Get Adobe Flash player

Zeit

Ulti Clocks content

Anzahl der Besucher

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterHeute241
mod_vvisit_counterGestern1207
mod_vvisit_counterDiese Woche2577
mod_vvisit_counterLetzte Woche8455
mod_vvisit_counterDiesen Monat26575
mod_vvisit_counterLetzen Monat41065
mod_vvisit_counterGesamt1754165

Who is Online

  • [Bot]
  • [MJ12]
Now online:
  • 1 guest
  • 2 robots
Latest members:
  • qjjwjdsy1984
  • gtleskhpqvz1999
Total members: 1177
Abgasskandal: Seehofer will Kfz-Steuer für neue Dieselautos senken
spiegel.de |  63
Bayerns Ministerpräsident Horst Seehofer hat eine Idee, wie der schwächelnde A... Read more...
Abgasskandal: Umweltministerium lehnt Kaufanreize für moderne Diesel ab
spiegel.de |  269
Horst Seehofer fordert im SPIEGEL Kaufanreize für moderne Dieselfahrzeuge - das... Read more...

Obwohl es in der Morgenstadt noch Autos geben wird, dürfte die Zukunft wesentlich bunter sein. Ob Elektroautos, Hybride oder Brennstoffzelle: Künftig wird es weniger vom Prestige abhängen, wer welches Auto fährt, als vom Fahrprofil.

Obwohl es in der Morgenstadt noch Autos geben wird, "dürfte die Zukunft wesentlich bunter sein", sagt Professor Martin Wietschel vom Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI in Karlsruhe. "Es wird eine Mischung aus den verschiedensten Antriebsarten geben, von Biodiesel für den Gütertransport über Plug-in-Hybride für Privatleute und Elektroautos für Flotten bis hin zu Brennstoffzellenfahrzeugen, die mit Wasserstoff fahren. Auf jeden Fall wird aber nicht mehr der konventionelle Verbrennungsmotor dominieren.

Künftig wird es weniger vom Prestige abhängen, wer welches Auto fährt, als vom Fahrprofil und von den Ansprüchen der Leute. "Heute lassen sich viele Autokäufer noch von ziemlich irrationalen Beweggründen leiten", sagt Dr. Jens Tübke, Batteriespezialist am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal.

"So kaufen beispielsweise viele Menschen ein großes Auto, weil sie damit mit der Familie in Urlaub fahren wollen. Aber das tun sie nur einmal im Jahr. Ist es da nötig, das ganze Jahr über ein so großes Auto zu unterhalten? Besser wäre es, das Auto dem wirklichen Nutzungsprofil anzupassen."

Die Formel 100/100/100 genügt für viele Nutzer. Sie bedeutet: Das Auto muss maximal 100 Stundenkilometer auf der Autobahn fahren können, es muss eine Reichweite von 100 Kilometern haben, und man muss es als 100-Jähriger noch bedienen können.

Auch was die Sicherheit betrifft, glaubt Tübke an große Veränderungen: "Die passive Sicherheit mit Knautschzonen am Auto erfordert viel Material, und das bedeutet Gewicht. Künftig werden die Autos leichter, dafür aber mit einer Vielzahl von Sensoren versehen sein, die sie vor einem Crash schützen." Das heißt, die Elektronik bremst das Fahrzeug ab, bevor es zum Unfall kommt, schneller, als ein menschlicher Fahrer dies könnte.

Wenn sich Autos untereinander verständigen

Diese Vision hält auch Professor Holger Hanselka, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt, für realistisch. "Bis sie verwirklich ist, wird es jedoch noch eine ganze Weile dauern", meint er. "Voraussetzung für komplett unfallfreies Fahren wäre ja, dass alle Verkehrsteilnehmer mit einem solchen elektronischen System ausgerüstet wären und dass sich die Autos untereinander verständigen können."

Forscher der Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK in München arbeiten bereits heute an innovativen Konzepten im Bereich der Car-to-XKommunikation (kurz C2X genannt). Durch die digitale Vernetzung von Fahrzeugen untereinander und mit der Infrastruktur kann das Auto nicht nur automatisch bremsen, sondern den Fahrer auch vor Zusammenstößen warnen und ihn stets über den aktuellen Zustand von Verkehr und Straße informieren.

