Elektroantriebe im Fahrzeug: Eine Polemik

Standpunkte und Betrachtungsweisen … völlig ohne Bashing

Es lassen sich eigentlich von Anfang an gleich mal provokative Fragen stellen, die kaum jemand auf dem Schirm hat, weil es uns so selbstverständlich erscheint.

Warum hat ein Verbrenner ein Getriebe?

Warum Getriebe? Warum Kupplung? Mit der Antwort gehen die Despektierlichkeiten gleich los: Weil er in niedrigen Drehzahlen so drehmomentschwach ist, dass er keine Wurst vom Teller zieht. Besagte Wurst zieht er nur, wenn man die Kurbelwellendrehzahl mit einem Getriebe ordentlich reduziert. Der erste Gang ist nichts anderes als eine heftige Untersetzung. In Standardgetrieben ist nur der vierte Gang 1:1 durchgeschleift. Versuch doch mal im vierten Gang loszufahren: Das dürfte mit einer verbrannten Kupplung enden oder gleich völlig scheitern. Einfach aufs Gas treten und losfahren ist auch nicht. Er möchte vorher schon angelassen werden ... übrigens von einem Elektromotor!

Die zweite despektierliche Frage wäre also:

Warum hat er eine Kupplung?

Weil man den Motor auch mal vom Getriebe trennen muss, damit er weiterlaufen oder überhaupt gestartet werden kann und weil Schaltvorgänge gerne Lastfreiheit im Getriebe haben, damit es nicht zu sehr kracht.

So ungerne wir das hören möchten: Ganz abgesehen von der CO2- und der Batterie-Thematik ist der E-Motor schon rein technisch der bessere Motor, das muss der Ingenieur neidlos anerkennen, oder? Warum ist das so und wie kann man das nutzen? Hier nur wenige unterstützende Argumente für den Elektromotor:

Er bietet hohes Drehmoment ab null Drehzahl aus dem Stand
Er hat kaum kaum Einzelteile
Er braucht kein Getriebe, weil immer hohes Drehmoment anliegt
Er braucht keine Kupplung, weil man gar nicht schalten muss und weil man den Motor nie vom Antrieb trennen muss
Keine aufwändige Abgasreinigung und Wartung.

Es gilt immer wieder festzustellen

Mit genau den gleichen Argumenten, die heute gegen die Elektrofahrzeuge herhalten müssen, hätte man vor 120 Jahren die Durchsetzung des Verbrennungsmotors zuverlässig verhindert.

Treibstoff in der Drogerie kaufen? Das ist doch ein viel zu kleines Netz. Wiesen für die Pferde gibt es überall
Soviel Benzin für alle gibt es doch gar nicht. Wir haben doch gerade erst Öl gefunden!
Mit sowas kann doch gar keiner umgehen. Kutschen beherrschen alle
Das geht doch NIE für alle.

Dinge müssen nicht von Anfang an zu 100% und für alle funktionieren, damit sie ein sinnvoller Weg sein können. Das könnte man daraus lernen.

Automatikgetriebe

Inzwischen wird das Automatikgetriebe im Auto fast zum Standard. Man fragt sich, warum sich diese doch aufwändigere und teurere Technologie so stark durchsetzt?

Weil man dann fahren kann, als ob man einen Elektromotor hätte.

Soll ein Automatikgetriebe in einem Auto nicht doch eigentlich dafür sorgen, dass ein Verbrenner-Auto sich verhält wie ein E-Auto? Mit etwas Analysieren fällt es einem gleich auf: Es soll losfahren, sobald man aufs Gas tritt und immer genug Drehmoment an den Antriebsrädern haben, indem es möglichst unauffällig ohne zu ruckeln schaltet.

Elektromotor vs. Dieselmotor

P = Leistung M = Drehmoment n = Drehzahl

Auch eine Start-Stopp-Automatik erübrigt sich beim Elektromotor, beim stehenden Fahrzeug muss hier kein Motor aufwändig vorübergehend abgeschaltet werden.

All das kann doch der E-Antrieb bereits systembedingt. Der Hauptunterschied liegt also im Drehmomentangebot. Selbst wenn viele glauben, dass die Leistung eines Motors die wichtigste Aussage wäre … nein, das Drehmoment und vor allem dessen Verlauf ist es. Interessant ist der fiktive rote Teil der Kurve, denn er würde zeigen, dass der Verbrenner unterhalb des Standgases gar nichts kann (nicht mal sich selbst am Leben erhalten), wohingegen die E-Maschine bereits volles Moment hat. Fiktiv ist die rote Ergänzung, weil der Verbrenner da nicht mal lauffähig ist.

