Wenn ein Elektroauto voran kommen soll, benötigt es genug Strom. Dieser muss in der Batterie gespeichert werden. Denn momentan stehen keine anderen Lösungen zur Verfügung. Oder ein Verbrennungsmotor muss den Strom erzeugen. Doch um die Energiewende auf der Straße zu realisieren ist so eine Kombination kontraproduktiv. Zwar hilft dieses System um die Reichweite zu erhöhen. Denn die aktuellen Reichweiten als auch die Ladezeiten sind in der aktuellen Serie noch nicht soweit, dass Autofahren wie bisher möglich ist. Die auf dem Markt vorhandenen Fahrzeuge erreichen – bis auf wenige Ausnahmen – gerade einmal 200 bis 300 Kilometer. Und bei der nun beginnenden kalten Jahreszeit wird auch diese Reichweite eher selten erreicht.
Doch die Hersteller arbeiten – nun endlich – mit Hochdruck an der Reichweitensteigerung. Bis zu 550 Kilometer mit einer Batterieladung: Das ist das Ziel, welches der rein elektrische ID.3 von Volkswagen erreichen soll. Er ist das erste Modell einer Baureihe von Fahrzeugen auf Basis des modularen E-Antriebs-Baukastens (MEB). Dank der Schnellladefähigkeit lässt sich der ID.3 mit 100 kW Ladeleistung innerhalb von 30 Minuten um rund 290 Kilometer Reichweite (WLTP) nachladen. Möglich macht dies das Herzstück des E-Fahrzeugs: die Batterie. Im neuen ID.3 wird ein Hochvolt-Batteriesystem verbaut, das äußerlich einer Tafel Schokolade ähnelt. Im Inneren des Systems werden bis zu zwölf Batteriemodule verbaut und miteinander verschaltet. Das Braunschweiger Volkswagen Werk fertigt künftig bis zu 500.000 dieser Energiespeicher im Jahr. Doch wie funktioniert ein solches Batteriesystem?
Der Aufbau einer Batterie: Zelle – Modul – System
Für das Hochvolt-Batteriesystem werden Lithium-Ionen-Zellen genutzt, wie sie auch in Mobiltelefonen oder Notebooks eingebaut sind. Eine einzelne Batteriezelle ist die kleinste Einheit im Batteriesystem. Sie kann Energie speichern und wieder abgeben. 24 dieser Zellen werden derzeit in einem Batteriemodul gekoppelt. Die Anzahl der Module, die dann zu einem Batteriesystem zusammengesetzt werden, ist variabel. Dieser modulare Aufbau ermöglicht maximale Flexibilität: Je höher die vom Kunden gewünschte Reichweite, desto mehr Module werden im Batteriesystem verbaut. Die grundlegende Struktur aber bleibt stets gleich. Für den ID.3 werden bis zu zwölf Module über Hochvoltverbinder zu einem Batteriesystem zusammengefügt. Bis zu 408 Volt Spannung liegen dabei im System an – deutlich mehr als an der heimischen Steckdose, die nur 230 Volt liefert.
Eine Leistungselektronik steuert den Hochvolt-Energiefluss zwischen der Batterie und dem E-Motor und wandelt dabei den in der Batterie gespeicherten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) für den Traktionsmotor um. Gleichzeitig wird das 12-Volt-Gleichstrom-Bordnetz mit Hilfe eines DC/DC-Wandlers mit Niederspannung versorgt. Aufgeladen wird die Batterie im normalen Wechselstromnetz mit einer maximalen Ladeleistung von 11 kW und im Gleichstromnetz mit bis zu 125 kW.
Zentrale Verteilstelle für die Energie
Der MEB schöpft die technischen Möglichkeiten der Elektromobilität voll aus. Das E-Fahrzeug kann praktisch um die Batterie herum entwickelt werden, sodass für den Energiespeicher ausreichend Platz zur Verfügung steht. Durch diesen konstruktiven Ansatz ergeben sich zahlreiche Vorteile für die Positionierung der Antriebskomponenten und Zusatzaggregate. Die flache Bauweise und Anordnung der Batterie im Fahrzeugunterboden ermöglicht zudem einen großzügigen Fahrzeuginnenraum zwischen den Achsen. Das Aluminium-Batteriegehäuse mit integriertem Crashrahmen schützt die Batterie und sorgt für optimale Stabilität sowie eine erhebliche Gewichtseinsparung. Die Aerodynamik im Fahrzeugunterboden optimiert der solide, ebenfalls aus Aluminium konstruierte Auffahrschutz des Batteriesystems.
Jetzt bleibt nur zu hoffen, dass auch die Bundesregierung sehr schnell die Voraussetzungen für die Stromverteilung „an der Straßenlaterne“ schafft. Denn das schönste und teuerste E-Auto nützt wenig, wenn der Strom nicht zur Steckdose kommt. Und wenn die Regierung gerade beim Handeln ist, sollte sie auch die Förderung von regenerativen Energien gleich mit in Angriff nehmen. Sonst brauchen wir bald noch mehr Gas- und Kohlekraftwerke, um den notwendigen Strom für Autofahren zu produzieren.