Elektrische Antriebssysteme konsequent weiterentwickeln

Bessere Materialen, eine weitere Steigerung der Drehzahl und neue Kühlkonzepte werden Elektroantriebe für Kraftfahrzeuge künftig leistungsstärker, leichter und kleiner machen. „Wir entwickeln die vorhandenen Antriebskonzepte für die Elektromobilität konsequent weiter und befassen uns intensiv mit Ideen für neue Konzepte“, sagt Martin Doppelbauer. Zum Einsatz kommen zum Beispiel hauchdünne Metalle mit glasartigen Strukturen und besonders guten magnetischen Eigenschaften. Um optimale Lösungen für das elektrische Antriebssystem von der Batterie über leistungselektronische Bauelemente und den Motor bis zum Getriebe zu erarbeiten, werden am ETI vielfältige Kombinationen der Komponenten in Simulationen getestet. „Durch ausgefeilte Modelle für den elektrischen Betriebsstrang können wir Antriebstopologien für unterschiedliche Anforderungen simulieren“, sagt Doppelbauer. Die jeweilige Zusammenschaltung und Struktur der Bauelemente erlaubt es, Elektromotor-Prototypen für Hybrid- und Elektrofahrzeuge auf der Basis realer Belastungsszenarien zu analysieren und zu bewerten. Die interdisziplinäre Forschung bewegt sich in enger Kooperation mit führenden Automobilherstellern und -zulieferern sowie mit Forschungseinrichtungen wie der Fraunhofer-Gesellschaft.

In naher Zukunft werde der Preis für ein Elektroauto kaum noch über dem für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor liegen, mittelfristig sogar darunter, erwartet der Experte. „Unbestritten senken Elektroautos die lokalen und globalen CO₂-Emmissionen, und sie bieten einen hohen Fahrkomfort“, betont Doppelbauer. „Sie beschleunigen gleichmäßig, Schalten und Kuppeln entfallen: Es macht Spaß, sie zu fahren.“ Dank der kompakteren Getriebe bieten sie auch mehr Platz im Innen- und Kofferraum als Fahrzeuge mit konventionellen Antrieben.

Auch bei der Reichweite hätten Elektroautos inzwischen so weit aufgeholt, dass sich viele Fahrzeuge auch schon als Erstwagen eigneten. Mit aktuell 2 000 Schnellladestationen von 100 Kilowatt Leistung in Europa komme man zudem überall sehr gut weiter, selbst eine Reise nach Spanien sei möglich, sagt Doppelbauer. „Kleinere Elektrofahrzeuge sind das ideale Stadt- oder Zweitauto, Modelle der Mittel- und Oberklasse sind auch als Erstauto für Familien gut geeignet“.

Doppelbauer ist davon überzeugt, dass sich die direkte, kostengünstige und umweltschonende Nutzung von elektrischer Energie immer weiter verbreiten wird: „Elektrische Energie lässt sich zentral wie dezentral kostengünstig herstellen und verteilen. Wir werden in Zukunft noch mehr als bisher schon auf elektrischen Strom setzen, nicht nur bei Straßenfahrzeugen, sondern auch für private Heizungen mit Wärmepumpen und vieles mehr.“ Im Vergleich dazu sei die Umwandlung elektrischer Energie in Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe mit hohem Aufwand und großen Verlusten verbunden. Für bestimmte Anwendungen sei dies jedoch erforderlich, so Doppelbauer, beispielsweise in der chemischen Industrie, zur langfristigen Speicherung und in mobilen Anwendungen, in denen Batterien nicht genügend Energiedichte hätten, etwa bei Flugzeugen.

Ein weiteres wichtiges Forschungsthema des Wissenschaftlers ist die Energieeffizienz von Industrieelektromotoren. „Mehr als 40 Prozent des Stromverbrauchs entfallen auf diesen Bereich“, sagt Doppelbauer. Als Vorsitzender des Normungskomitees „Drehende elektrische Maschinen“ in der DKE (Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik) sowie als deutscher Sprecher in den Normungsgremien IEC TC2 und CENELEC TC2 engagiert er sich für nationale und internationale Normungsvorhaben im Bereich von Industrie-Elektromotoren. (afr)

Der Presseservice des KIT stellt gerne den Kontakt zwischen den Medien und Prof. Martin Doppelbauer her.

Fotonachweis
Foto Elektromotor und Platine: ETI, KIT
Porträt Prof. Martin Doppelbauer: Gabi Zachmann, KIT