Es bleibt als Einziges das Reichweitenproblem und die Betankungsgeschwindigkeit. Aber auch das sollte doch lösbar sein, wenn man unterwegs selbst Strom erzeugt. Warum also nicht bis dahin übergangsweise fossilelektrisch fahren?

Range Extender

Mikrogasturbine mit Tank auf einem kleinen Anhänger

Auf diese Art entstehen elektrische Reichweiten, die jeden Verbrenner vor Neid erblassen lassen. Sogar sein Kofferraum würde vor Scham angesichts des Platzes auf dem Anhänger noch kleiner. Mieten in A am Startort und abgeben in B am Zielort würde jedes Reichweitenproblem pulverisieren, wobei ich zugebe, dass man sich an den Anblick eines E-Autos mit Anhängerkupplung gewöhnen muss. Stellt man sich doch gleich den dicken Anhänger mit ein paar Raummetern Brennholz am E-Smart vor.

Mikrogasturbine (Bild: Wikipedia) Eine Batteriereichweite von 200 - 300 km reicht vermutlich bei den allermeisten, um damit eine Woche lang problemlos ohne Ladung zur Arbeit und nach Hause zu fahren. Bei weiteren Strecken werkelt die Mi krogasturbine des Anhängers auf dem Parkplatz und während der Fahrt. Mit ein wenig intelligenter Ladetechnik, bei der nur 10% der Akkukapazität im Auto für einen Netzspeicher genutzt werden, hätte man noch dazu einen riesigen Verbundspeicher nicht genutzter Fahrzeuge für die Zeiten und Gegenden, wo gerade keine Sonne scheint und kein Wind weht. Mehrere Fliegen mit einer Klappe ...

Mit der Technologie der Mi krogasturbinen hat man heute sogar eine Technologie, die der Philosophie der Ressourcenminimierung voll und ganz entspricht. Auch sie haben im Idealfall nur ein bewegtes Teil und könnten sogar zuhause das Gebäude mit Wärme und Strom versorgen, wenn man sie nicht im Auto braucht, weil die Batteriereichweite genügt. Ein eigener Range Extender werkelt dann bei Bedarf eben in der Garage.

Ein Antrieb mit z.B. einer Mikrogasturbine und einem Elektromotor kombiniert die Vorteile beider Technologien sogar dann, wenn keine Akkus vorhanden sind. Nur E-Antriebe können mit Range Extender beides: Fossil UND elektrisch. Verbrenner können nur eines. Der E-Motor kann dabei nicht nur "Gas geben" oder beschleunigen, sondern er kann auch noch bremsen. Beim sogenannten Rekuperieren speist er die Energie, die beim normalen Bremssystem in Wärme umgewandelt wird, als Generator in die Akkus zurück. Die Eisenbahn fährt seit über 100 Jahren unter anderem dieselelektrisch. Wissen die es etwa besser?

Es stimmt natürlich, dass der fossile Range Extender hier nur die Brennstoffzelle ersetzt, aber solange keine Wasserstofftechnologie möglich ist, könnte man fossile Infrastruktur als Übergangslösung benutzen.

Man sollte sich außerdem auch mal vor Augen führen, welche Leistung ein Auto für bestimmte Fahrzustände eigentlich wirklich benötigt. Dann wird man schnell feststellen, dass man mit 15 kW bereits recht flott fahren kann. Ob man das will, ist eine andere Frage. Hohe Leistungen sorgen im Auto dafür, dass es sich möglichst dynamisch anfühlt (was ja nicht ganz unwichtig ist). Wirklich gebraucht werden viele Pferde jedoch nur sehr kurzzeitig beim Beschleunigen. Aber auch da gewinnt der E-Antrieb jeden Ampelsprint.

Philosophie

Das alles ist in meinen Augen zwar grün, aber absolut nicht parteipolitisch, sondern nur konsequent und logisch analysiert und durchleuchtet. Ganz nebenbei überzeugt eigentlich auch die technische Seite sogar mehr als die politische. Die entsprechende Parteipolitik ist ja häufig mangels Bildung vielleicht eher gut gemeint als gut gemacht (falls man mal das Positivste annimmt ), was z.B. die Heizungsquerelen deutlich belegen.

