Alternative Antriebe & Erneuerbare Energien - Elektrofahrzeuge im Solaren Netzverbund

Sonne im Tank: Elektrofahrzeuge im Solaren Netzverbund

Was sind Elektro- und Hybridfahrzeuge ? Wann ist ein Elektroauto ein Solarmobil ?

von Christian Dürschner (Dezember 1995, aktualisiert Juli 2000)

Elektrofahrzeuge
Bei einem Elektrofahrzeug handelt es sich um ein Kraftfahrzeug, das mit einem Akkumulator zur Speicherung von elektrischer Energie ausgestattet ist und durch einen Elektromotor angetrieben wird. Vorteile des Elektroantriebes sind die geringe Lärmentwicklung sowie die Abgas- und Schadstofffreiheit am Fahrzeug. Im Rahmen der nachfolgenden Ausführungen werden nur nichtspurgeführte Elektrofahrzeuge (elektrische Straßenfahrzeuge) berücksichtigt, zu denen u.a. Personenkraftwagen, Transporter und Lieferwagen oder Kleinbusse zählen.

Man unterscheidet vor allem zwischen Fahrzeugen im "Conversion-Design", d.h. aus einem konventionellen Fahrzeug wurde der Verbrennungsmotorantrieb entfernt und ein Elektroantrieb eingebaut, und Fahrzeugen im "Purpose-Design". Hier wird das Fahrzeug von Grund auf speziell für den Elektroantrieb konzipiert und konstruiert. Die Konversionslösung ist oft billiger durchzuführen als eine völlige Neukonstruktion, dafür sind Elektrofahrzeuge im "Purpose-Design" oft wesentlich leistungsfähiger als vergleichbare Fahrzeuge im "Conversion-Design". Das in Bild 1 dargestellte Elektroauto auf der Basis eines Fiat Cinquecento wurde 1996 von der Firma AutoSol (Konstanz), das in Bild 2 vorgestellte Elektrofahrzeug Anfang der neunziger Jahre von der Firma Hotzenblitz (Ibach) entwickelt.

Hybridfahrzeuge
Bei einem Hybridfahrzeug handelt es sich um ein Kraftfahrzeug, das mit mindestens zwei verschiedenen Energiespeichern und zwei verschiedenartigen Antriebsmotoren (beispielsweise Elektro- und Verbrennungsmotor) ausgestattet ist (Hybrid = lat. Kreuzung, Mischung). Die Zielsetzung dabei ist, die Vorteile der verschiedenen Antriebe zu nutzen, um damit wechselseitig deren Nachteile auszugleichen. Im Stadtverkehr könnte so beispielsweise mit Elektroenergie sparsam und lokal emissionsfrei gefahren werden, und man hätte trotzdem aufgrund der Verbrennungskraftmaschine noch genügend Leistungspotential für Überlandfahrten. Es wurden bislang sowohl Parallel-Hybrid-Antriebe als auch Serien-Hybrid-Antriebe realisiert.

Bei den Parallel-Hybrid-Antrieben wie z.B. beim Hybrid-Golf von VW, der nur in einer geringen Stückzahl für einen Flottentest in Zürich produziert wurde, oder beim Audi duo von Audi, der seit dem vergangenem Herbst in Deutschland geleast werden kann, übernimmt abwechselnd, je nach Leistungsbedarf, der Elektro- oder der Verbrennungsmotor den Antrieb: Der Elektromotor z.B. in der Stadt und beim Dahinrollen auf Landstraßen, der Verbrennungsmotor z.B. beim Fahren mit höheren Geschwindigkeiten oder beim Bergauffahren. Während des Betriebs mit dem Verbrennungsmotor kann zudem auch die Batterie wieder aufgeladen werden.

Bei den Serien-Hybrid-Antrieben wie z.B. beim VERT von PSA Peugeot-Citroen, dem HX-3 von General Motors oder dem ESR von Mitsubishi (alle bislang leider nur Prototyp-Fahrzeuge) dient der Verbrennungsmotor nicht direkt zum Antrieb, sondern - in der Funktion einem Notstromaggregat verwandt - zum Laden der Batterien während der Fahrt.

