IEA Technology Roadmap Electric and Plug-in Hybrid Electric Vehicles (2011)

Technologiebeschreibung

Im Rahmen der Elektromobilität nehmen derzeit drei Antriebstechnologien Schlüsselpositionen ein. Rein elektrische Antriebe (Electric Vehicles - EV) benötigen die größten Batteriekapazitäten direkt im Fahrzeug, da auf keinen zweiten Motor mit zusätzlichem Energiespeicher (Tank) zurückgegriffen werden kann. Ebenso ist hierfür eine dichte Infrastruktur mit Ladestationen notwendig, um bei entsprechend schnellen Ladevorgängen die erzielbare Reichweite zu erhöhen.

Hybridantriebe (Hybrid Electric Vehicles - HEV) benötigen konventionelle Kraftstoffe, wobei eine relativ kleine Batterie durch Bremskraft und bei Betrieb des Verbrennungsmotors geladen wird. Rein elektrische Reichweiten beschränken sich meistens auf wenige Kilometer.

Eine Kombination aus beiden Systemen sind Plug-in Hybridantriebe (Plug-in Hybrid Electric Vehicles - PHEV). Hierfür sind mittlere Batteriekapazitäten notwendig, wodurch die rein elektrischen Reichweiten erhöht werden. Ein wesentlicher Unterschied zu HEVs ist allerdings, dass PHEVs über das elektrische Netz geladen werden können.

Legt man die Batteriekapazität eines PHEV so aus, dass die üblichen Tagesstrecken mit einem Ladevorgang abgedeckt werden, so kann das Fahrzeug im Alltag rein elektrisch betankt werden. Nur bei längeren Distanzen ohne Möglichkeit der elektrischen Nachladung werden Verbrennungskraftstoffe benötigt.

Entwicklungspotential

Sowohl die Verbrennungs- als auch Elektromotorentechnologien sind in einem weit entwickelten Zustand. Größtes Hemmnis für die Verbreitung der Elektromobilität sind die relativ kurzen Reichweiten und die noch fehlende Infrastruktur an Elektrotankstellen.

In Abbildung 1 werden unterschiedliche Batterietechnologien verglichen, wobei die speicherbare Energiemenge der möglichen Leistungsentnahme gegenüber gestellt ist.

Es sind noch deutliche Verbesserungen bei den Batterietechnologien zu erzielen, um entsprechende Reichweiten und Anforderungen an die zukünftige Mobilität zu gewährleisten.

Mit dem Hintergrund des BLUE Map Szenarios der Internationalen Energieagentur (IEA) wurde die mögliche Marktentwicklung im PKW-Bereich (LDV - Light-Duty Vehicle) erarbeitet (Abbildung 2).

Ab 2015 sind mit einem anfangs relativ geringen Zuwachs die ersten marktfähigen Brennstoffzellen-, Elektro- und Dieselhybridfahrzeuge zu erwarten. Mit 2040 bzw. 2050 wird es keinen Bedarf mehr an PKW-Modellen geben, die nur über einen Verbrennungsmotor verfügen. Bis 2050 werden die Antriebstechnologien Brennstoffzelle, Elektromotor und Plug-in Hybrid zu in etwa gleichen Teilen am Markt vertreten sein.

Forschungsmeilensteine

Das wichtigste Entwicklungspotential für die Elektromobilität ist die Lösung der Energiespeicherproblematik im Fahrzeug. Darüber hinaus muss deutlich besser verstanden, welche Anforderungen an zukünftige Fahrzeugmodelle gestellt werden. Im Gegenzug müssen aber auch Nutzer:innen mehr über die zur Verfügung stehenden Antriebsvarianten informiert werden, um die Auswahl auf die eigenen Bedürfnisse besser abstimmen zu können.

Quelle

Im Volltext der Roadmap finden sich ein Überblick über den aktuellen Entwicklungsstand, ökologische und ökonomische Betrachtungen sowie detaillierte Aussagen zu Forschungsmeilensteinen und zielführenden Maßnahmen.