Zukunft

Alles rund um CCS, Smart Grid und One-Pedal-Driving
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Foto: Fotolia/Herr Loeffler
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Das Thema E-Mobilität rückt immer mehr in die Mitte der Gesellschaft. Die Zahl der neuzugelassenen Elektrofahrzeuge in Deutschland stieg 2018 auf Rekordniveau. Dennoch können viele Menschen hierzulande mit dem Thema E-Mobilität noch wenig anfangen. Dies liegt auch an der Vielzahl neuer Technologien, Abkürzungen und eigentümlicher Bezeichnungen wie CCS, Smart Grid oder One-Pe dal-Driving.

Das Bundesministerium für Verkehr und Infrastruktur (BMVI) hat folgende Definition für Elektroautos festgelegt: "Ein Elektromobil ist ein reines Batterieelektrofahrzeug mit einem Antrieb, bei dem alle Energiewandler ausschließlich elektrische Maschinen und alle Energiespeicher ausschließlich elektrisch wieder aufladbare Energiespeicher sind." Unter diese Definition fallen ebenfalls Brennstoffzellen-Fahrzeuge. Keine E-Autos nach der Definition des BMVI sind (Voll)-Hybridfahrzeuge und Plug-in-Hybridfahrzeuge, denn diese verfügen über mindestens zwei verschiedene Antriebstechniken und separate Energiespeicher. Die beiden Antriebstechniken der Fahrzeuge wirken einzeln oder kombiniert, was beiden Systeme erlaubt, im optimalen Wirkungsgrad zu arbeiten und so Effizienz, Reichweite und Schadstoffausstoß zu verbessern.

Der Akku der Vollhybridfahrzeuge wird durch sogenannte Rekuperation wieder aufgeladen. Als Rekuperation bezeichnet man die Rückgewinnung der beim Bremsen oder im Schubbetrieb freiwerdenden kinetischen Energie, die in den Fahrzeugakku zurückgespeist wird. Plug-in-Hybridfahrzeuge verfügen wie Vollhybridfahrzeuge über einen Verbrennungs- und einen Elektromotor. Im Gegensatz zu Vollhybriden kann der Akku von Plug-in-Fahrzeugen jedoch per Stecker aufgeladen werden. Sobald der Akku nach etwa 20 bis 80 Kilometern rein elektrisch betriebener Fahrt leer ist, funktioniert der Plug-in-Hybrid wie ein Vollhybrid.

Stromnetz und Ladesysteme

E-Autos sind abhängig von der Stromversorgung, können aber auch als dezentraler Energieerzeuger selbst zur Energiegewinnung beitragen, indem sie Strom in das Netz zurückspeisen. Dieser Vorgang wird als bidirektionales Laden bezeichnet, also als Ladevorgang, der in beide Richtungen möglich ist. Unter Smart Grid versteht man intelligente Stromnetze, die moderne Informations- und Kommunikationstechnik einsetzen, um beispielsweise die Integration solcher dezentraler Stromerzeuger zu steuern und zu optimieren.

E-Autos werden mit Hilfe von standardisierten Ladesystemen mit Energie aus dem Stromnetz versorgt. Das Combined Charging System, kurz CCS, ist ein kombiniertes Schnellladesystem nach europäischem Standard. Ladeverfahren und Steckervarianten sind genormt. Die meisten in Deutschland angebotenen E-Autos sind mit dem CCS-System ausgestattet. Während Stecker des Typ 1 nur noch an älteren E-Fahrzeugen zu finden sind, verfügt das CCS-System über Typ 2-Stecker. Der CCS-Stecker ermöglicht es, das Fahrzeug gleichermaßen über Gleich- oder über Wechselstrom aufzuladen. Die Ladeleistung der Ladesäulen reicht derzeit von 20 bis 100 kW.

Ein weiteres Ladesystem mit eigenem Steckertyp ist das japanische CHAdeMO-System. Das Schnellladesystem lädt mit 50 kW. In Deutschland sind derzeit nur aktuelle Modelle von Nissan und Mitsubishi mit dem CHAdeMO-System ausgestattet.

Wer sich von der Ladeinfrastruktur und dem Angebot verschiedener Steckertypen von öffentlichen Ladestationen unabhängig machen möchte, benötigt eine heimische Ladestation. Für das Aufladen des E-Fahrzeugs in den eigenen vier Wänden wird eine spezielle Steckdose, eine sogenannte Wallbox benötigt. Die Wallbox ist ein Starkstromanschluss, der bequem zuhause installiert werden kann. Sie hat kein fest installiertes Kabel, sondern eine Steckerbuchse, mit der gegebenenfalls auch ein Adapter-Kabel eingesetzt werden kann, das mit einem Typ-2-Stecker in die Wallbox eingesteckt und mit einem Typ-1-Stecker oder einem anderen mit dem Auto verbunden wird. Dadurch ist die Wallbox unabhängig vom im E-Auto verbauten Steckertyp nutzbar.

Neueste E-Technologien

Einige E-Autos, wie beispielsweise der BMW i3 oder der Nissan Leaf der zweiten Generation, verfügen über ein sogenanntes One-Pedal-System. Durch diese Technologie soll das Bremspedal auf Dauer überflüssig werden. Beim One-Pedal-Driving wird das E-Auto schon durch das Lösen des Gaspedals abgebremst und stark verlangsamt bis hin zum Stillstand. Der Vorteil des One-Pedal-Driving ist, dass das Bremsen so ohne den Einsatz von Bremsscheiben und -belägen funktioniert. Statt ihrer sorgt der Elektromotor selbst für die negative Beschleunigung, indem er auf Generatorbetrieb umschaltet und den Schwung des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandelt. Diese wiederum wird später zum Beschleunigen des Wagens verwendet.

Eine andere technische Erweiterung ist der Range Extender, auch REX genannt. Ein Range Extender ist ein kleiner Benzinmotor, der über einen Generator Strom für den Elektromotor erzeugt, wenn der Akku des E-Autos leer gefahren ist. Bei Bedarf verlängert der REX mit seinem 9-Liter-Tank die Reichweite des E-Autos um etwa 120 bis 150 Kilometer. Er kann manuell gestartet werden oder springt automatisch an, sobald der Ladezustand des Akkus eine bestimmte Schwelle unterschreitet.

Dennis Tuczay

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