Zu diesem Zweck haben die ESK-Forscher eine Software entwickelt, welche die Kommunikation zwischen einer elektronischen Einheit im Fahrzeug und der Außenwelt ermöglicht und strukturiert.

"Das System beruht auf einem speziell für Fahrzeuge entwickelten WLAN in Kombination mit GPS ", sagt Josef Jiru, der Projektleiter. "Position und Sensordaten des Fahrzeugs über Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Rutschen können an entsprechende drahtlose Kommunikationsknoten am Straßenrand, sogenannte Roadside Units (RSUs), gemeldet werden."

Im Gegenzug erhalten die Fahrzeuge von den RSUs Informationen über den Straßenzustand vor ihnen, über eventuelle Unfälle und Staus oder über die optimale Geschwindigkeit, um auf der "grünen Welle" mitzuschwimmen. In Zukunft werden solche Systeme selbstverständlich sein. Auch FOKUS ist auf dem Gebiet sehr aktiv - in dem Projekt simTD geht es darum, Autos automatisiert in Kolonnen fahren zu lassen, Stau-Enden automatisch zu erkennen, Wetterereignisse in die Navigation einzubeziehen und Ampeln verkehrsabhängig zu steuern.

2. Teil: Materialmix im Auto

Heute und in den nächsten Jahren setzt LBF-Chef Hanselka jedoch weiterhin auf die passive Sicherheit von PKWs. Da dies, ebenso wie die wichtigsten Komponenten der Elektrofahrzeuge, also Motoren und Batterien, das Gesamtgewicht erhöht, muss an anderer Stelle gespart werden. Fahrzeugbauer setzen deshalb auf konsequenten Leichtbau, und zwar für alle Komponenten.

"In der Fraunhofer-Systemforschung Elektromobilität haben wir beispielsweise ein neuartiges Herstellungsverfahren für die Spulen von Elektromotoren entwickelt", sagt Hanselka. "Sie werden dort gegossen, dadurch kann statt Kupfer auch das leichtere Aluminium zum Einsatz kommen. Weiter ist ein Leichtbau-Batteriekasten für Lithium-Ionen-Akkus entstanden. Ein Rad aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff hilft ebenfalls, das Gewicht zu reduzieren.

All dies sind Beiträge zum Leichtbau, die wir sicherlich im Auto von morgen finden werden." Wesentliche Einsparungen lassen sich aber auch bei der Karosserie erzielen, die heute noch rund 40 Prozent des Fahrzeuggewichts ausmacht.

Ein weiteres wichtiges Thema ist das Multi-Material-Design, denn künftig werden Autos aus einem bunten Materialmix bestehen, mehr noch als bisher. Neben der Frage des Werkstoffs werden auch die Konstruktion und Gestaltung, die Oberfläche, die Form sowie die Fertigungstechnik darüber entscheiden, welches Material man für welches Teil nimmt. So kommt es beispielsweise auf Steifigkeit und Festigkeit an, ebenso aber auf seine Eigenschaften bei Brand oder gegenüber Vibrationen. Das riesige Portfolio an Leichtbauwerkstoffen - Stahl, Aluminium, Titan und Magnesium, dazu Kunststoffe und Faserverbundwerkstoffe - werden künftig einen Materialmix bilden.

Damit dieser am Lebensende des Autos wieder recycelt werden kann, "muss man bereits bei der Konstruktion daran denken, wie man das Fahrzeug wieder zerlegen kann", so Hanselka. "Es wird eine Anleitung geben, wie man das Auto entsorgt: Man wird es in sortenreine Teile zerlegen, die gesammelt und wiederverwertet werden."

