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Funktionsweise des Elektroantriebs
Die Zukunft des Fahrens wird elektrisch sein. Besonders wenn der eingesetzte Strom aus Erneuerbaren Energien gewonnen wird, ist dieses Konzept sowohl im Drehmoment als auch bei den Emmissonen deutlich überlegen. Doch wie funktioniert dieser Antrieb? Grundsätzlich kommen sowohl in Elektro- als auch Hybridfahrzeugen überwiegend Dreiphasen-Drehstrommotoren unterschiedlicher Bauartprinzipien zum Einsatz. Der Grundaufbau ist dabei häufig gleich. Die Drehbewegung eines Elektromotors beruht auf den Kräften, die verschiedene, strominduzierte Magnetfelder aufeinander ausüben. Diese Wicklung befindet sich meist außen, die durch den hindurchfließenden elektrischen Strom ein magnetisches Drehfeld erzeugt.
Im Inneren des Motors befindet sich der Rotor, der die Achse antreibt. Bei permanent erregten Elektromotoren (PSM) trägt der Rotor Magnete, bei fremderregten Elektromotoren (SM) befindet sich hier eine weitere Wicklung, die erst durch den fließenden Strom magnetisiert wird. Als drittes Bauartprinzip ist die Asynchronmaschine im Einsatz. Der robuste und bewährte Asynchronmotor (ASM) zeichnet sich durch einfachen Aufbau und niedrige Kosten aus, aber erzielt in bestimmten Betriebsbereichen nur einen niedrigen Wirkungsgrad. Asynchronmotoren werden deshalb überwiegend bei Hybrid-Systemen zur Unterstützung des Verbrennungsmotors und bei der Rückgewinnung von Energie beim Bremsen eingesetzt.
Für reine Elektrofahrzeuge sind die leistungsstärkeren PSM- oder SM-Techniken erforderlich. Die derzeit auf dem Markt überwiegend eingesetzten Motoren mit Permanentmagnet (PSM) verbinden dabei die Vorteile der kompakten Bauform (geringe axiale Länge) mit einem hohen Wirkungsgrad. Die längere Bauform des fremderregten Synchronmotor (SM) fällt bei der Anwendung für elektrische Achsantriebe weniger ins Gewicht, dafür bietet er einen hohen Wirkungsgrad über nahezu alle Betriebszustände. Insbesondere bietet er Vorteile im Bereich höherer Drehzahlen.
Mobile Brennstoffzellen im Einsatz
Das Bundesamt für Güterverkehr (BAG) setzt bei der netzfernen Bordstromversorgung seiner Einsatzfahrzeuge auf Brennstoffzellen. Mit großem Erfolg werden die mit Brennstoffzelle ausgestatteten Sonderfahrzeuge seit mehreren Monaten durchgängig über acht und mehr Stunden täglich als mobiles Büro im Rahmen des Straßen- und Mautkontrolldienstes genutzt. Unter normalen Umständen ist bei einem Elektrofahrzeug nach wenigen Stunden die Batterie leer und das Fahrzeug muss entweder zum Nachladen an das Stromnetz oder die Batterie muss über längeren Motorbetrieb im Stand wieder aufgeladen werden.
Nun lädt die im Kofferraum oder im Schranksystem installierte Brennstoffzelle die Batterie bei Bedarf immer wieder auf – vollautomatisch und ohne jeglichen Benutzereingriff, leise und emissionsfrei. Ihren Betriebsstoff beziehen die Brennstoffzellen aus Tankpatronen, die je nach Größe (5, 10, 28 Liter) wochenlang autonome Energie liefern. “Wir sind sehr stolz auf unsere Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Güterverkehr und freuen uns sehr, dass sich unsere mobilen Brennstoffzellen im Bereich Bordstromversorgung so erfolgreich bewährt haben”, sagt Dr. Peter Podesser, Vorstandsvorsitzender der Herstellers SFC, Smart Fuel Cell AG mit Sitz in Brunnthal bei München.
Knapp 400 BAG-Fahrzeuge mit Brennstoffzelle sind derzeit auf Deutschlands Straßen unterwegs. SFC hat weltweit über 18.000 Brennstoffzellen an internationale Industrie- und Endkunden verkauft. Die mobilen Brennstoffzellen kommen überall dort zum Einsatz, wo eine zuverlässige und umweltfreundliche Stromversorgung fern der Steckdose gefordert ist. Dies sogar als tragbare Brennstoffzelle, zur Verwendung von Soldaten der Spezialkräfte im Feldeinsatz. Der Soldat trägt sie gemeinsam mit kleinen Tankpatronen in seiner Weste am Körper und betreibt mit ihr die zahlreichen Geräte, die er bei sich hat, z.B. Nachtsichtgeräte, GPS- und Funksysteme, Toughbooks, etc.
