Jüngste Studien zur Effizienz von Elektroautos haben den Verdacht der Besitzer von Elektroautos bestätigt, dass extreme Temperaturen die Leistung von e-Autos drastisch verringern.
Eine kürzlich durchgeführte AAA-Studie (amerik. Vereinigung für Verkehrssicherheit) ergab, dass durch kalte Temperaturen die Batterielebensdauer eines Elektroautos um bis zu 40 Prozent verringert werden kann. Es wurde auch festgestellt, dass die Leistung weiter sinken kann, sobald die Innenraumheizungen verwendet werden, wobei hierzu auch fairerweise gesagt werden muss, dass vergleichsweise auch Verbrennermotoren bei Benutzung der Innenraumheizung oft 1-2l mehr verbrauchen.
In wärmeren Klimazonen stellen die Besitzer von Elektroautos auch fest, dass die Batterielebensdauer verkürzt wird, und obwohl der Schaden nicht dauerhaft ist, macht die Realisierung extremer Temperaturstörungen Elektroautos in vielen besiedelten Gebieten unmöglich.
Greg Brannon, Director of Automotive Engineering bei AAA, sagte, dass das Verständnis der Einschränkungen in extremen Klimazonen die Vorbereitung der Fahrer erleichtern kann. Brannon erklärte, dass sie bei der Vorbereitung weniger wahrscheinlich in einem Schneesturm stecken bleiben, wenn die Batterielebensdauer erschöpft ist.
Getestet wurden in der Studie 2018 der BMW i3s, der Chevrolet Bolt, der Nissan Leaf, der Volkswagen e-Golf und der 2017er Tesla Model S 75D. Die AAA-Studie ergab, dass jedes Auto eine Mindestreichweite umgerechnet 100km pro Ladung hatte, aber, dass es bei strengen Temperaturen deutlich abfiel.
Mit einem Dynamometer zur Messung der bei 20 und 95 Grad fahrenden Autos verglichen die Forscher dann die Leistung der Autos unter normalen Umständen bei Temperaturen von 75 Fahrenheit. Bei 20-Grad-Temperaturen sank die Batterielebensdauer um 12 Prozent. Bei Verwendung der Innenraumheizung sank die Batterielebensdauer auf 41 Prozent.
Autos, die bei 95 Grad fahren, haben ebenfalls einen Rückgang der Batterielebensdauer auf 4 Prozent. Bei Verwendung der Innenkühlung verringert sich die Batterielebensdauer erneut auf 17 Prozent.
Tesla antwortete auf die Studie mit der Vermutung, dass die Daten bei 95 Grad nur einen Rückgang von 1 Prozent zeigten. Tesla weigerte sich jedoch, Kaltwetterdaten zu veröffentlichen, um die Behauptung zu bestätigen.
Das AAA-Team stimmte dem nicht zu und erklärte, dass die Studie im Rahmen der von der SAE (Auto Engineering Trade Group) entwickelten Verfahren und Richtlinien durchgeführt wurde.
Um die durch hohe Temperaturen verursachte Verkürzung der Batterielebensdauer zu minimieren, empfiehlt AAA den Besitzern von Elektrofahrzeugen, ihre Fahrzeuge im eingeschalteten Zustand aufzuwärmen und die Fahrt bei heißem und kaltem Wetter zu verkürzen.
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Ingenieur entwickelt Brennstoffzelle mit 2.400km Reichweite – Nur 4.000€ als Umbau-Set für Benziner & Diesel
Man stelle sich einmal die Zufriedenheit darüber vor, mit seinem umweltfreundlichen Elektroauto über 1.500 Meilen (also ca. 2.400 Kilometer) zu fahren, ohne anhalten zu müssen, um die Batterie aufzuladen. Das ist immerhin eine Strecke, die mehr als viermal so lang ist wie die des besten und teuersten Modells, das derzeit auf dem Markt ist.
