Langfristig ersetzt die Feststoffbatterie die Lithium-Ionen-Batterie

In naher Zukunft werden sich die Reichweiten der Batterien, wenn man den Ankündigungen der Hersteller glaubt, von aktuell rund 250 Kilometer auf mindestens 500 Kilometer verdoppeln. Wenn sich die Elektromobilität in den Vordergrund der Mobilität schieben will, sind solche Steigerungen auch notwendig, denn die Reichweite ist eine Schlüsselfrage der Elektromobilität. Für den Zuwachs an Reichweite sind, so Martin Winter, Professor für Materialwissenschaften, Energie und Elektrochemie, an der Universität Münster und Sprecher der deutschen Batterieforschung, vor allem „neue Zellchemien und größere Batterien“ verantwortlich. „Mit der Lithium-Ionen-Technologie gelang uns seit 1991 eine Verdreifachung der Energie pro Kilogramm und Liter.“ Einer der Treiber zu immer größeren Reichweiten ist Elon Musk, der mit Tesla zeigte, wie man großvolumige Batterien in einer Limousine montieren kann: „Heute sind es bis zu 800 Kilogramm.“ Die Rechnung hinter Musks Strategie ist einfach: Aktuell bringt ein Kilogramm Batterie rund 700 Meter Fahrstrecke. In Zukunft mit weiter optimierten Energiespeichern wird dieser Wert auf rund 1,3 Kilometer steigen.

Vor allem asiatische Unternehmen haben rechtzeitig vor den Europäern das Die CATL kommt nach Thüringenfür sich entdeckt und bestimmen heute diesen Markt, indem sie die meisten Batteriezellen liefern, ohne die kein Elektromobil fahren kann. „Sie nutzen dabei die Zellchemie-Kenntnisse, die sie in den vergangenen Jahren bei der Entwicklung und Produktion von Batterien für Mobiltelefone, Laptops und Tablets gewonnen haben“, erklärt Professor Winter. Für die asiatischen Hersteller ist die Konzentration auf die Batteriezellen eine Wette auf die Zukunft. „Aktuell verkaufen viele Zellhersteller ihre Produkte unter Herstellungskosten, um sich so ihre Marktposition zu sichern.“
Inzwischen stellen einige asiatische Hersteller auch ihre eigene Chemie her und wurden so auch zu Konkurrenten von Chemiekonzernen. Selbst bei der Herstellung der Batteriesysteme und der Elektroantriebe machen die Zellhersteller mit. Die Rollen in der Wertschöpfungskette werden neu verteilt und geordnet. Eine Batteriezellproduktion in Deutschland oder zumindest in der EU wäre, so Professor Winter, „sinnvoll, auch um nicht völlig von auswärtigen Herstellern abhängig zu sein.“

Noch ist Kobalt
unverzichtbar – noch!

Neben den Marktanteilen bei den Batteriezellen sichern sich die asiatischen Hersteller auch zunehmend wichtige Rohstoffe. So hat gerade das chinesische Batterierecycling-Unternehmen GEM einen bedeutenden Teil der weltweiten Kobalt-Produktion erworben. (Lesen Sie den ganzen Artikel in der neuen Ausgabe 5 von arrive, die am Freitag, 27.07.2018 im Zeitschriftenhandel erscheint.)


Mit dem Airtaxi raus aus den Staus der Metropolen

Raus aus dem Stau, ab in die Luft und die Blechschlange im Flug einfach unter sich lassen – welcher Automobilist hat diesen Traum beim nutzlosen und nervigen Stillstand auf den überlasteten Autobahnen nicht schon mindestens einmal geträumt? Mit einem Airtaxi oder Gyrocopter ist dies möglich.