Ist die oft als Killerargument genannte Batteriethematik nicht eigentlich in Wirklichkeit ein Kapitalismusproblem? Ressourcen durch katastrophale Arbeits- und Umweltbedingungen auszubeuten um Profit zu machen, ohne sich um Rezyklierung zu kümmern, ist kein Ökoproblem! Insofern darf man das bei Vergleich (betreffend die Ökologie) eigentlich nicht gegenrechnen.

"Das Abgas wird ja nur verlagert", wird auch gerne angeführt. Das stimmt, aber manchmal ist sogar nur das bereits ein Fortschritt. Man denke z.B. an die Kessellage von Stuttgart. Auch wird gerne angemerkt, dass sich doch gar nicht alle zum Aufladen anschließen können, weil sonst das Netz kollabiert. Das stimmt wohl, aber würden nicht auch Verbrenner jede Tankstelle zum kollabieren bringen, wenn alle Fahrer der Meinung wären, sie müssten jeden Abend die fehlenden drei Liter an der Tankstelle ergänzen? Vor meinem geistigen Auge sehe ich die Schlangen vor den Tankstellen und die triumphierenden Blicke der Pferdekutscher: Wer Spuren von Satire oder Ironie entdeckt, darf sie übrigens behalten!

Genau so verhält es sich mit Ladetechnik: Es müssen nie alle gleichzeitig an den Stecker. Es bietet aber riesige Vorteile, wenn alle am Parkplatz immer angeschlossen sind und dadurch ein Teil der Batterie zum Verfügungsspeicher für das Netz wird und nicht-fossile Energien aus Sonne und Wind speichern oder puffern kann.

Das alles sollte man neidlos anerkennen, auch wenn man begeisterter Tuner und Schrauber von Verbrennungsmotoren ist.

Der E-Motor ist leider völlig leidenschaftslos und trotzdem muss man konstatieren, dass er dem Verbrenner in fast allen Belangen überlegen ist, selbst wenn Abgasqualitäten bei Verbrennern inzwischen einen extrem guten Standard erreicht haben. Er gewinnt locker wie erwähnt jeden Ampelsprint, Ölwechsel und Ventile einstellen sind ihm unbekannt. Eine Onbord-Diagnose für das Abgas kann er sich schenken und viele Partikelfilter-Probleme, sowie ständige AGR-Probleme, löst er wie vieles mehr mit einem Schlag:

Seine Drehzahlspanne ermöglicht den Betrieb ohne Getriebe
Sein Drehmomentverlauf ermöglicht den Betrieb ohne Getriebe ebenfalls
Sein Laufverhalten ermöglicht den Betrieb ohne Anlasser und Kupplung
Seine geringe Teilezahl senkt Bearbeitungskosten
Sein geringer Materialeinsatz und Herstellungsaufwand schont Ressourcen
Geringe Produktionskosten und kaum Wartungskosten gibt es dazu.

Dinge müssen nicht von Anfang an zu 100% funktionieren, damit sie ein sinnvoller Weg für alle sein können. Der mit Abstand schönste "Vorteil" des Verbrenners ist für mich jedoch die Geräuschkulisse und damit die schiere Kraft, die er ausstrahlt. Wer schon mal eine 6-Zylinder MV Agusta heulen hörte oder einen großvolumigen Sternmotor eines alten Flugzeuges gehört hat, der weiß wovon ich spreche. Tja, so ist das mit Emotionen. Der E-Motor ist also technologisch und emotional zwar nicht der raffiniertere Motor, aber leider der Bessere. Rein technologisch ist der Verbrenner nach wie vor die viel größere Herausforderung und es steckt allein technologisch von der Metallurgie über thermodynamische Prozesse, bis hin zur Chemie in den Katalysatoren, viel mehr Knowhow drin. Das dürfte ihm aber auf Dauer kaum helfen, denn das Bessere ist der Feind des Guten ...

