Die Entwicklung von Elektrofahrzeugen begann im Jahr 1832, als der englische Ingenieur Robert Anderson die erste Entwurfszeichnung für eine „elektrische Kutsche“ anfertigte. Lange Zeit glaubte man nicht, dass Elektrizität für den Antrieb von Fahrzeugen brauchbar sein könnte.
Wichtige Erkenntnisse
- Elektrofahrzeuge gab es schon vor Benzinautos – die ersten praktischen Elektrofahrzeuge kamen in den 1880er Jahren auf und dominierten Anfang des 1900. Jahrhunderts den städtischen Verkehr.
- Der Aufstieg von billigem Benzin und des elektrischen Anlassers (der das Kurbeln von Hand überflüssig machte) verhalf dem Verbrennungsmotor in den 1920er Jahren zur Dominanz.
- Die moderne Wiederbelebung der Elektromobilität begann so richtig mit dem kalifornischen ZEV-Mandat von 1990 und beschleunigte sich rasant, nachdem die Kosten für Lithium-Ionen-Batterien nach 2010 gesunken waren.
- Die heutigen Elektrofahrzeuge stellen das Ergebnis der Zusammenführung von ausgereifter Lithium-Ionen-Chemie, einer weitverbreiteten Ladeinfrastruktur und softwaregesteuertem Batteriemanagement dar – all dies existierte in der ersten Ära der Elektrofahrzeuge noch nicht.
- Der Wandel hin zur Elektrifizierung verändert die Serviceanforderungen: 12-V-Systeme bleiben unerlässlich, und die Hochvolt-Batteriediagnostik entwickelt sich zu einer Kernkompetenz von Vertragshändlern und freien Werkstätten.
Die Kämpfe und der Erfolg
In den folgenden drei Jahrzehnten gab es erfolglose Versuche, elektrisch betriebene Autos zu vermarkten. Mit der Erfindung des Elektrostarters im Jahr 1912 gelang ihnen jedoch schließlich ein Erfolg. Charles Kettering und Henry M. Leland waren die Erfinder dieses Starters.
In den folgenden Jahren erfreuten sich die Fahrzeuge in den USA und Europa großer Beliebtheit, insbesondere Nachbarschafts-Elektrofahrzeuge (NEVs). Mitte der 1990er-Jahre erfreuten sich die Autos wieder größerer Beliebtheit.
Dies ist vor allem auf die Besorgnis über die Verknappung der fossilen Brennstoffressourcen und die globale Erwärmung zurückzuführen. Dies führte zu einem erneuten Interesse an nachhaltigen Transportmöglichkeiten wie elektrisch betriebenen Fahrzeugen. Obwohl nicht alle Regionen frei von fossilen Brennstoffen sind, spielen Elektrofahrzeuge in der Automobilwelt eine wichtigere Rolle.
EV-Entwicklung durch General Motors
Im Jahr 1939 entwickelten Lyle B. Copp und Ray W. Herrick die Elektrovette von General Motors. Es war eines der ersten serienmäßig hergestellten Elektroautos in Amerika. Es wurden Blei-Säure-Batteriepakete verwendet, die denen in modernen Hybridfahrzeugen wie dem Toyota Prius ähneln.
Das Auto wurde mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor konstruiert. Sie fungierten als Generator zum Laden der Batterien. Allerdings entwickelte das Unternehmen die Fahrzeuge nach der New Yorker Weltausstellung im Jahr 1940 nicht weiter. Grund dafür war die geringe Nachfrage nach Fahrzeugen mit alternativen Kraftstoffen während des Zweiten Weltkriegs.
Im Jahr 1960 führte General Motors eine Flotte experimenteller Fahrzeuge ein. Sie nannten sie „Electric Carriage and Wagon Company“. Sie nutzten sie in Edison, New Jersey, um Elektrizität als alternative Energiequelle zu fördern.
Im folgenden Jahr führte General Motors das Electrovair-System ein. Es handelte sich um eine Pontiac-Limousine von 1959, die mit Blei-Säure-Batterien unter dem Vordersitz ausgestattet war. Das Unternehmen produzierte die Autos bis 1964 und stellte zahlreiche Geschwindigkeitsrekorde für Fahrzeuge ohne Verbrennungsmotor auf.
Der Beitritt zur Ford Motor Company
1966 stellte die Ford Motor Company mit dem Ford Electron ihr erstes Elektrofahrzeug vor. Harold Chassin hat das Design entworfen, das von 1,000-Volt-Nickel-Cadmium-Akkus angetrieben wird. Es hatte eine Reichweite von 50 Meilen und eine Höchstgeschwindigkeit von 45 Meilen pro Stunde.