Schon lange bevor der Stau zum ständigen Begleiter der Automobilität wurde, geisterte diese Vorstellung durch die Köpfe kreativer Zeitgenossen, die allerdings zumeist belächelt wurden. Und das zurecht, denn die abenteuerlichen Konstruktionen waren stets zu sperrig, unsicher und viel zu weit von der Praxis entfernt als das eine Serienproduktion gestartet werden konnte. Am Ende freundeten sich weder die Piloten noch die irdischen Chauffeure mit der Technik an und die Konstruktionen mutierten zu Fußnoten im Kuriositätenkabinett der Technikgeschichte.
Doch nun könnte sich die Freiheit, die über den Wolken ja angeblich so grenzenlos ist – wenn man mal die Jungs von der Flugsicherung mit ihren Anweisungen vergisst – tatsächlich einstellen. In den Niederlanden steht die Kombination aus Fliegen und Fahren kurz vor der endgültigen Zertifizierung durch die Luftfahrtbehörden und wird im kommenden Jahr an die ersten „Autopiloten“ – der Begriff bekommt dann eine ganz neue Bedeutung – ausgeliefert.

Die Zukunft einer Kombination aus bodenständiger und luftiger Mobilität wird in Raamsdonksveer, einem eher unscheinbaren Ort in der Nähe von Breda montiert. Hier entsteht das Airtaxi PAL-V Liberty, eine zweisitzige Mischung aus Helicopter und Taxi, welche den Antrieb für den Flugbetrieb so geschickt zusammenfaltet, dass die Konstruktion problemlos in jede Garage passt, und nicht mehr Platz in Anspruch nimmt als ein Golf. Damit hat sich das Thema Golf aber auch schon erledigt, denn bei voller Besetzung passen die Golfbags angesichts des überschaubaren Gepäckabteils nicht mehr an Bord. Allerdings haben die Macher hinter dem Liberty ohnehin andere Transportaufgaben für den Gyrocopter vorgesehen. „Wir sehen den Liberty als Modell für eine Mobilität von Tür zu Tür“, erklärt Chief Operating Officer Marco van den Bosch. „Wenn man fliegt, muss man sein Auto zunächst am Flughafen abstellen, und wenn man schließlich gelandet ist, erst mit einem Taxi zu seinem Ziel fahren. Das kostet alles viel Zeit. Mit dem Liberty fährt man von zu Hause aus los, startet auf einem Flugfeld, landet und fährt weiter zu seinem Termin.“ PAL-V steht, so van den Bosch, für „Personal Air Land Vehicle“.

Problemlos und
bequem den
Stau umfliegen

Freilich ganz grenzenlos ist die Freiheit auch für den PAL-V Liberty dann doch nicht. Starten und Landen ist ausschließlich auf registrierten Pisten erlaubt. Dennoch kann der Liberty-Pilot den Stau umfliegen, denn das Navigationssystem kennt neben den aktuellen Staumeldungen auch den Weg zum nächstgelegenen Flugfeld. Dort angekommen, dauert es rund vier Minuten, bis sich das Automobil in einen Gyrocopter verwandelt hat. „Natürlich muss der Pilot noch vor dem Start alle Teile inspizieren, und dann kann der Flug beginnen“, erklärt van den Bosch.
In der Vergangenheit scheiterten die meisten Versuche, Flugzeug und Automobil zu einem Gefährt zu verschmelzen auch an den Abmessungen, weil sich die Konstrukteure zu sehr auf Tragflächen-Konstruktionen konzentrierten, die entsprechend lange Start- und Landebahnen benötigten. Das bedeutete: wenige alltagstaugliche Abmessungen, sodass die Garagen am Ende die Abmessungen von Flugzeughangars annahmen.
Derartige Fluggeräte fuhren und flogen daher allenfalls in Spielfilmen auf den Leinwänden. Mit PAL-V Liberty kann man sich sogar in Parkhäuser wagen. So eignet sich das Gefährt auch zum Shopping-Ausflug in die City, wobei sich das eingeschränkte Gepäckvolumen durchaus positiv auf die Kreditkartenabrechnung auswirkt.
Die Kreativen hinter PAL-V verzichteten bewusst auf Tragflächen und entwickelten einen dreirädrigen Gyrocopter. Diese Entwicklung, so van den Bosch, selbst ehemaliger Hubschrauberpilot der niederländischen Luftwaffe, „ist die sicherste Art zu fliegen. Selbst wenn beide Motoren ausfallen, dient der Rotor als eine Art Fallschirm, sodass man immer noch sicher landen kann.“ Für den Vortrieb sind zwei Rotax-Motoren an Bord. Zum Landen reichen 30 Meter. Außerdem kann ein Gyrocopter in der Luft nicht instabil werden. „Und die Unterhaltskosten sind wesentlich geringer als bei einem Hubschrauber, und ein Gyrocopter lässt sich deutlich einfacher fliegen“, erklärt van den Bosch die Vorteile der Konstruktion.

