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Systemforschung Elektromobilität: Batterie entscheidend für den Erfolg

Die Elektromobilität muss in Deutschland systematisch vorangetrieben werden. Dessen sind sich 34 Fraunhofer-Institute sicher und haben das Projekt "Systemforschung Elektromobilität" gegründet. Indem die Forscher den Blick vom Fahrzeug auf die gesamte Prozesskette der künftigen Elektromobilität erweitern, wollen sie der deutschen Automobilindustrie helfen, sich langfristig einen weltweiten Spitzenplatz auf diesem Feld zu sichern. Denn, so sind sich die Projektpartner einig, nicht nur neue Antriebskonzepte werden die Automobil- und Zulieferbranche stark verändern - alle müssen sich umstellen.

"Wir können alle Wertschöpfungsstufen der Elektromobilität aufeinander abgestimmt entwickeln. Die Institute bringen ihre Kompetenzen ein und stellen sich den zentralen Fragen: Wie wird die Energie erzeugt, transportiert, verteilt, ins Auto gebracht und dort möglichst effektiv eingesetzt? Welche Materialien sind für den Leichtbau oder Batterien notwendig? Wie funktionieren Schnittstellen zwischen Stromnetz und Fahrzeug und - ganz wichtig - wie wird der Verbrauch abgerechnet?«, erklärt Professor Hans-Jörg Bullinger, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft.

Die Schlüsselrolle für den erfolgreichen Einsatz von Elektromotoren in Pkw übernimmt nach Angaben der Projektteilnehmer leistungsfähige, sichere, kostengünstige und langlebige Energiespeichersysteme. Deshalb arbeiten die Wissenschaftler unter anderem an robusten Lithium-Ionen-Akkus, die den rauen Bedingungen im Auto Stand halten. So tauschen sie brennbare und damit gefährliche Elektrolyte durch stabile Polymere aus, suchen nach umweltverträglichen und stabilen Materialen und entwickeln effektivere Batterie-Managementsysteme.

Das Zusammenspiel der neuen Fahrzeugkomponenten und Schnittstellen prüfen die Fraunhofer-Experten an Demonstratorfahrzeugen und in speziellen Prüfzentren. So muss zum Beispiel ein zweites elektrisches Bordnetz im Fahrzeug installiert werden, um den Stromfluss in handhabbarer Dosierung steuern zu können. Damit zieht nun die Hochspannungs- und Hochleistungselektronik in breitem Umfang in die Fahrzeugtechnik ein. Diese neuen Anforderungen an die Bauteile und Systeme können beispielsweise am Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) in Erlangen getestet werden: Hier wird der Umgang mit elektromagnetischen Störungen, die Fahrdynamik oder das Zusammenspiel von Elektro- und Verbrennungsmotor bei Hybridfahrzeugen ausprobiert und verbessert.

Das Projekt betrachtet zudem ein nicht-fahrzeugspezifische Problem: Um auf den Klimawandel und die knappen Ressourcen angemessen zu reagieren, müssten die E-Fahrzeuge vorwiegend mit regenerativ erzeugtem Strom gefahren werden, dessen Anteil dafür aktuell jedoch noch zu gering sei. Allerdings würden mehr Sonnen- und Windenergie zu einem stärker schwankenden Energieangebot führen. Auch hier sprechen die Forscher dem Energiespeicher in Elektroautos eine Schlüsselrolle zu, indem sie bei starker Sonnenstrahlung oder kräftigem Wind überschüssige Energie speichern und diese bei Flaute oder bewölktem Himmel zum Teil wieder ins Netz einspeisen. Denn selbst zu Stoßzeiten stünden etwa 95 Prozent aller Fahrzeuge auf Parkplätzen. " Die Dimensionen sind beträchtlich: Wären zehn Prozent aller in Deutschland zugelassenen Autos Hybridfahrzeuge, die eine Energiemenge von einer Kilowattstunde speichern könnten, beliefe sich die gesamte Energiemenge auf 4,6 Gigawattstunden. Geht man vom Maximalszenario aus und nimmt an, dass alle Fahrzeuge Elektrofahrzeuge sind, deren Speicher 15 Kilowattstunden fassen könnten, läge die in den Autos gespeicherte Energiemenge bei 690 Gigawattstunden - damit könnte das gesamte deutsche Stromnetz zehn Stunden lang nur aus diesen Fahrzeugen gespeist werden", rechnen die Forscher vor.
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