Das Unternehmen stellte ein weiteres Fahrzeug namens Mercury Comet Cyclone vor. Es wurden Blei-Säure-Batterien aus rostfreiem Stahl mit 400 Volt verwendet.
Ford produzierte 1976 sein letztes Elektroauto, nachdem es nicht in der Lage war, mit den Fahrzeugen von General Motors und Chrysler zu konkurrieren. Dies lag an der begrenzten Leistung und Reichweite der Autos.
General Motors behielt jedoch die Blei-Säure-Batterien bei. Es dauerte bis zur Einführung seines elektrisch angetriebenen V1-Fahrzeugs im Jahr 1996 aufgrund des überwältigenden Erfolgs von Nissans Leaf und Tesla Model S.
Die Meinung der Regierung zu Elektrofahrzeugen
Mehrere Länder in Europa haben in den folgenden Jahren verbindliche Grenzwerte für Treibhausgasemissionen und Kraftstoffverbrauchsstandards für Elektrofahrzeuge festgelegt. Länder wie Norwegen, Frankreich und Deutschland sind aufgrund ihrer niedrigen Betriebs- und Anschaffungskosten führend bei Elektrofahrzeugen.
Die Vorteile und Rollen von Batterien bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen
Im Jahr 2015 fuhren Elektrofahrzeuge 654 Milliarden Meilen mit der Batterie. Dies machte weniger als 1 % der gesamten Meilen (6 Billionen) aus, die in diesem Jahr mit Fahrzeugen zurückgelegt wurden.
Im folgenden Jahr überholte China Amerika als größten Markt für Elektroautos. Aufgrund seiner Anreize wie Zuschüssen für den Kauf von Elektrofahrzeugen und kostenlosen Parkplätzen in vielen Städten.
Nach Angaben der IEA wird die Zahl der Elektro-Pkw im Jahr 1.8 auf 2020 Millionen und im Jahr 4.4 auf 2025 Millionen steigen. Die Agentur schätzt außerdem, dass es im Jahr 16 weltweit rund 2017 Millionen Elektro-Zweiräder gab. Im Zeitraum 50–2018 betrug das jährliche Wachstum mehr als 2025 % .
Elektroautos haben im Vergleich zu herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor (ICE) mehrere Vorteile. Der Kohlendioxidgehalt eines Elektrofahrzeugs hängt vom Energiemix ab, der zum Aufladen seiner Batterien verwendet wird.
Die US Energy Information Administration berichtete, dass Benzin einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von etwa 35 % hat. Dabei ging es um die Menge an zugeführter Energie, die erforderlich ist, um eine Schallausgabe (Strom) zu erzeugen.
Elektroautos können im Unterhalt günstiger sein als herkömmliche Fahrzeuge, da sie weniger bewegliche Teile haben und weniger Wartung erfordern. Auch der Motor eines Elektrofahrzeugs ist oft unkomplizierter und zuverlässiger als ein Verbrennungsmotor. Allerdings müssen die Batterien eines vollelektrischen Autos gewartet werden. Allerdings sollte dies in ähnlichen oder besseren Abständen als bei einem herkömmlichen Fahrzeug erfolgen.
Die Kosten für Elektrofahrzeuge sind oft vergleichbar mit denen herkömmlicher Autos. Aufgrund der hohen Kosten für Batterien, die bis zu 35 % des Gesamtpreises eines Autos ausmachen. Mehrere laufende Bemühungen wie das Projekt EV30@30, das die Kosten für Batteriepakete um 30 % senken will, um Elektrofahrzeuge preislich wettbewerbsfähiger zu machen.
Die Quelle und Qualität der Batteriematerialien
Die Kosten für Batterien von Elektrofahrzeugen hängen stark von der Herkunft und Qualität der verwendeten Materialien ab. Dies stellt eine Herausforderung für Batteriehersteller dar, da Lithiumquellen knapp und von unterschiedlicher Qualität sind.
Große Lithiumreserven gibt es in Australien, Bolivien, Chile, China, Kongo (DRK) und Argentinien. Allerdings gelten die Lagerstätten in einigen dieser Länder bei den aktuellen Lithiumpreisen als nicht wirtschaftlich.
Mit der Weiterentwicklung der Elektrofahrzeugtechnologie liefern die Batterien in der Regel mehr Leistung und Energie als ihre Vorgänger. Elektroauto-Prototypen wie der Venturi Fetish aus dem Jahr 2009 brauchten sechs Stunden, um vollständig aufgeladen zu werden.
