Aus Ressourcensicht bringt Leichtbau bei Elektroautos nichts

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Manuel Schweizer, Studierender der Technischen Hochschule Ingolstadt (THI) im Masterstudiengang Applied Research in Engineering Sciences, ist im Rahmen seines Forschungsprojektes zur Erkenntnis gelangt, dass Emissionen in der E-Mobilität sich nicht nur durch den richtigen Strommix verringern lassen. Laut Schweizer sei es auch möglich dies durch eine geeignete Verwendung von Werkstoffen zum Positiven zu beeinflussen.

Dabei hat er allerdings auch erkennen müssen, dass im Gegensatz zu Verbrennern Leichtbau bei Elektrofahrzeugen hinsichtlich der Gesamtenergie und Gesamtemissionen keinen Vorteil gegenüber Stahl mit sich bringt. Schweizer vergleicht in seiner Arbeit die Auswirkungen von Leichtbaumaßnahmen bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Elektrofahrzeugen im Hinblick auf Ressourceneffizienz und Emissionen. Sein Ziel war es hierbei, den optimalen Materialmix für beide Fahrzeugarten zu ermitteln. Hierzu modellierte der Studierende der THI zunächst je ein Fahrzeug beider Antriebsarten für die unter Mittelklasse sowie die Oberklasse.

Im Anschluss daran führte er Berechnungen durch, bei denen er Herstellungsenergie und Emissionen verschiedener Werkstoffe, unter anderem Aluminium und Stahl, einbezog. Dies führte zu dem Ergebnis, dass die Leichtbauvariante über den gesamten Lebenszyklus sowohl mehr Energie benötigt als auch mehr Emissionen ausstößt wie Stahlbauweisen der gleichen Fahrzeugklasse. Ein negativer Einfluss des zusätzlichen Gewichts tritt dabei nicht in dem Maße auf, wie es bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor der Fall ist, da der Elektromotor neben seinem höheren Wirkungsgrad auch die Möglichkeit der Energierückgewinnung beim Bremsen besitzt.

Als Ergebnis seiner Arbeit konnte Schweizer festhalten, dass sich durch eine ressourceneffiziente Werkstoffwahl bei einem Fahrzeug der unteren Mittelklasse neun bis 13 Prozent der Emissionen einsparen lassen, die bei der Batterieherstellung anfallen, bei einem Fahrzeug der oberen Mittelklasse 19 bis 24 Prozent. Würde man diese Energie- und Emissionseinsparungen anderweitig verwenden, könnte man beispielsweise mehr Batteriekapazität herstellen, um somit die Reichweite des E-Autos zu erhöhen.

Quelle: Technische Hochschule Ingolstadt – THI Studie untersucht den optimalen Materialmix für Elektrofahrzeuge – mit überraschendem Ergebnis

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Ein schwieriges Thema. Stahl und Aluminium lassen sich bestens wiederverwerten, bei Kunststoffen oder exotischen Materialmischungen wird es schwieriger. Es sollte wohl ein gesundes Mittelmaß gefunden werden, und das Recycling schon bei der Planung bedacht werden.

Na, vielleicht wird der Studierende im Rahmen seiner Ausbildung noch lernen, das der cw-Wert eine um Grössenordnungen grössere Rolle beim Verbrauch spielt. Und natürlich, das moderne E-Autos Rekuperation besitzen.

Bei 800 kg Batterie ist es nicht sehr interessant, mit irgendwelchen teuren Leichtbau-Klimmzügen ein paar Kilogramm einzusparen.
Die mit Abstand wirkungsvollste Einsparung ist eine kleinere Batterie von z.B. etwa 250 kg (Einsparung ca. 550 kg) zu verwenden und für weite Strecken eine andere Art der Mobilität zu wählen. Wenn das gleiche Fahrzeug zwingend auch Langstrecken bewältigen können muss, wird in 2-3 Jahren ein zusätzlicher Wasserstoff-Range-Extender mit ca. 150 kg Gewicht die beste Lösung sein (Einsparung noch 400 kg). Das ist eine einfache Rechnung.

