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26.02.2013

10:51 Uhr

Neuer Motor

Wie belgische Wissenschaftler das E-Auto neu erfinden wollen

Quelle:MID

Die Elektromobilität ist bisher bestenfalls eine Randerscheinung. Zu hoch sind die Kosten für Motor und Batterie. Belgische Spezialisten haben nun einen Elektromotor entwickelt, der billiger und leistungsfähiger ist.

Einen Elektromotor ohne Seltene Erden will der belgische Hersteller Inverto im April in einem Range Rover Evoque vorstellen. MID

Einen Elektromotor ohne Seltene Erden will der belgische Hersteller Inverto im April in einem Range Rover Evoque vorstellen.

Evergem/BelgienDie Elektromobilität in Europa stagniert. Mangelhafte Reichweiten, die unterentwickelte Infrastruktur bei den Ladestationen und die hohen Kosten für die Antriebstechnik verhindern die flächendeckende Verbreitung von Elektro-Fahrzeugen. Rund 12 000 Elektroautos verlieren sich momentan auf dem europäischen Straßennetz. Spezialisten im flämischen Evergem haben jetzt einen Elektromotor entwickelt, der ohne Seltene Erden auskommt und somit deutlich billiger und leistungsfähiger ist. Das Zauberwort heißt "Reluktanzmotor". Dabei handelt es sich um eine spezielle Bauform des Elektromotors. Der Reluktanzmotor ist einfach und robust aufgebaut. Er kommt vor allem ohne Rotorwicklung und Magnete aus.

Ein Elektromotor wandelt grundsätzlich elektrische in mechanische Energie um. Diese Umwandlung erfolgt durch die Drehbewegung des sogenannten "Rotors" in einem magnetischen Feld. Der Rotor ist mit einem elektrischen Leiter, meist Kupferdraht, umwickelt. Das Feld erzeugt ein Magnet, der den Rotor umschließt. Für die Herstellung dieser Magneten sind die sogenannten "Seltenen Erden" erforderlich. Das sind Metalle, deren Trennung aufwendig und kostspielig ist.

Stromer kamen schon mal zu früh

Es begann 1881

Historisch gesehen war das Elektroauto schon öfter zu früh dran: Fünf Jahre vor Carl Benz erstem Auto mit Ottomotor fuhr bereits das erste Elektroauto. In den Kindertagen des Automobils behaupteten sich Elektroautos gleichberechtigt neben Dampfwagen und Verbrennern. Doch dann begann ein Jahrhundert des E-Mobil-Flopps. Nicht nur die begrenzte Fähigkeit der Energiespeicherung verhindert bis heute den Durchbruch der E-Autos.

Technische Puristen missgönnen bis heute Mercedes die Urheberschaft am Automobil. Sie reklamieren, dass nicht Carl Benz 1886 das erste Automobil der Geschichte gebaut hat, sondern der Franzose Gustav Trouvé fünf Jahre zuvor.

Der Erfinder und Elektroingenieur hatte 1881 in ein dreirädriges Fahrrad des englischen Herstellers "Starley Coventry" einen Elektromotor eingebaut. Mit Blei-Akkumulatoren erreichte das Vehikel, mehr rollender Prüfstand als Fahrzeug, eine Höchstgeschwindigkeit von zwölf Kilometern pro Stunde und schaffte eine Reichweite zwischen 14 und 26 Kilometern.

Vom Dreirad über die Kutsche zum Auto

Ein Jahr später bauten die englischen Professoren William Edward und John Perry ebenfalls ein elektrisch angetriebenes Dreirad. Die Regelung der Geschwindigkeit erfolgte über die Schaltung der zehn Akkumulatorenzellen. Jede hatte eine Kapazität von einer halben Kilowatt-Stunde bei einer Spannung von 20 Volt. Der Motor leistete 0,37 kW/0,5 PS. Zur weiteren Pionierleistung des Fahrzeugs gesellt sich die erste elektrische Beleuchtung bei einem Motorfahrzeug.

Werner Siemens baute 1882 in Halensee bei Berlin eine Kutsche mit elektrischem Antrieb. Das Fahrzeug konnte mehrere Personen befördern, lief aber über eine 520 Meter lange Versuchsstrecke nicht selbstständig mit einer Batterie, sondern zapfte Strom aus einer Oberleitung.

Die Ehre, das erste wirkliche Auto mit Elektroantrieb gebaut zu haben, gebührt der "Coburger Maschinenfabrik A. Flocken". Das vierrädrige Elektroauto für zwei Passagiere fuhr erstmals 1888. 2011 debütierte in Stuttgart eine Rekonstruktion des Fahrzeugs.