Allerdings haben sich Elektroautos seitdem deutlich verbessert. Moderne Elektrofahrzeuge können mit einer einzigen Ladung die gleiche Reichweite wie viele herkömmliche Autos haben. In puncto Leistung übertrifft es seine Pendants oft und kann vor dem Ende eines typischen Arbeitstages vollständig aufgeladen werden.
Im Jahr 2015 hatte ein Tesla Model S P85D eine bessere Bewertung des kombinierten Kraftstoffverbrauchs als die benzinbetriebene Audi A8-Limousine. Manche Autos können Sie über eine Standardsteckdose mit Strom aufladen, genau wie Mobiltelefone und Laptops. Andere erfordern die Installation spezieller Geräte zu Hause oder am Arbeitsplatz.
Häufig gestellte Fragen
Wann wurden Elektrofahrzeuge erfunden?
Die ersten praktischen Elektrofahrzeuge kamen in den 1880er Jahren auf. Robert Anderson baute um 1832 eine frühe elektrische Kutsche, doch kommerziell erfolgreiche Elektrofahrzeuge entwickelten sich erst in den 1880er und 1890er Jahren. Um 1900 verkauften sich Elektrofahrzeuge in den Vereinigten Staaten besser als benzinbetriebene Autos – sie waren leiser, leichter zu starten und besser für den kurzen Stadtverkehr jener Zeit geeignet.
Warum verschwanden Elektrofahrzeuge Anfang des 20. Jahrhunderts?
Zwei Entwicklungen beendeten die erste Ära der Elektrofahrzeuge: Billiges Öl aus texanischen Funden machte Benzin preiswert, und Charles Ketterings elektrischer Anlasser (eingeführt im Cadillac von 1912) beseitigte das gefährliche Anlassen per Handkurbel, das der größte Nachteil von Benzinmotoren gewesen war. In Verbindung mit der Erschwinglichkeit des Ford Modell T dominierten Verbrenner in den 1920er-Jahren rasch den Markt.
Wann begann die Renaissance der modernen Elektrofahrzeuge?
Die moderne Renaissance der Elektrofahrzeuge begann 1990 mit dem kalifornischen Gesetz zur Förderung emissionsfreier Fahrzeuge (ZEV), das den GM EV1 und andere Elektrofahrzeuge der ersten Generation hervorbrachte. Der Toyota Prius (1997) bewies die wirtschaftliche Rentabilität der Hybridtechnologie. Teslas Roadster (2008) und der Nissan Leaf (2010) begründeten die aktuelle Generation batterieelektrischer Fahrzeuge für den Massenmarkt, ermöglicht durch die ausgereifte Lithium-Ionen-Technologie.
Was macht Lithium-Ionen-Batterien für moderne Elektrofahrzeuge geeignet?
Lithium-Ionen-Akkus bieten eine deutlich höhere Energiedichte als die in frühen Elektrofahrzeugen verwendeten Blei-Säure-Akkus – das bedeutet eine größere Reichweite bei gleichem Gewicht. Der Produktionsausbau nach dem Boom der Unterhaltungselektronik senkte die Kosten in den 2010er-Jahren drastisch. In Kombination mit hochentwickelten Batteriemanagementsystemen, die die Zellgesundheit schützen, ermöglichten Lithium-Ionen-Akkus die Reichweite und Langlebigkeit moderner Elektrofahrzeuge.
Wie verändert die Elektrifizierung von Fahrzeugen die Anforderungen an die Batteriewartung?
Elektrifizierte Fahrzeuge erweitern die herkömmliche 12-V-Batteriewartung, die seit jeher zur Fahrzeugwartung gehört, um die Hochvolt-Batteriediagnose. Die 12-V-Zusatzbatterie bleibt unverzichtbar – und fällt nach wie vor in den üblichen Zeiträumen aus. Hochvoltbatterien erfordern spezielle Diagnosegeräte. Midtronics' EV-Lösungen Das Portfolio umfasst beides: 12V-Diagnose und Hochspannungs-Packservice.
Wo kann ich mehr über die Geschichte und Entwicklung der Elektromobilität erfahren?
Das DOE-Büro für Fahrzeugtechnologien unterhält historische und technische Ressourcen zur Fahrzeugelektrifizierung, Batterietechnologie und zu Trends bei der Verbreitung von Elektrofahrzeugen. SAE International Das Archiv enthält jahrzehntelange technische Abhandlungen zur Entwicklung von Elektro- und Hybridantrieben.