3. Teil: Was treibt unsere Fahrzeuge an?

Elektrischer Strom wird für die Mobilität in der Morgenstadt die größte Rolle spielen. Das gilt nicht nur für die öffentlichen Verkehrsmittel wie Bahnen und Busse, sondern auch für PKWs. Ohne Frage sind mit Strom betriebene Autos sauberer und leiser, sie belasten die Umwelt deutlich weniger als vergleichbare Benziner oder Dieselfahrzeuge. Feinstaub, Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide könnten damit künftig stark reduziert werden. Und auch der Ausstoß an CO2 würde vermindert, vor allem, wenn der Strom, den Elektroautos an der Steckdose "tanken", aus regenerativen Quellen stammt. Damit ist die Mobilitätswende aufs engste mit der Energiewende verbunden.

Ökologisch gesehen haben Elektrofahrzeuge noch einen weiteren Vorzug: Sie nutzen die eingesetzte Energie wesentlich besser aus. "Ihr energetischer Wirkungsgrad, von der Stromerzeugung bis zur Fahrleistung (well to wheel) gerechnet, beträgt um die 40 Prozent, wenn man den heutigen Strommix zugrunde legt", haben ISI-Forscher Wietschel und sein Team ermittelt. "Damit liegt er etwa doppelt so hoch wie bei einem fossil betriebenen Auto."

Würde man nur Windstrom zum Aufladen der Batterien benutzen, läge er sogar bei etwa 70 Prozent, mit einem weiteren Steigerungspotzenzial. Mit anderen Worten heißt das also, dass Elektroautos erheblich sparsamer sind als fossil betriebene Fahrzeuge. Das schont die Ressourcen. "Egal, wie lange die Ölvorräte noch reichen, seien es Jahre oder Jahrzehnte, sie sind im Grunde schon heute viel zu wertvoll, um sie zu verbrennen", so Wietschel, "denn sie sind ein wichtiger Rohstoff für die chemische Industrie.

Und Biokraftstoffe sollte man künftig für den Antrieb von Schiffen und Flugzeugen reservieren, da diese auch langfristig kaum in größerem Maße auf elektrische Antriebe umgestellt werden können."

Wie die Elektrofahrzeuge im Einzelnen aussehen werden, wird die Entwicklung der nächsten Jahrzehnte entscheiden. Wahrscheinlich wird sich nicht ein einziges Konzept durchsetzen, sondern ein Nebeneinander mehrerer Varianten:

  • Im Batteriesektor, in dem momentan Lithium-Ionen-Akkus dominieren, könnten sich nach entsprechender Entwicklungsarbeit auch Lithium-Sauerstoff- oder Lithium- Schwefel-Systeme etablieren. "Diese Systeme können auf gleichem Raum fünf- bis sechsmal so viel Energie speichern wie herkömmliche Akkus", sagt Jens Tübke, "bisher sind sie aber nur für 50 bis 150 Ladezyklen stabil, das ist noch viel zu wenig."
  • Für einen Range Extender, also ein Antrieb, der immer dann einspringt, wenn die Batterie leer ist, kämen ebenfalls unterschiedliche Systeme in Frage. "Man könnte hier die Redox-Flow-Technologie nutzen, die mit zwei Elektrolyten arbeitet, die man in Tanks mit sich führt. Sobald man Strom benötigt, führt man sie zusammen: Sie tauschen Ladungen aus, es entsteht Strom", meint ICT-Forscher Tübke. "An Tankstellen könnte man dann die v erbrauchten Flüssigkeiten gegen frische austauschen."
  • Brennstoffzellen, die mit Wasserstoff oder Methan betrieben werden, sind eine Antriebsalternative, die vor allem für Premiumfahrzeuge in Frage kommen wird. "Sie erlauben eine größere Reichweite als batteriebetriebene Autos und können in wenigen Minuten betankt werden. Bei Verwendung von erneuerbaren Energien zur Wasserstofferzeugung haben sie gegenüber herkömmlichen PKWs auch deutliche Umweltvorteile", sagt ISI-Forscher Martin Wietschel.
  • Noch weiter in die Zukunft deuten Szenarien, in denen das Antriebssystem des Autos nicht nur durch Verbrennung die chemische Energie nutzt, die im Kraftstoff steckt, sondern auch aus der Abwärme, die durch den Auspuff entweicht, Strom erzeugt. Dies kann durch thermoelektrische Batterien geschehen. Einem europäischen Forscherteam, zu dem auch Experten des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik IPM gehören, ist es gelungen, dafür ein neuartiges Material zu entwickeln.
  • Eine andere Möglichkeit zur Nutzung der Abwärme ist es, damit organische Flüssigkeiten zu erhitzen, die bei relativ niedrigen Temperaturen verdampfen, und einen "Organic Rankine Cycle" - kurz ORC - zu betreiben. Dabei handelt es sich um Dampfturbinen, die in einem geschlossenen Kreislauf betrieben werden. "Die Idee ist faszinierend, denn damit ließe sich aus Wärme noch Strom machen", sagt Wilhelm Eckl, der am ICT derartige Systeme erforscht. "Es ist technisch relativ aufwendig, aber so könnte man die Hitze, die heute aus dem Auspuff entweicht, sinnvoll verwerten. Natürlich lässt sich dieses Verfahren auch bei stationären Systemen anwenden, etwa bei Blockheizkraftwerken."
  • Wo die Batterien im Auto sitzen werden, ist heute ebenfalls noch nicht entschieden. Bei den ersten Prototypen stellte man die Stacks meist einfach hinter die Rückbank. "Besser wäre es, sie über das gesamte Auto zu verteilen", meint Holger Hanselka. Beim Opel Ampera liegen sie beispielsweise T-förmig im unteren Mittelteil des Autos. "Bei allen Varianten muss man natürlich prüfen, ob sie crashsicher und wartungsfreundlich sind und ob keine Kurzschlüsse entstehen können."