Frühe Erfolge

Da Ende des 19. Jahrhunderts mangels geeigneter Straßen noch nicht absehbar war, dass sich das Automobil zum brauchbaren Verkehrsmittel für Überlandfahrten qualifizieren würde, feierten Elektroautos als städtische Verkehrsmittel über kurze Distanzen beachtliche Erfolge. Zumal ihr Antrieb lautlos arbeitete. Angesichts des dichten Eisenbahnnetzes, das in jeden Winkel der Welt vorgedrungen war, erschien ein konkurrierendes Verkehrmittel als Antwort auf eine Frage, die niemand gestellt hatte. Alleine in Deutschland etablierten sich mehr als zwei Dutzend Hersteller von Elektrofahrzeugen.

Der Lohner-Radnaben-Porsche

Die Antriebstechnik verhalf auch einem jungen österreichischen Ingenieur zum Durchbruch. Der 24-jährige Ferdinand Porsche konstruierte 1899 für den seit 1821 aktiven Wagen- und Wagonbauer "k.u.k. Hofwagenfabrik Jakob Lohner & Co" in Wien ein Auto mit sogenannten "Radnabenmotoren". Dabei findet der Motor direkt im Rad Platz und sorgt ohne Einsatz von Antriebswellen für den direkten Vortrieb. Mit vier dieser Motoren realisierte Porsche ganz nebenbei den ersten Allradantrieb der Autogeschichte.

Alt-bekannte E-Auto-Probleme

Da das Gewicht der Batterie für eine akzeptable Reichweite rund eineinhalb Tonnen erreichte, konstruierte Porsche gleich den ersten Hybridantrieb mit einem Benzinmotor von Daimler, der als Generator die Radnabenmotoren mit Energie versorgte. Der Lohner-Porsche feierte 1900 seine Premiere auf der Weltausstellung in Paris. Bis 1906 entstanden rund 300 dieser Fahrzeuge, die zwischen 10.000 und 35.000 österreichische Kronen kosteten und vornehmlich als Taxen und bei der Wiener Feuerwehr zum Einsatz kamen. Wegen der geringen Reichweite floppte der Lohner-Porsche aber langfristig.

Starker Marktanteil in den USA

In den USA stellten 1900 die Autos mit Otto-Motoren nur einen Anteil von 22 Prozent am gesamten Fahrzeugbestand. 40 Prozent gingen an Dampfwagen, 38 Prozent an Elektroautos. In New York war sogar jedes zweite Automobil ein Elektrofahrzeug. 1912 erreichte der Elektroboom seinen Höhepunkt in den Vereinigten Staaten. 20 Hersteller hauten 33.842 E-Mobile.

Schlagartiger Bedeutungsverlust

Mit der rasant voranschreitenden Entwicklung von schnelllaufenden und leistungsstarken Otto-Motoren zu Beginn des 20. Jahrhunderts, verloren die Elektroautos schlagartig an Bedeutung und überlebten nur noch in Nischen, beispielsweise als Lieferfahrzeuge.

Seltene Erden kommen fast ausschließlich aus China. Die Chinesen kontrolliert quasi den weltweiten Abbau und die Ausfuhr der Gruppe von Metallen, die im Periodensystem insgesamt 17 Elemente umfassen. Dieses Monopol sorgt für einen schwer kalkulierbaren Posten beim Bau von Elektromotoren. Innerhalb des letzten halben Jahres kletterten die Preise für ein Kilo Magnet von 280 auf 300 Euro.

Beim Reluktanzmotor der belgischen Spezialisten von "Inverto" besteht der Rotor aus Eisen. Der Antrieb erfolgt nicht durch einen Magneten, sondern von Spulen, die erst dann ein elektromagnetisches Feld erzeugen, wenn Strom fließt. Dadurch sinken die Kosten beim Bau des Motors drastisch. Er benötigt weniger Energie und lässt sich zudem höher drehen. Bei Inverto laufen derzeit die ersten Motoren auf dem Prüfstand.

Für April ist die Präsentation in einem Range Rover Evoque geplant. Land Rover, Jaguar und Skoda begleiten als Automobilhersteller das belgische Projekt. Straßentests sind für die zweite Jahreshälfte vorgesehen. Verschiedene Zulieferer wie Mahle oder Magnetworld arbeiten zudem an kleinen Ausgaben des Reluktanzmotor. Die eignen sich als sparsamere Antriebe für Gebläse, Pumpen oder Komfortelemente wie Sitzverstellungen oder Fensterheber. In einem modernen Fahrzeug der Oberklasse sind derzeit bis zu 70 Elektromotoren verbaut.

Kommentare (3)

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herrnik

26.02.2013, 11:19 Uhr

Bitte korrigieren: Gemein ist wohl eher "Reluktanzmotor".

Makis

26.02.2013, 11:53 Uhr

heißt das nicht Reluktanzmotor?

tobi

26.02.2013, 12:31 Uhr

Der Autor hat wohl gleich noch einen neuen Namen für den Motor erfunden ;) Es muss Reluktanzmotor heissen.

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