Unter der Motorhaube verbirgt sich ein revolutionärer neuer Batterietyp, der, im Gegensatz zu den Batterien herkömmlicher Elektroautos, auch Busse, große Lastkraftwagen und sogar Flugzeuge antreiben kann. Darüber hinaus ist die Herstellung viel einfacher und billiger als bei den Batterien, die derzeit in Millionen von Elektrofahrzeugen auf der ganzen Welt verwendet werden. Und im Gegensatz zu ihnen ist das Recycing zudem problemlos.
Gibt’s nicht? Das klingt doch nach einer Science-Fiction-Fantasie? Aber es ist bereits Realität. Am vergangenen Freitag unterzeichnete der Erfinder dieser genialen Energiezelle, der britische Ingenieur Trevor Jackson, einen Vertrag, um demnächst mit der Herstellung zu beginnen.
Trevor Jackson (58) aus Tavistock in Devon, ehemaliger Offizier der Royal Navy und Vater von 8 Kindern, hat einen Vertrag über mehrere Millionen Pfund gesichert, um das Gerät in Großbritannien in großem Stil zu fertigen.
Austin Electric, ein Ingenieurbüro mit Sitz in Essex, das mittlerweile die Rechte am alten Logo der Austin Motor Company besitzt, wird bereits im nächsten Jahr Tausende davon in Elektrofahrzeuge einbauen. Laut Danny Corcoran, dem Geschäftsführer von Austin, ist die neue Technologie ein “Game Changer” und wird alles verändern.
“Sie könnte die nächste industrielle Revolution auslösen. Die Vorteile gegenüber herkömmlichen Batterien für Elektrofahrzeuge sind enorm”, sagte er.
Nur wenige werden wohl bislang von Jacksons außergewöhnlicher Erfindung etwas gehört haben. Der Grund dafür ist, so erläutert er, ist, dass er seit er und seine Firma Metalectrique Ltd. vor einem Jahrzehnt einen Prototypen entwickelt haben, mit dem entschlossenen Widerstand der Automobilhersteller konfrontiert ist.
Die Industrie hat natürlich allen Grund, nicht einem Konkurrenten das Terrain zu überlassen, der ihre eigene Technologie mit der Zeit überflüssig machen könnte. Skeptiker in den Reihen der Autoindustrie behaupten, die Technologie von Trevor sei nicht bewiesen, und die Vorteile seien übertrieben.
Eine unabhängige Bewertung der britischen Regierungsbehörde UK Trade and Investment aus dem Jahr 2017 ergab jedoch, dass es sich um eine “sehr attraktive Batterie” handelt, die auf einer “gut etablierten” Technologie basiert und pro Kilogramm viel mehr Energie produziert als die Batterien herkömmlicher Elektrofahrzeuge.
Bahnbrechend: Die Aluminium-Luft-Brennstoffzelle speichert weitaus mehr Energie als eine herkömmliche Batterie
Laut Jackson hatten die Automobilhersteller vor zwei Jahrem das Außenministerium gedrängt, ihn von einer prestigeträchtigen Konferenz für europäische Unternehmen und Regierungen in der britischen Botschaft in Paris abzuhalten, die sich auf einen Plan einigen sollte, um sicherzustellen, dass alle neuen Autos bis 2040 elektrisch angetrieben werden. Das Vorhaben, ihn auszuschließen, schlug jedoch fehl. Mit der Unterzeichnung des Vertrags mit Austin scheint unser Erfinder nun endlich auf Erfolgskurs zu sein.
Er hat zudem einen Zuschuss von 108.000 Pfund Sterling für die weitere Forschung vom Advanced Propulsion Center, einem Partner der Abteilung für Wirtschaft, Innovation und Kompetenzen, erhalten. Seine Technologie ist von zwei französischen Universitäten validiert worden.
Er sagt: “Es war ein harter Kampf, aber ich mache endlich Fortschritte. Von jedem logischen Blickwinkel aus ist dies der richtige Weg.”