Normalerweise beschränken sich Wissenschaftler bei ihren Studien darauf, trockene Fakten zu präsentieren. Wie die Menschen mit ihren Erfindungen oder Ideen umgehen, interessiert sie oft nur am Rande.

Da ist es eine erfreuliche Ausnahme, dass die IAO-Forscher bei ihrer Roadmap auf dem Weg zur elektromobilen Stadt das Alltagsleben in ihrem Szenario schildern. Sie lassen Mobi, eine Frau, die 1990 geboren wurde, im Laufe ihres Lebens die jeweiligen Neuerungen in ihrer Verkehrsumwelt nutzen.

Für das Jahr 2050 schreiben die Autoren: "In diesem Jahr ist Mobi L. (60) in die Stadt gezogen. Seitdem vor kurzem die letzten Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor aus dem Verkehr gezogen wurden, kann sie jede Nacht mit offenem Fenster schlafen. Auf dem Land hat sie dabei morgens immer der Hahn gestört, außerdem möchte Mobi, wenn sie in zehn Jahren Rentnerin ist, gern viel mehr die kulturellen Angebote der Stadt wahrnehmen. Und für einen Spaziergang im Grünen kann sie ja jederzeit auf die flexiblen People Mover zurückgreifen, die sie von der Bahnstation nahtlos bis ins kleinste Dorf bringen. Auch die Fahrt in den Urlaub ist wesentlich entspannter geworden. Auf der rechten Spur der Autobahn kann Mobi ihr Brennstoffzellenfahrzeug in den autonomen Modus schalten und bequem ein Nickerchen machen, bevor sie die letzten Kilometer dann wieder selbst fährt."

Die Städte können durch die neu gestaltete Mobilität also wieder lebenswerter sein. Auch die künftige Materialvielfalt bei den Autos wird Auswirkungen auf das Stadtbild haben: Während metallische Karosserien lackiert werden müssen, steckt in den Kunststoffen die Farbe schon drin. So dürften künftig die Autos bunter werden, oder sie können sogar ihre Farbe verändern.

"Mit Hilfe der Nanotechnik wird es bald Farbschichten geben, die man schalten kann. So könnte man bei Schnee das Auto dunkel machen, damit es besser sichtbar ist, oder umgekehrt bei Nacht eine helle Farbe einstellen. Oder man lässt den Wagen bei gefährlichen Situationen in Signalfarben aufleuchten."

So wird die Morgenstadt nicht nur durch die Antriebsvielfalt bunter werden, sondern durch die Autos sogar an Farbe gewinnen, fröhlicher werden und sich damit auch ästhetisch vom Grau der alten Städte unterscheiden.

Kommentare sind nur für registrierte Nutzer möglich