Die Mobilität von heute basiert weltweit und fast ausschließlich - eine kleine Ausnahme sind Schienenfahrzeuge - auf fossilen Kraftstoffen. Die Zahl der Fahrzeuge  auf den Straßen unserer Welt hat die Milliardengrenze überschritten und das Wachstum, insbesondere in den Schwellenländern ist ungebrochen. Damit verbunden sind erhebliche Konsequenzen für den Klimawandel (CO2-Emissionen) und die Luftverschmutzung (Partikel und Stickoxide).

Die Elektromobilität in ihren verschiedenen Ausprägungen – inklusive aller Varianten der Hybridisierung, der batterie-elektrischen Antriebe und des Brennstoffzellen-Antriebes – bietet die einzige Möglichkeit für einen breiten Wandel, weg von fossil basierter Mobilität und hin zu einer Mobilität auf der Basis erneuerbarer Energien, mit Strom und Wasserstoff als Energieträger der Zukunft.

Zu den Schlüsseltechnologien der Elektromobilität gehören fahrzeugtaugliche Batterien und Hochleistungs-Brennstoffzellen – beides traditionelle Themen und Schwerpunkte der ZSW Forschung.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Werner Tillmetz
+49 (0)731 95 30-607
Hybridantriebe (xEV)

// Kombination von Elektroantrieb mit Verbrennungsmotor

Hybridantriebe kombinieren einen Elektroantrieb mit einem Verbrennungsmotor und umfassen ein großes Spektrum an Typologien, vom Mikro- und Mild-Hybrid, über den Full- und Plug-In-Hybrid bis zum sogenannten Range-Extender. In dieser Reihenfolge steigt auch die Kapazität der Batterien, die für den Hybridantrieb zum Einsatz kommen. Generell müssen Akkumulatoren für Hybridantriebe eine sehr hohe Zyklenfestigkeit und eine hohe Leistungsdichte aufweisen. Während für Mikro-Hybride noch leistungsfähige Blei-Säure-Starterbatterien verwendet werden und Toyota für seine Full-Hybride alkalische Nickel-Metallhydrid-Zellen einsetzt, sind für alle anderen Anwendungen leistungsfähige Lithium-Ionen-Zellen die Technologie der Wahl – auch zukünftig. Hinzu kommt noch ein starker Trend künftig auch die Starterbatterien auf die Lithium-Ionen-Technologie umzustellen.

Das ZSW bietet ein umfassendes Kompetenzspektrum zu allen Aspekten der Batterieforschung – von neuen Materialien über Komponenten bis hin zur industriellen Produktionstechnologie für Zellen. Post-Mortem-Analysen, Funktions- und Sicherheitstests sowie viele Aspekte der Batteriesystemtechnik runden unsere Leistungspalette ab.

Meilenstein "Weltweit einmaliges Batterieforschungszentrum"

Prognose zur Entwicklung alternativer Antriebe (weltweit). Bild: IEA.
Batterieelektrische Antriebe (BEV)

// Energieversorgung aus Batterien

Batterieelektrische Fahrzeuge beziehen ihre komplette, für den Antrieb notwendige Energie aus Akkumulatoren. Dementsprechend sind möglichst hohe Energiedichten der Zellen das zentrale Thema bei der Entwicklung fortschrittlicher Zellen. Damit einhergehen auch sehr viele Themen rund um die Sicherheit der Zellen, deren Kaltstarteigenschaften, die Schnellladefähigkeit sowie die Reduktion der Material- und Fertigungskosten.

Das ZSW bietet ein umfassendes Kompetenzspektrum zu allen Aspekten der Batterieforschung – von neuen Materialien über Komponenten bis hin zur Pilotfertigung von Zellen. Post-Mortem-Analysen, Funktions- und Sicherheitstests sowie viele Aspekte der Batteriesystemtechnik runden die Angebotspalette des ZSW ab.

Elektroauto in einer Fahrzeugtestkabine im Batterietestzentrum (eLaB) des ZSW. Foto: ZSW/Duckek
Elektroauto in einer Fahrzeugtestkabine im Batterietestzentrum (eLaB) des ZSW. Foto: ZSW/Duckek
Brennstoffzellen-Antriebe

// Energieversorgung über Brennstoffzelle mit Wasserstoff

Beim Brennstoffzellen-Antrieb wird der Strom für die Elektromotoren über eine Brennstoffzelle aus dem in Hochdrucktanks mitgeführten Wasserstoff erzeugt. Aufgrund des hohen Energieinhaltes von Wasserstoff und des einfachen Betankungsvorganges (Druckgas) zeichnen sich Brennstoffzellen-Fahrzeuge durch hohe Reichweiten (400 – 700 km) aus. Das Betanken dauert wie beim heutige Benziner nur wenige Minuten. Damit erschließt sich für Brennstoffzellen die komplette Palette der heutigen Fahrzeugantriebe, von der Reiselimousine über den Stadtbus bis zum Schienenfahrzeug. Das ZSW bieten ein umfassendes Kompetenzspektrum zu allen Aspekten der Brennstoffzellen-Forschung – von neuen Materialien und optimierten Komponenten (Elektroden, Bipolarplatten etc)  bis zur Fertigungstechnologie für  Zellen und Stacks. Funktions- und Lebensdauertests, viele Aspekte der Brennstoffzellensystemtechnik und zum Thema Wasserstoffqualität runden die Angebotspalette des ZSW ab. 

Erste Brennstoffzellen-Fahrzeuge sind längst auf deutschen Straßen unterwegs. (Foto: ZSW/Ströbele).