Solarstrom für Elektrofahrzeuge
Der Strom für die Ladung der Batterien von Elektrofahrzeugen kann auf vielfältige Art und Weise erzeugt werden: In konventionellen Kraftwerken (z.B. Kohle- oder Atomkraftwerk) oder durch regenerative Energien (Sonnen-, Wind- und Wasserkraft, Biomasse). Deshalb kann prinzipiell jedes elektrisch betriebene Fahrzeug als Solarmobil betrachtet werden, wenn der Strom für dieses Fahrzeug regenerativ erzeugt wird. Heute unterscheidet man vor allem zwischen reinen Solarmobilen (Rennsolarmobilen) und Elektrofahrzeugen im "Solaren Netzverbund".

Das Rennsolarmobil
Die Idee der Solarmobile geht vor allem auf die "Tour de Sol 1985" in der Schweiz zurück, der ersten Wettfahrt für Solarmobile überhaupt. Hier wurden von jedem Fahrzeug die zur Energieerzeugung notwendigen Solarzellen auf dem Fahrzeug mitgeführt. Im Laufe der Zeit hat sich gezeigt, daß es vor allem im Alltagseinsatz nicht besonders energieeffizient und auch nicht besonders praktisch ist, die Solarzellen direkt auf dem Fahrzeug mitzuführen: Auf den oft kleinen und leichten Fahrzeugen ist nicht genügend Platz für die Solarzellen vorhanden und die Solarzellen stehen oft auch in einem ungünstigen Winkel zur Sonne. Aus diesem Grund wird für die meisten Solarmobile der sogenannte "Solare Netzverbund" propagiert.

Eine Ausnahme bilden jedoch die Rennsolarmobile. Für Rennveranstaltungen haben sich zwei Typen von Rennsolarmobilen durchgesetzt: Zum einen handelt es sich dabei um Rennsolarmobile nach dem Tour-de-Sol-Reglement, die vor allem in Europa zum Einsatz kommen, und zum anderen um Rennfahrzeuge nach dem Reglement der "World Solar Challenge" in Australien, die vor allem in Australien, Japan und den USA eingesetzt werden. Beide Reglements unterscheiden sich nicht bezüglich der Antriebstechnik sondern "nur" bezüglich der Abmessungen der Fahrzeuge und der Leistungen der zulässigen Solargeneratoren sowie der zulässigen Batteriekapazität. Die Bilder 5 und 6 zeigen die Rennsolarmobile von Honda R&D ("Dream", Japan) sowie vom Solarteam Kamm ("Helix", Deutschland).

Der "Solare Netzverbund"
Wie oben ausgeführt wurde, ist es vor allem im Alltagseinsatz von Elektrofahrzeugen nicht besonders energieeffizient, die Solarzellen direkt auf dem Fahrzeug mitzuführen. Aus diesem Grund wird für die meisten Solarmobile der sogenannte "Solare Netzverbund" propagiert. Das bedeutet, daß an einem geeigneten Ort - oft steht z.B. das Haus- oder Garagendach zur Verfügung - eine Photovoltaik-Anlage installiert wird, die ihren Strom in das öffentliche Stromnetz einspeist (Netzverbund). Das öffentliche Stromnetz wird damit quasi als "Speicher" benutzt. Das Elektrofahrzeug kann nun an jeder beliebigen Steckdose Strom zum Nachladen der Fahrzeugbatterien entnehmen.

Ziel ist es, daß das Elektrofahrzeug per Saldo betrachtet dem Stromnetz nicht mehr Strom entnimmt, als die entsprechende Solaranlage produziert und in das Netz eingespeist hat. Ist das der Fall, kann man guten Gewissens von einem Elektromobil im "Solaren Netzverbund", das hundertprozentig mit Solarstrom versorgt wird, also einem Solarmobil sprechen. Dies gilt auch dann, wenn das Elektrofahrzeug aktuell (z.B. nachts) mit Kohle- oder Atomstrom aufgeladen wurde, da durch die Einspeisung des Solarstroms während des Tages eben dieser konventionelle Strom aus dem Netz verdrängt und durch den Solarstrom ersetzt wurde.

Das Solarmobil ist also eigentlich ein Produktpaket, bestehend aus einem möglichst energieeffizienten Elektrofahrzeug und einer ausreichend groß dimensionierten Photovoltaik-Anlage zur Netzeinspeisung.