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Was sind mobile Energiespeicher?

Mobile Energiespeicher im Überblick

Mobile Energiespeicher haben vor allem für Fahrzeuge jedweder Art eine große Bedeutung. Sie kommen unter anderem in folgenden Bereichen zur Anwendung:

  • Leichtfahrzeuge
  • Zweiräder
  • Rollstühle
  • Personenkraftwagen (PKW)
  • Leichte Nutzkraftwagen
  • Straßenbahnen
  • Elektrolokomotiven

Während bei den Leichtfahrzeugen, Personenkraftwagen und Co. unter anderem die Starterbatterien von Verbrennungsmotoren ebenfalls zu den mobilen Energiespeichern gezählt werden, sind es bei Straßenbahnen und Elektrolokomotiven vor allem Energiespeicher, die sekundäre Systeme absichern sollen. Denn diese Fahrzeuge sind in der Regel an das Stromnetz angeschlossen.

Mit dem mobilen Energiespeicher werden vor allem Licht, die Öffnung der Türen oder die Bremsen versorgt. Weitere mögliche Einsatzbereiche der mobilen Energiespeicher sind Luft- und Raumfahrt, sowie Schifffahrt. Im Folgenden wollen wir uns aber auf mobile Energiespeicher für PKW beschränken, da diese in der Praxis für jeden Einzelnen von Bedeutung sind.

Einteilung der PKW

Die PKW werden dabei in folgende Varianten eingeteilt:

  1. Hybridfahrzeuge
    • Nach Aufbau des Antriebsstrangs
    • Nach Aufgaben des Energiespeichers im Fahrbetrieb

  2. Reine Elektrofahrzeuge

Bei den Aufgaben des Energiespeichers wird unterschieden zwischen

Micro-Hybrid: Einsparung von Kraftstoff durch Start-Stopp-Automatik, sowie Rekuperation der Bremsenergie. Ein Elektroantrieb ist hierbei nicht gegeben.
Mild-Hybrid: Aufgaben, wie beim Micro-Hybrid, hinzu kommt die Unterstützung des Verbrennungsmotors durch einen Elektromotor. Mit dem zusätzlichen Drehmoment ergibt sich der Boosteffekt.
Full-Hybrid: wie beim Mild-Hybrid, zusätzlich kann für kurze Strecken der reine Elektroantrieb gewählt werden.

Überblick Antriebsarten

Je nach Art des Antriebs werden natürlich auch verschiedene Anforderungen an die mobilen Energiespeicher gestellt. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass rein elektrisch betriebene Fahrzeuge derzeit weder mit den Reichwerten von Verbrennungsmotoren (500 – 1.000 km), noch mit den Reichweiten von Brennstoffzellen (ca. 300 – 500 km) mithalten können. Die Reichweite, die mit Hilfe der mobilen Energiespeicher erreicht werden kann, hängt sehr stark von der Energiedichte und dem Batterietyp ab.

Leistungen typischer Hybrid- und Elektroantriebe für PKW im Überblick

  Micro-Hybrid Mild-Hybrid Full-Hybrid Elektro-Fahrzeug
Leistung E-Motor 2 – 8 kW 10 – 20 kW 20 – 100 kW < 100 kW
Kapazität < 1 kWh < 2 kWh < 5 kWh 15 – 40 kWh
DC-Spannung 12 V 36 – 150 V 150 – 200 V 150 – 400 V
Elektrische Reichweite - < 3 km 20 – 60 km 100 – 250 km
Mögliche Kraftstoffeinsparung ca. 8 % ca. 15 % ca. 20 % -

Warum konnten sich reine Elektro-Fahrzeuge bisher nicht durchsetzen?

Obwohl im Bereich der mobilen Energiespeicher mittlerweile sehr große Entwicklungen erreicht wurden, konnten sich reine Elektro-Fahrzeuge bisher am Markt noch nicht durchsetzen. Mögliche Gründe dafür sind:

stark beschränkte Reichweite,
lange Ladezeiten,
zu geringe Lebensdauer,
hohe Kosten