Jackson begann nach einer bemerkenswerten Karriere als Ingenieur mit der Arbeit an neuen Möglichkeiten, Elektrofahrzeuge anzutreiben. Er arbeitete einst für Rolls-Royce in Derby und half bei der Konstruktion von Kernreaktoren. Anschließend übernahm er einen Auftrag bei der Royal Navy, wo er als Leutnant an Bord von Atom-U-Booten tätig war und deren Reaktoren verwaltete und wartete.
Bevor er 1999 seine eigene Firma gründete, arbeitete er für BAE Systems, wo er zunächst nach alternativen, umweltfreundlichen Möglichkeiten zum Antrieb von Fahrzeugen suchte. Zu dieser Zeit heiratete er seine Partnerin Kathryn. Das Paar hat heute acht Kinder im Alter von 11 bis 27 Jahren und lebt in Tavistock am Rande von Dartmoor in Devon.
2001 begann er, damit, das Potenzial einer Technologie zu untersuchen, die erstmals in den 1960er Jahren entwickelt worden war. Wissenschaftler hatten herausgefunden, dass sie durch Eintauchen von Aluminium in eine chemische Lösung, die als Elektrolyt bezeichnet wird, eine Reaktion zwischen dem Metall und der Luft auslösen können, um Elektrizität zu erzeugen. Das Verfahren war für kommerzielle Batterien indes zunächst unbrauchbar, da das Elektrolyt extrem giftig und ätzend war.
Nach jahrelangen Experimenten in seiner Werkstatt in Callington im britischen Cornwall kam Jackson dann der erleuchtende Moment, als er eine neue Formel für ein Elektrolyt entwickelte, das weder giftig noch ätzend war.
“Ich habe es getrunken, als ich es den Anlegern vorgeführt habe, damit ich beweisen kann, dass es harmlos ist”, sagt Jackson. Ein weiteres Problem bei der 1960er-Version war, dass es nur mit reinem Aluminium funktionierte, was sehr teuer ist.
Aber Jacksons Elektrolyt funktioniert mit deutlich weniger reinem Metall – einschließlich simpler recycelter Getränkedosen. Die streng geheime Formel ist der Schlüssel zu seinem Gerät.
Technisch korrekt sollte man es als Brennstoffzelle und nicht als Batterie bezeichnen. Wie auch immer, sie ist jedenfalls so leicht und leistungsstark, dass sie jetzt den gesamten CO²-armen Verkehr revolutionieren könnte, so viel Energie liefert sie.
Jackson hat es vorgeführt. Er schnitt die Oberseite einer Coladose ab, leerte sie, füllte sie mit Elektrolyt und befestigte Elektroden daran, um einen kleinen Propeller anzutreiben. “Die Energie, die hier drin steckt wird den Propeller einen Monat lang in Schwung halten”, sagte er. “Sie können sehen, was diese Technologie in einem Fahrzeug bewirken kann, wenn man den Maßstab größer fasst.” Nach dem Deal mit Austin in der vergangenen Woche wird genau das geschehen. Drei Sofortprojekte stehen kurz vor dem unmittelbaren Produktionsstart.
Das erste Projekt ist, einige Tuk-Tuks für den asiatischen Markt herzustellen – dreirädrige Mofas. Das zweite ist die Herstellung von E-Bikes, die billiger sein und viel mehr Reichweite haben werden als diejenigen von Konkurrenten am Markt.
Schließlich, und was am wichtigsten ist, wird das Unternehmen Kits produzieren, um gewöhnliche Benzin- und Dieselfahrzeuge in Hybridfahrzeuge umzuwandeln, indem es sie mit Aluminium-Luft-Brennstoffzellen und Elektromotoren an den Hinterrädern ausstattet.