Wenn man schon den Fahrakku mit Li-Ionenbatterien ausstattet, dann könnte man auch den Niedervoltakku aus Li-Ionenbatterien aufbauen.
Denn der kleine Bleiakku ist schwer. Eine Umstellung auf 800V Technik würde auch etwas Gewicht sparen.
Ein Verwendung von weniger Steuergeräten wie bei Tesla oder VW MEB spart auch etwas Gewicht.

Ein Wasserstoffauto braucht wesentlich mehr Strom als ein Elektroauto. Denn die Reinwasser-Erzeugung, H2-Elektrolyse und Rückwandelung in Strom durch die Brennstoffzelle braucht wesentlich mehr Energie. Wenn man in Zukunft Batterien mit weniger Energieaufwand herstellen könnte, wäre es denkbar zusätzlich zu den Zellen der Skateboard-Architektur weitere Zellen unter den Sitzen zu verbauen.

Leichtbau könnte zu mehr Reichweite führen, tut es aber nicht. Dashalb solche Studien vergessen und sich besser Wesentlicherem zuwenden.
Akku-Verbesserungen , Wiederaufbereitung, Entsorgung, Garantieleistung nach 6 Jahren, umweltfreundlichere „Inoreihen„ verwenden.

Es bleibt dabei, die Schlüsselrolle bei E-Autos spielt die Batterie, ihre Energiedichte (Wh/kg) und ihr kWh-Preis.
Die Entwicklung von Feststoffbatterien mit deutlich höherer als der derzeitigen Energiedichte ist offensichtlich auf gutem Weg, sodass eine Batterie für eine Reichweite von 1000 km (als Kompensation gegenüber dem wesentlich geringeren Tankaufwand von Autos mit Verbrennungsmotoren) und den damit verbundenen Kosten zu einem E-Autopreis führen müsste, der dann von Kunden als eine wettbewerbsfähige Alternative zu Autos mit Verbrennungsmotoren betrachtet und akzeptiert wird.

Ich finde das auch eine recht interessante Studienaufgabe, die auch ich gerne an der FH in Winterthur ( Schweiz ) gemacht hätte, falls sie dann ausgeschrieben worden wäre. Habe mich stattdessen mit Adaptiven Regelverfahren und Simulationsmodellen für Min-Energiehäuser zusammen mit Archikten auseinandergesetzt.

Wenn es Ansätze gibt, sodass Technologieprodukte besonders im Energiesektor optimiert werden können, dann finde ich, sollte solche Erkenntnisse ebenfalls in die Industrie miteinfliessen. Oft werden solche Arbeiten auch direkt mit der Industrie durchgeführt. Anlässlich der WAVE Trophy durch Deutschland, Österreich und der Schweiz besuchte ich immer wieder Firmen, z.B. Phoenix Contact, die uwij GmbH (DE) oder Kreisel (A), die an technologisch interessanten Produkten arbeiten.

Das TWYKE steht natürlich ausser Konkurenz zu den anderen Fahrzeugen mit altenativen Antrieben. Hut ab vor den TWYKEies, das sind quasi wirklich so eine Art Vorpioniere der Elektromobilität :-)

Hoffentlich braucht ein Twike nur 7 KWh! Der ist auch von der Grösse her nicht mit normalen Autos vergleichbar welche auch mit 12 – 14 KWh / 100 KM gefahren werden . Hätte der einen Dieselmotor drin, ginge es mit 2 Litern. Auch wenn der 50Kg schwerer wäre ändert sich gar nichts.
Mit dieser viel kleineren Karosserie die schon fast in die geschlossene Motorradkategorie hinein gehört (BMW), resultieren die geringen Verbräuche durch den geringen CW Wert. Es gibt eine untere Schwelle mit dem Leichtbau , wo ganz einfach die Sicherheit halt sagt. Dann redet Preis-Leistung mit, dies hat BMW mit dem I 3 erlebt. Twike ein lustiges Gefährt, hat aber keinen Markt bekommen. Mir wäre der zu gefährlich.

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