Elektromotor (Originalbild: Mitsubishi) Dies ist weder ein Plädoyer für den E-Motor oder für Verbrenner. Es ist ein Plädoyer für unideologische ingenieurtechnische Herangehensweise unter gesamtheitlicher Betrachtung auch von sozialen Vor- und Nachteilen. Die sozialen Umstellungen dürften die gravierendsten Auswirkungen haben und sind deshalb am sorgfältigsten zu beachten. Hohe Arbeitslosigkeit durch Wegfall von Produktionsinhalten müsste in jedem Fall verhindert werden.

Am ökologischsten ist es sowieso, die alte Karre zu fahren, bis sie auseinanderbricht. Neue Autos, egal welche, müssen ja auch erst gebaut werden, was mit Sicherheit mehr Dreck hinterlässt, als eine marginal bessere Abgasklasse vermeidet.

Die neuen Autos wachsen nicht auf Bäumen. Man geht davon aus, dass der gesamte Energiebedarf eines Autos über das ganze Fahrzeugleben (also 100% für Bau und Betrieb) zu 60% aus der Produktion besteht. Stahl und Aluminium sind enorm energieaufwändig. Mit marginal besserem Abgas und geringfügig geringerem Verbrauch lassen sich die 60% einer Neuherstellung nicht kompensieren.

Eine kleine unrepräsentative und völlig subjektive Rechnung gefällig?

Ein Auto verbraucht ca. 7 Liter und lebt im Durchschnitt 250.000 km. Der Treibstoffbedarf beträgt also ca. 17.500 Liter. So gesehen verbraucht die Herstellung dieses Autos ca. 26.500 Liter Energieäquivalent. Wir verschrotten also ein funktionsfähiges Auto mit Euro III und kaufen ein Neues mit Euro VId.

Man wird erstaunt feststellen, dass der Verbrauch eigentlich gleich blieb. Damit auch das Energieäquivalent von ca. 26.500 Liter für die Herstellung, obwohl die Haltbarkeit gefühlt eher kürzer wurde. Damit wird nun also eine kleine Verbesserung des Abgases gerechtfertigt. Das Abgas wird sicher besser, aber rechtfertigt das tatsächlich auch umwelttechnisch diesen zusätzlichen Energiebedarf? Man weiß doch, wie blitzsauber so ein Hochofen arbeitet ...

Man tut der Umwelt also sicher keinen Gefallen, wenn man ständig neue, nur geringfügig bessere Autos baut. Aber damit sind wir wieder auch bei der sozialen Thematik. Die Leute brauchen in diesem System auch Arbeit und da liegt der Hase im Pfeffer. Jedoch auch ein Wirtschaftssystem könnte man ändern und über die Verteilung von Arbeit und Vermögen reden ...

Wo ist der Charakter? A bissl wos geht immer

Mist, wie kriegt man nun also Leidenschaft und Charakter in einen langweiligen E-Motor? Selbst wenn man Wege findet, einem E-Motor mehr Pferde einzuhauchen … Leidenschaft und Charakter lassen sich kaum einhauchen.

Eine Spur davon findet man aber durchaus bereits bei Formula Student und Formula E Rennteams. Atemberaubende Beschleunigungsweltrekorde von unter einer Sekunde auf 100 km/h stellt übrigens gerne der E-Rennwagen der ETH Zürich von AMZ Racing mit 4 Radnabenmotoren auf. Bei unter einer Sekunde von Null auf Hundert wird einem echt schwindlig. Bssssst … fertig. Völlig leidenschaftslos ...

Vier Radnabenmotoren sparen Differenziale und sind automatisch immer Allrad. So ließe sich sogar am leichtesten ein Hybrid bauen. Auf der Vorderachse werkelt der Verbrenner und hinten sind elektrische Radnabenmotoren. Die können antreiben und auch die Batterien laden, wenn der Verbrenner sie zieht ... und so aus jedem Auto mit wenig Aufwand einen Allradler und einen Hybrid machen. Mit vier Radnabenmotoren lässt sich per Software die perfekte Schlupfregelung und das perfekte Sicherheitspaket incl. ABS programmieren. Zudem ein Allradantrieb, von dem mechanische Systeme nur träumen können.

Die Akkuentwicklung ist zur Zeit rasend schnell und moderne Entwicklungen sind mit den Bleiakkus vor 120 Jahren nicht zu vergleichen. Darum starb damals der E-Motor wohl zurecht. Wie gehabt ziehen die bösen kommunistischen Chinesen auf diesem Sektor gerade dem Rest der Welt die Hosen runter und entwickeln Akkus mit Kapazitäten und zu Preisen, die einiges erwarten lassen.

