Elektromobilität

Elektroauto: Mehr Reichweite durch verbessertes Energiemanagement

von Peter Michaely

Laden und losfahren: Klingt einfach, doch die begrenzte Reichweite von E-Autos ist ein Problem. Intelligentes Energiemanagement soll Abhilfe schaffen.

Serpentinen schlängeln durchs Land, mit dem richtigen Energiemanagement sind auch lange Strecken ohne Lademöglichkeit kein Problem.
Serpentinen schlängeln durchs Land: Mit dem richtigen Energiemanagement sind auch lange Strecken ohne Lademöglichkeit kein Problem. Foto: Shutterstock / Estudi Vaque

Das erfahren Sie gleich:

  • Wie das Forschungsprojekt "Optemus" die Reichweite von E-Autos erhöhen könnte
  • Wie das Institut für Kraftfahrzeuge den Energieverbrauch beim Fahren senken will
  • Warum Energiemanagementsysteme zum Erfolg von E-Autos beitragen

Sie waren von Beginn an die Achillesfersen aller E-Autos: ihre begrenzte Reichweite und damit auch ihr Energiemanagement. Fahrer von Autos mit Verbrennungsmotoren kennen dieses Problem nicht. Wenn sie tanken müssen, können sie auf ein gut ausgebautes Netz von Tankstellen zurückgreifen.

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Auch ein E-Auto ist ein Kraftfahrzeug, nur dass seine Energie eben aus einer Batterie kommt. Und die muss regelmäßig zum Laden ans Stromnetz. Mehr Energie für mehr Kilometer, lautet daher das Ziel.

Energiemanagement soll Energieverbrauch senken

Auf dem Papier klingen die Angaben der Automobilindustrie zu den Elektroauto-Reichweiten in Kilometern mittlerweile ganz passabel. Je nach Modell sollen zwischen 100 und 600 Kilometern möglich sein.

Doch die Praxis in Sachen Energiemanagement sieht anders aus: Wenn viele Mitverbraucher im Auto, etwa eine Klimaanlage, eingeschaltet sind, schmilzt die Reichweite der Autos schnell dahin – Energieeffizienz sieht anders aus. Neue Systeme für das Energiemanagement und Maßnahmen sind daher für die Zukunft wichtig. Dabei geht es nicht ums Laden, sondern um den laufenden Betrieb.

Optemus: Forschung für mehr Energieeffizienz

Um E-Fahrzeugen und damit der Elektromobilität zum Durchbruch zu verhelfen, hat sich mittlerweile auch die Europäische Union eingeschaltet. Im Rahmen ihres Programms "Horizon 2020" fördert sie das Projekt "Optemus" (OPTimised Energy Management and USe).

An diesem Forschungsprojekt für intelligentes Energiemanagement ist auch das renommierte Institut für Kraftfahrzeuge (ika) der RWTH Aachen University beteiligt. Ziel ist, "eines der größten Hindernisse auf dem Weg zu einer breiten Kundenakzeptanz von Elektro- und Plug-in-Hybriden zu überwinden", wie es aus Aachen heißt: das der begrenzten Reichweite von Autos mit Lithium-Ionen-Akkus.

Mehr Kilometer mit intelligentem Energiemanagement

Die EU unterstützt die Forschungen des Instituts der RWTH aus Aachen und der weiteren Optemus-Partner mit insgesamt 6,4 Millionen Euro. Das Projekt ist auf 45 Monate ausgelegt und läuft noch bis Ende Februar 2019. Die Anforderungen an effizientes Energiemanagement zur Erhöhung der elektrischen Reichweite steigen mit dem wachsenden Interesse an der Elektromobilität.

Neben Universitäten und Forschungseinrichtungen wie der Fraunhofer- Gesellschaft oder Mobility-Experten, wie dem Virtual Vehicle Research Center (ViF), sind deshalb auch Industriepartner, wie Continental und Denso, im Boot.

Mehr Effizienz und Energie für mehr Reichweite

Das ika und seine Partner kämpfen um jeden Kilometer, um die Reichweite elektrisch angetriebener Autos nach dem Laden zu erhöhen. Energierückgewinnung, die sogenannte Rekuperation, und Effizienzsteigerung sind die Schlüsselworte.

Die Anforderungen sind hoch: So soll die Reichweite der Autos zum Beispiel durch Batteriegehäuse, die neben elektrischer auch thermische Energie speichern können, verbessert werden. Smart-Sitze mit integrierter Wärmepumpe, Eco-Driving und Eco-Routing-Strategien für größere Reichweiten und intelligentes Energiemanagement zählen laut ika ebenfalls zu den Projekten.

Blick auf das digitale Amaturenbrett im Toyota Mirai.
Punkte für sparsames Fahren: Wer vorausschauend fährt, schafft mit einer Tankfüllung problemlos 400 Kilometer und mehr. Foto: aio

Energiemanagement während des Betriebs

Das Energiemanagement berücksichtigt alle Systeme im Auto im Hinblick auf elektrische Mobilität und mehr Reichweite. Gesucht werden neue technische Lösungen für bestimmte Prozesse.

Jüngstes Beispiel: Das Darmstädter Fraunhofer Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit hat im August im Rahmen von optemus ein Smart Cover Panel vorgestellt. Dieser Armaturenträger besteht aus einem sogenannten Phase Changing Material, das unter anderem eine gute Wärmeableitung ermöglicht. Das Know-how umfasst auch spezielle Lüfter und mit Solarzellen betriebene Kühlelemente für dieses Armaturenbrett.

Nicht nur E-Autos profitieren von dem Projekt

Der Vorteil der innovativen Entwicklung, die auch in Autos mit Verbrennungsmotor eingesetzt werden kann: Im Vergleich zu herkömmlichen Maßnahmen konnten die Forscher feststellen, dass sich die Armaturentafel um 41 Grad weniger aufheizt. Eine Klimaanlage, die Kilometer und damit Reichweite kostet, kann deshalb weniger energieintensiv arbeiten. Laut ika der RWTH Aachen University soll mit diesem Energiemanagement erreicht werden, dass die Bauteilkühlung erfolgreich um 32 Prozent und die Innenraumklimatisierung um 60 Prozent optimiert werden.

Praxistests für zusätzliche Kilometer

Der Prototyp des coolen Armaturenbretts wird bereits in einem Fiat 500e mit E-Antrieb in der Praxis getestet. Verlässliche Analysen zur realen Reichweite und zusätzlichen Kilometern sind das Ziel.

Nahezu alle technischen Teile eines solchen E-Autos stehen auf dem Prüfstand. Neue Komponenten für die Industrie und ihre erfolgreiche Einführung sind das Ziel.

Bis zu 70 Prozent mehr Reichweite

Das Ringen um jeden einzelnen Kilometer zahlt sich aus. Wenn es kalt ist, erwarten die Optemus-Forscher eine deutliche Effizienzsteigerung der üblichen Lithium-Ionen-Batterien. Bis zu 70 Prozent mehr Reichweite sollen im Fiat 500e dann möglich werden.

Bei Hitze liegt das Plus an Reichweite bei mindestens 38 Prozent. Durch intelligentes Energiemanagement stünden bis zu 15 Prozent mehr Antriebsenergie für zusätzliche Kilometer bereit. Wenn alle Systeme effizient zusammenarbeiten, soll eine Steigerung der Reichweite des Fiat 500e um 44 Kilometer bei Hitze und bis zu 63 Kilometer bei Kälte realistisch sein.

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