Warum braucht ein Elektromotor kein Getriebe?

Um diese Frage plausibel erklären zu können, sollte für jeden noch einmal eine Erklärung über Funktionen eines Getriebes vorausgeschickt werden: Es handelt sich um einen Mechanismus, mit dem eine Bewegungsgröße geändert wird. Meistens geht es dabei um Drehbewegungen, wie auch in einem Uhrwerk, aber alles wäre grundsätzlich möglich.

Beim Auto ist es ähnlich wie im Inneren einer Uhr. Die bildnerische Vorstellung verhilft zu besserem Verständnis: dazu stellt man sich einfach kleinere Zahnräder vor, die größere Zahnräder antreiben. Mehr steckt nicht dahinter. In unserem Fall wird also eine antreibende Kraft eingespeist welche vom Motor abgegeben wurde.

Als Abtrieb wiederum wird die angeschlossene Arbeitsmaschine beziehungsweise das Werkzeug auf der anderen Seite bezeichnet. Das Getriebe befindet sich dazwischen.

Elektrisches Getriebe – so gar nicht  vorhanden

„Elektrische Getriebe“ sind eigentlich etwas anderes, der Vergleich stammt eher aus der zweckbezogenen Sichtweise, denn es nimmt nur den Platz eines herkömmlichen Getriebes ein ohne ein solches zu sein. Beim Hybridmotor, der beide Antriebsformen kombinieren muss, handelt es sich um eine Symbiose mit Dieselmotoren, Gasturbinen und den konventionellen Ottomotoren.

Der Elektromotor als Antriebssystem ist an sich gar keine Innovation. Schienenfahrzeuge werden ebenfalls auf diese Weise betrieben. Auch Gabelstapler und Elektrokarren sind altbekannte Elektrofahrzeuge. Neu ist nur die Modifizierung zugunsten des Individualverkehrs und eine Verwendung im Auto war auch schon immer möglich. Die problematischen Aspekte lagen jedenfalls nicht im Elektromotor selber begründet, dazu Näheres unten in den Aussichten.

Starkstrom statt Erdöl

Ziel ist, wie heute jeder weiß, ein Ausstieg von der Erdölabhängigkeit bei der individuellen Mobilität des Menschen. Drehstrommotoren werden jene Systeme genannt, die in Elektroautos von heute den Antrieb bewerkstelligen. Beim „Drehstrom“ handelt es sich um eine Dreiphasenwechselspannung.

Wir alle kennen dieses System unter der Bezeichnung „Starkstrom“, der etwa für den E-Herd in der Küche in so gut wie jedem Haushalt vorhanden ist. Aus technischer Sicht ist ein Vergleich durchaus gerechtfertigt und dieser führt uns die eigentliche Absurdität unserer Gewohnheiten vor die Augen: Wer würde heute auf die Idee kommen, eine erdölbetriebene Küche zu erwerben?

Basierend auf diesem Hintergrund ist es dringend angesagt, diese bewährte Technologie auch für den Individualverkehr allgemein zugänglich zu machen. Und die Entscheidungsträger in Politik und Wirtschaft haben es auch erkannt.

Kein Verschleiß, kaum Wartung

Die sonstigen Vorteile sind allgemein aber weniger bekannt, obwohl sie für jedermann interessant sind. Da keine Schleifkontakte nötig sind, fällt auch kein Verschleiß an – ein weiterer und wichtiger Vorteil gegenüber den Altsystemen mit Getriebe. Konkret bezeichnet handelt es sich um eine „umrichtergeführte permanentmagneterregte Dreiphasen-Synchronmaschine“, die vergleichsweise simpel arbeitet:. Der Umrichter wandelt die Energie aus der Batterie in Wechselstrom. Der Motor arbeitet auch als Generator und führt als Gleichrichter den Ladestrom an die Batterie.

Eine weitere Variante mit Gleichstrom konnte sich beim Elektroauto nicht durchsetzen, dasselbe gilt für Asynchron- und Radnabenmotoren. Deshalb muss man sie nicht unbedingt kennen. Letztere versprechen zwar fahrdynamische Vorteile, die jedoch mit dem Erfordernis behaftet sind, die Räder mit einer aufwändigen Kapselung zu versehen.

Nachteile des „elektrischen Getriebes“

Unter „magnetischer Erregung“ versteht man die notwendige Präsenz einer magnetischen Wirkungsweise. Hier liegt noch ein Nachteil vor, betrachtet man rein die ökologische Folge: Die Lieferung des dazu erforderlichen Neodym kann aktuell vor allem nur aus umweltbelastenden Verfahren stammen und wird meist aus China eingeführt. Zu Recht wird also eifrig nach Möglichkeiten gesucht, fremderregte Motoren entwickeln zu können.

Der Haken dabei: Die nur mit höherer Drehzahl erreichbare Wirkung bedarf eines zusätzlichen Untersetzungsgetriebes – mit dem Getriebe, wie wir es von Benzinern oder Dieselmotoren kennen, hat das allerdings nicht viel gemeinsam. Es führt lediglich zu einem etwas höheren Stromverbrauch. Und es handelt sich ohnehin um Zukunftsmusik. Es ist aber davon auszugehen, dass bis dahin andere Verfeinerungen kompensatorisch gegenwirken werden. Unterm Strich wird man die Entwicklung begrüßen.

Vorteile des Elektroantriebs

Die gesamten Vorteile dieser motorbezogenen Neuerungen sind auch beim Kraftfahrzeug bekannt:

  • unterbrechungsfreie Drehmomentabgaben die einen hohen Fahrkomfort gewährleisten, dem bei Versehrtenfahrzeuge ein besonders hohen Stellenwert beikommt,

  • hohe Wirkungsgrade

  • eine geringere Masse im Vergleich zu Verbrennungsmotoren – dies erlaubt einen platzsparenden Einbau, der gerade bei nachträglichem Aufrüsten wichtig ist,

  • freilich die Emissionsfreiheit beim Betrieb

  • kaum Betriebskosten zumal diese Motoren eine sehr lange Lebensdauer aufweisen und auch die Wartung mit ungleich geringerem Aufwand bewerkstelligt wird;

  • das Kühlsystem muss ebenso weniger aufwändig ausgestattet sein und verringert mögliche Anfälligkeit;

  • selbst die Bremssysteme sind einfacher, weil sie elektromotorisch konzipiert werden können und auch hier weder Wartungsarbeiten notwendig sind, noch ein Verschleiß zu befürchten ist. Diese Bremssysteme werden „Nutzbremsung“ genannt, weil Energierückgewinnung mit ihnen einhergeht.

Aussichten

Warum trotz der Vorteile der Individualverkehr noch immer nicht stärker auf beschriebene Weise ausgebaut ist, lässt sich durch die Reichweite der Akkus erklären – hat also mit den Motoren selber nichts zu tun. Mit Verbesserungen der Akkus ging die Zukunft dieser Motoren konform – sie bedingen einander. Warum aber der Elektromotor auf ein Getriebe – und vieles mehr – verzichten kann, ist einfach zu erkennen. Und es ist gut so.