Auf der Straße
fast so schnell
wie in der Luft

Ein Dreirad, vor allem wenn es einen so hohen Schwerpunkt besitzt wie das Airtaxi PAL-V Liberty, hat durchaus Probleme mit der Fahrstabilität. Um zu vermeiden, dass sich die feinen Gefährte auf dem Weg zum Startplatz ganz banal in der Kurve auf die Seite legen, bekam das Gefährt eine Neigungstechnik, die genau dies in engen Kurven verhindern soll. Auf der Straße erreicht das Leichtgewicht (650 Kilogramm) maximal 160 km/h und beschleunigt in weniger als neun Sekunden von Null auf 100 km/h. In der Luft werden bis zu 180 km/h erreicht, wobei die wirtschaftlichste Geschwindigkeit allerdings bei 140 km/h liegt.
Zum Starten benötigt der Liberty eine 180 Meter lange Startbahn, und die Reichweite liegt je nach Besatzung und Gewicht bei 400 bis 500 Kilometer. Der Liberty ist ausschließlich für Sichtflug zugelassen. Bei Dunkelheit wird der Flieger daher zum Fahrzeug. Das Design wurde von der Mannschaft in Ramsdonksveer entwickelt und von einem italienischen Designbüro verfeinert.

Ein Traum: Zukünftig
von großen Rastplätzen
einfach abheben

Beim Blick in die Zukunft träumt van den Bosch von Start- und Landebahnen neben der Autobahn, am besten neben großen Rastplätzen. „Wir reden darüber bereits mit unserer Regierung.“ Und bei einem noch viel weiteren Blick in die Zukunft kann sich der ehemalige Hubschrauberpilot sogar einen Elektroantrieb vorstellen, „wenn sich die Batterietechnik entsprechend weiterentwickelt.“
Für das Airtaxi Liberty benötigen die „Autopiloten“ eine private Pilotenlizenz (PPL), die auch bei PAL-V in einem Schnelllehrgang erworben werden kann. Im sogenannten PPL-Bootcamp können die künftigen Piloten in der PAL-V Flight Academy innerhalb von vier Wochen den Schein erwerben. Aktuell stehen die vier Standorte in Breda, Marbella, Florida und auf der niederländischen Karibikinsel St. Eustace zur Verfügung. Insgesamt kostet die Lizenz 20.000 Euro. Die ersten Modelle, der auf 90 Exemplare begrenzten und üppig ausgestatteten Auftaktserie, kosten 499.000 Euro. Bei den später gebauten Modellen beginnt die Preisliste bei 299.000 Euro. Viel Geld. Ist aber auf jeden Fall weniger, als für einen Supersportwagen fällig wird. Und der kann gegen einen Stau ja auch nichts ausrichten.


