Battery Electric Vehicle (BEV)
Durch das umweltbewusste Verhalten der Gesellschaft rücken elektrische Fahrzeuge in den Fokus.
Mit dem Ziel der Reduktion von Treibhausgasemissionen rücken alternative Fahrzeugantriebskonzepte in den Fokus. Eine Option bilden Elektrofahrzeuge mit einer Batterie als primärem Energiespeicher, sogenannte Battery Electric Vehicles (BEV). Der Batterie wird bei diesen Fahrzeugen die zum Antrieb des Elektromotors notwendige Energie sowohl durch das Aufladen an einer externen Steckdose als auch durch die Rückgewinnung (Rekuperation) von Bremsenergie zugeführt. Für zweiteres arbeitet der Antriebsmotor zeitweise als Generator, z.B. im Schubbetrieb beim Heranfahren an eine Ampel oder in Gefällestrecken.
Elektrische Antriebsstränge unterscheiden sich wesentlich von konventionellen verbrennungsmotorischen Triebsträngen. Zumeist werden ein oder mehrere Elektromotoren verwendet, die über eine feste Getriebeübersetzung mit den Rädern verbunden sind. Mehrstufige oder variable Getriebe können entfallen.
Die aus der Batterie stammende Energie wird im Elektromotor unter Ausnutzung elektromagnetischer Wirkprinzipien in mechanische Energie umgewandelt:
Generell kann ein Magnet durch eine Folge wechselnder Anziehung und Abstoßung gleicher und gegenseitiger Pole in Bewegung versetzt werden. Im Elektromotor bilden stromführende Kupferwindungen einen Elektromagneten, dem auf der anderen Seite permanenterregte Magneten gegenüberstehen. Durch wechselseitige Umpolung des Stromflusses in den Kupferwindungen werden anziehende und abstoßende Magnetfelder zwischen dem Elektromagneten und den Permanentmagneten erzeugt, in dessen Folge aufgrund des mechanischen Aufbaus eine Drehbewegung entsteht. Dabei gibt es unterschiedliche Konstruktionsprinzipien, so dass sowohl der elektromagnetische als auch der permanenterregte Teil als sogenannter Rotor fungieren können.
Kraftstoffe und Batterien sind die Energieträger, Verbrennungsmotoren und Elektromotoren diejenigen Antriebe, die die Energie in mechanische Bewegung umwandeln. Beide Konzepte verlangen kostenintensive Infrastruktur bereits bei der Herstellung. Weil BEV-Konzepte auf eine deutlich kürzere Historie zurückblicken können, sind sie bisher weniger in der Infrastruktur verankert; daher sind die Herstellungskosten je Stück noch höher.
Im Vergleich zur Kraftstoffinfrastruktur sind größere Herausforderungen in Bezug auf die Batterieentwicklung und -Produktion auf der einen Seite und die Errichtung eines flächendeckenden Netzes von Ladestationen auf der anderen zu meistern. Für die Batterieproduktion gibt es ähnliche Rohstoffabhängigkeiten, wie man dies von der Kraftstoffproduktion kennt. Allerdings sind dort nicht alle Bestandteile aus dem vertikalen Produktionsprozess einer Hand zu bekommen; für Lithium, Kobalt, Graphit, Mangan, Nickel steht man im Wettbewerb mit vielen anderen Anwendungen.
Bei einem als besser geltenden Wirkungsgrad des Elektromotors reicht eine – im Vergleich mit derjenigen von Benzin - geringere Energiedichte der Batterien trotz allem nur für geringe Reichweiten ohne eine wesentliche Gewichtszunahme des Fahrzeugs in Kauf nehmen zu können. Größere Reichwerte ginge nach Stand der Technik nur mit größeren und damit auch schwereren Batterien einher, wobei dann aber das höhere Gewicht der größeren Batterie den korrespondierenden Energiezuwachs zu Ungunsten Reichwerte verzehrt. Zudem sind Batterien derzeit noch sehr kostenintensiv, so dass sie ca. ein Drittel bis 40 % der Kosten eines BEV ausmachen können. Demgegenüber stellen Elektromotoren bereits bei geringen Drehzahlen ein hohes Drehmoment zur Verfügung, so dass auch ohne Getriebe bereits bei niedrigen Geschwindigkeiten eine hohe Beschleunigungsreserve zur Verfügung steht bei einem insgesamt geräuschärmeren Betrieb als Verbrennungsmotoren.
In puncto Verbrauch sind für beide Konzepte das Fahrverhalten des Nutzers sehr maßgeblich: angepasstes Fahren reduziert in jedem Konzept den Verbrauch.
Emissionen machen im Verkehr rund ein Viertel der weltweiten Treibhausgasemissionen aus.
Auch das BEV zeigt in einer Lifecycle-Betrachtung mindestens in der Produktion selbst umweltrelevante Belastungsgrößen, wahrscheinlich auch in der Produktion des Ladestroms selbst. Aber ein fertig produziertes und geladenes BEV hat im Betrieb praktisch keine Emissionen und stößt keine Partikel aus.
In Bezug auf die Richtlinie über Luftqualität und saubere Luft liefert ein bestimmter Anteil an BEV im Straßenverkehr sofort einen messbaren Beitrag zur besseren Luftqualität.Tatsächlich bedeutet ein bestimmter Anteil an BEV im Straßenverkehr außerdem sofort eine Verringerung der Geräuschemission bei Geschwindigkeiten unter 40 km/h (darüber sind die Reifengeräusche dominant und nicht der Antrieb). Dies bedeutet einen signifikanten Beitrag zur Erfüllung der Umgebungslärmrichtlinie, demnach Städte in verpflichtend anzulegenden Lärmkarten für s.g. Hotspots Maßnahmen nachweisen müssen.
Daher finden BEV aufgrund aktueller, regelmäßiger Überschreitungen von Grenzwerten zur Luftreinhaltung und besorgniserregend ansteigenden Emissionen und Partikelausstößen (Luftschadstoffe, Feinstaub-Belastung) breite Unterstützung in der öffentlichen Diskussion. Die technologieoffene Gesellschaft versteht den aktuell dominierenden Verbrennungsmotor als nur einen Antrieb unter anderen, der zwar begründet sehr etabliert aber fortgesetzt zu verbessern ist. Im Antriebsmix des auf Individualismus angelegten Mobilitätskonzepts unserer pluralistischen Gesellschaft braucht es zudem die umweltrelevanten Vorteile eines BEV-Betriebs.