Der beste E-Motor im Sinne des Umweltschutzes steckt übrigens im öffentlichen Bus, auch wenn er gar keiner mit E-Motor ist. ÖPNV dürfte Individualverkehr so und so schlagen. E-Mobilität zu propagieren, ohne soziale Folgen zu beachten und ohne ÖPNV massiv zu fördern, ist schizzo, und wenn der E-Motor noch so gut ist ...

Was nützt es, wenn das Klima gerettet ist, aber Millionen Arbeitslose am Hungertuch nagen? Eine solche Politik ist es, die Menschen wirklich nach rechts treibt und wieder sieht man, dass Profitstreben und gesellschaftliche Notwendigkeiten ein Widerspruch sind. Gut gemeint ist nicht gleich gut gemacht und grün gemeint auch nicht.

Zukunft des Reisens?

Über diesem Punkt habe ich am längsten gebrütet. Alle anderen Themen erschienen mir völlig offensichtlich. Reisen auf meine Art mit dem Geländewagen ist sicher schwieriger, weil man ja nicht immer mit dem Anhänger fahren möchte und unter Umständen täglich große Reichweiten braucht … und das möglichst unkompliziert.

Bollinger Elektrisch reisen ist sicher noch schwieriger als der Alltagsbetrieb und ich machte mir bisher noch gar keine Gedanken dazu, weil der Verbrenner hier so unschlagbar scheint. Batterietechnologien entwickeln sich zur Zeit rasend schnell. Da steht uns noch einiges bevor, aber ob sie das Reichweitenproblem in akzeptabler Ladezeit lösen werden ist fraglich. Reisen mit dem eigenen Range Extender muss nicht besonders einschränkend sein. Führen doch bereits viele Wohnmobilisten ein eigenes Stromaggregat mit. Nur leider sind die elektrischen Leistungen derzeit noch viel zu gering.

Den E-Offroader Bollinger scheint es ja nicht mehr zu geben. Am nächsten kommt ihm noch der hier, der Munro - der Elektro-Geländewagen aus Schottland. Eine Ähnlichkeit mit dem Defender von Land Rover ist beim Bollinger nicht zu verleugnen. Sein Design kann man unter einem Oberbegriff zusammenfassen, der meinem Motto entspricht: Form follows function.

Er beschreibt in Teilen, wie ich mir eine automobile Zukunft für mich vorstellen kann. Meine Vorstellung ist, dass der ÖPNV so gut und so flexibel funktioniert, dass ich für den Berufsverkehr eigentlich kein eigenes Fahrzeug mehr zuschanden fahren muss (Die Hoffnung stirbt zuletzt! ). Dann könnte man völlig problemlos elektrisch fahren und das Fahrzeug würde seinen Nutzwert behalten. Es ist doch keine wirkliche Freiheit, hierzulande ein Fahrzeug haben zu können, denn es führte dazu, dass man es auch haben muss. Na gut ... es ist doch Freiheit, leider mit genannten Folgen. Der Verbrenner ist also kein Auslaufmodell, aber Elektro mit Range Extender, in welcher Form auch immer, hätte große Vorteile. Ob man das nun mag oder nicht ..!

Anm. der Red.: Weitere Beiträge von Sigi Heider finden sich in unserer Autorenübersicht!

Anmerkung d. Red.: Zur Entwicklung der E-Fahrzeuge

Auch wenn im obigen Beitrag klar wurde, dass der E-Motor erhebliche Vorteile gegenüber dem Verbrenner hat, sieht die reale Entwicklung im Bereich der E-Fahrzeuge deutlich unerfreulicher aus. Woran liegt das und was sind die eigentlichen Ursachen? Mit diesen Fahrzeugen und den genannten Fragen befassen wir uns ebenfalls schon mehrere Jahre in unserem Magazin und inzwischen gibt es zum Beitrag Batterie leer - Unterwegs im "E-Wagen" Zeitalter aus dem Jahr 2020 diverse Nachträge, die bis ins laufende Jahr reichen. Der aktuell letzte davon als Ergänzung zu diesem Artikel:

11. Nachtrag, August ´24: "Derzeit sind Elektroautos Ladenhüter"

Zu "Expeditions- und sonstigen Fahrzeugen"