Der neue Nissan Leaf: So stark und so weit wie niemals zuvor

Mit der zweiten Auflage rollt der Nissan Leaf, unangefochten das meist verkaufte Elektromobil der Welt und im Jahr 2010 Auto des Jahres in Europa, aus der Exoten-Nische auf die große Bühne. Für die Verantwortlichen des Herstellers ist der neue Leaf daher weniger ein Elektromodell, sondern vielmehr ein weiteres Mitglied der Nissan-Modellpalette. Und doch ist der rund 4,50 Meter lange Fünftürer eine ausgefallende Erscheinung und zieht spätestens, wenn man an eine Ladesäule rollt, die Blicke der neugierig fragenden Passanten auf sich.

In der jüngsten Auflage kommt der Leaf nun seinen Verbrenner-Kollegen ein großes Stück entgegen. Dank des auf 40 kWh vergrößerten Akkus verbesserte sich die Energiedichte um 67 Prozent, sodass der Leaf (mit 16-Zollrädern) jetzt eine Reichweite bei der Überlandfahrt nach dem neuen realistischen WLTP-Messverfahren von maximal 285 Kilometern erreicht (beim bisher eingesetzten Neuen europäischen Fahrzyklus wären es sogar 378 gewesen). Bei der Messung für die Reichweite im städtischen Verkehr wächst der Wert sogar auf bis zu 415 Kilometer. Trotz der verbesserten Werte blieb das Volumen der zwischen den beiden Achsen montierten Batterie unverändert. Die Höchstgeschwindigkeit ist bei 144 km/h erreicht.

Die Optimierungen kommen bei der Kundschaft offensichtlich gut an, denn bisher haben die Händler in Europa bereits 35.000 Bestellungen geschrieben. Allein in Deutschland warten 3000 Kunden auf ihren neuen Leaf, den sie vermutlich nach einer Wartezeit von acht Monaten in Empfang nehmen werden.
Serienmäßig besitzt die zweite Leaf-Generation das sogenannte e-Pedal, mit dem die konventionelle Bremse fast überflüssig wird und der Wagen allein mit dem Beschleunigungspedal dirigiert wird. Das e-Pedal ist tatsächlich ein Schalter hinter dem Wahlknopf für die automatische Schaltung, der die Energie-Rekuperation einleitet, wenn der Fuß das Beschleunigungspedal verlässt. Die Verzögerung erreicht dann bis zu 0,2 g, und bremst den Wagen bei Bedarf bis zum Stillstand ab. Nach einiger Übung wird das Bremspedal so zu einem sehr einsamen Haken im Fußraum. Allerdings dauert es eine gewisse Zeit, bis man das Verzögerungsverhalten richtig einschätzen kann und tatsächlich vor der Ampel zum Stillstand kommt.

Im Stau nimmt zudem der Assistenz ProPilot dem Fahrer die Arbeit ab und folgt dem vorausfahrenden Fahrzeug. ProPilot parkt bei Bedarf den Leaf auch ein. Der elektronische Gehilfe ist von der Ausstattungslinie N-Connecta an Bord.
Nach dem Start zeigt der Leaf von Beginn an sein Drehmoment von 320 Nm und fädelt sich rasant (in 7,2 Sekunden bis 100 km/h) in den Verkehr ein. Auf der Landstraße zeigt sich, dass die zusätzliche Investition in Dämmmaterial gut angelegt ist. Auch auf kurvigen Strecken rollt der Elektro-Nissan gelassen und scheinbar unbeeindruckt über den Asphalt, so lange der Fahrer die Gesetze der Physik akzeptiert.
Die Preisliste beginnt bei 31.090 Euro für das Basismodell. Von der Variante Acenta an ist ein CHAdeMO-Anschluss für schnelles Laden an Bord. So ausgestattet kostet der Leaf mindestens 35.600 Euro. Die Version N-Connecta lässt sich Nissan mit 37.450 Euro bezahlen, und die Top-Version startet bei 39.850 Euro.

Ein ausführlicher Fahrbericht folgt in der Print-Ausgabe 5 von arrive, die am 27. Juli in den Handel kommt.