Der Fahrer kann dann wählen, ob er das Auto mit fossilen Brennstoffen oder mit Strom fahren möchte. Die Kosten eines solchen Umbaus werden laut Jackson etwa 3.500 GBP betragen und werden von Anfang nächsten Jahres verfügbar sein. Dies ist laut Jackson das Sprungbrett für ein vollwertiges Elektrofahrzeug mit Aluminium-Luft-Brennstoffzellen. Die Autoindustrie hat bereits massiv in einen ganz anderen Batterietyp, nämlich in Lithium-Ionen, investiert.
Auch in Geräten wie Computern und Mobiltelefonen sind Lithium-Ionen-Batterien wiederaufladbar. Fast jedes Elektrofahrzeug auf der Straße nutzt sie. Sie haben jedoch sehr große Nachteile. So enthalten sie neben Lithium seltene, giftige Substanzen wie etwa Kobalt. Sie können explodieren oder Feuer fangen, so wie wir es an den zahlreichen Zwischenfällen gesehen haben, die Samsung 2016 gezwungen haben, Zehntausende von Galaxy Note 7-Handys zurückzurufen.
Durch wiederholtes Aufladen werden Modelle in Wagengröße letztendlich verbraucht. Ihr Recycling zur Rückgewinnung von Kobalt und Lithium ist äußerst kostspielig – etwa fünfmal so viel wie die Kosten für deren schlichte Entsorgung als Abfall plus Neufertigung.
Aluminium hingegen ist das am häufigsten auf dem Planeten vorkommende Metall. Viele Fabriken, die es aus Erz oder recyceltem Müll raffinieren, werden mit grüner, erneuerbarer Energie betrieben, beispielsweise mit Staudämmen aus Wasserkraft.
Und wenn eine Aluminium-Luft-Brennstoffzelle einmal verbraucht ist, kann sie sehr billig recycelt werden. Laut Jackson bedeuten die geringen Kosten für das Recycling, dass die Betriebskosten für ein Auto mit Aluminium-Luft-Brennstoffzellenantrieb bei nur 13 Cent pro Kilometer liegen. Zum Vergleich, die Kosten für ein kleines Fließheck-Benzinauto belaufen sich auf etwa 22,5 Cent pro Kilometer. Noch wichtiger indes ist, dass Lithium-Ionen-Batterien ein hohes Gewicht haben.
Akkreditierte Tests haben ergeben, dass die Brennstoffzelle von Jackson neunmal so viel Energie produziert wie Lithium-Ionen: Das bedeutet neunmal so viele Kilowattstunden Strom pro Kilogramm. Der Luxus-Elektroautohersteller Tesla gibt für sein Modell S eine Reichweite von 370 Meilen pro Ladung an. Laut Jackson wäre die Reichweite 2.700 Meilen, wenn Sie dasselbe Auto mit einer Aluminium-Luft-Brennstoffzelle fahren würden, die das gleiche Gewicht wie der Lithium-Ionen-Akku hätte.
Aluminium-Luft-Brennstoffzellen nehmen auch weniger Platz ein. Jackson weist darauf hin, dass der Tesla, wenn er mit einer Aluminium-Luft-Brennstoffzelle ausgestattet wäre, welche dieselbe Größe hätte wie seine derzeitige Batterie, beachtliche 1.500 Meilen ohne Unterbrechung fahren könnte. Eine durchschnittliche britische Familie, deren Auto jährlich 12.000 km zurücklegt (und in anderen Ländern sieht es statistisch wohl ähnlich aus), müsste ihre Brennstoffzelle also nur ein paar Mal im Jahr wechseln.
Wissenschaftler bezeichnen das Verhältnis von Gewicht zu Energie als Energiedichte. Laut Jackson könnten Aluminium-Luft-Brennstoffzellen in Bussen oder großen Lastwagen eingesetzt werden, da sie eine viel größere Dichte als Lithium-Ionen-Batterien haben. Wenn solche Fahrzeuge mit Lithium-Ionen-Energie betrieben würden, wären sie undurchführbar schwer, da die Batterie dann genauso wiegt viel wie die Fracht.
Er sagt: “Sie könnten problemlos zahlreiche unserer Zellen in einem solchen Fahrzeug zusammenkoppeln – schließlich haben Sie viel Platz gewonnen, wenn Sie die Dieseltanks entfernen.” Jackson fügt hinzu, dass Aluminium-Luft-Zellen auch in Flugzeugen verwendet werden könnten. “Wir führen derzeit Gespräche mit zwei Flugzeugherstellern. Es wird nicht für Jets geeignet sein. Aber es würde in Propellerflugzeugen funktionieren und so für Kurzstrecken-Passagier- und Frachtflüge geeignet sein.”
Unterdessen sind die Rohkosten einer neuen Aluminium-Luft-Zelle viel niedriger. In einem Tesla, so erläutert Jackson, kostet die Batterie ungefähr 30.000 Britische Pfund. Eine Aluminium-Luft-Brennstoffzelle, die dasselbe Auto länger antreibt, würde nur 5.000 Pfund kosten.
Autofahrer, die auf Lithium-Ionen-Batterien angewiesen sind, müssen ihre Batterien nach Verbrauch aus dem Stromnetz laden – ein Vorgang, der viel Zeit in Anspruch nimmt, häufig über Nacht. Wenn hingegen eine Aluminium-Luftzelle erschöpft ist, tauscht der Fahrer sie einfach gegen eine neue aus.
Anstelle eines riesigen Netzes von Ladestationen sind lediglich Geschäfte erforderlich, in denen leere Zellen gegen geladene ausgetauscht werden können, so wie die Leute heutzutage etwa bereits Propangasflaschen austauschen.
Das Auswechseln einer Brennstoffzelle dauert laut Jackson ungefähr 90 Sekunden. Er und Corcoran verweisen auf das “fortgeschrittene Stadium” von Gesprächen mit zwei großen Supermarktketten, die diesen Service bereitstellen sollen.
Letzte Woche hatte Sir James Dyson angekündigt, dass er seine Pläne zur Herstellung von Elektroautos verwerfen werde, da er zu dem Schluss gekommen sei, dass sie wirtschaftlich nicht rentabel seien, obwohl er bereits Millionen investiert hat.
“Das Problem ist,” sagt Jackson, “dass Dyson Lithium-Ionen verwendet hat. Wären seine Autos mit Aluminium-Luft-Brennstoffzellen ausgestattet gewesen, so wäre das Ergebnis möglicherweise anders ausgefallen.”
Ironischerweise hat Jacksons Geschichte bisher mehr als nur eine vorübergehende Ähnlichkeit mit Dysons.
Dyson hatte seinen beutellosen Staubsauger in einer Werkstatt bei sich zu Hause entwickelt, unterstützt von seiner Frau.
Und genau wie Jackson gegen die Interessen der großen Automobilhersteller ankämpfen musste, brauchte Dyson zehn Jahre, um sich wirtschaftlich durchzusetzen, da weder ein Vertriebshändler noch ein bestehender Hersteller bereit waren, den lukrativen Markt für Staubsaugerbeutel zu stören.
“Jeder weiß, dass das Verkehrswesen die am schwersten zu knackende Nuss ist, wenn wir wirklich das Ziel der Regierung erreichen wollen, bis 2050 keine Treibhausgasemissionen mehr zu verursachen”, sagt Jackson. “Wir werden das mit Lithium-Ionen einfach nicht erreichen. Abgesehen von allen anderen Aspekten, nützt Lithium-Ionen nichts für Lastwagen, die riesige Mengen fossiler Brennstoffe verbrennen.
“Ich weiß, wir kämpfen gegen eingefahrene Interessen, aber die technologischen und ökologischen Vorteile von Aluminium-Luft sind überwältigend – und Großbritannien hat die Chance, weltweit führend zu werden.”
Corcoran fügt hinzu: “Wenn Sie etwas für die Umwelt tun möchten, so können Sie das. Sie können es jetzt mit diesem Produkt tun.”
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