Brennstoffzellen haben eine Energiedichte von 500 Wh/kg, womit sie eine Fahrstrecke von fast 500 km pro Tankladung zurücklegen können. Somit hat das Elektroauto mit Brennstoffzelle keinen Nachteil in punkto Langstreckenbewältigung.
'''4.3 Solarzellen'''
Das Prinzip der unerschöpflichen Energiegewinnung aus Sonnenstrahlen ist schon seit 1839 bekannt. Oft wird eine Verbindung zwischen Energiespeichern und Energiegewinnung aus Sonnenstrahlen eingegangen. Da man um ein durchschnittlich motorisiertes Elektroauto antreiben zu können, mindestens eine Solarfläche von 100 m² benötigen würde, aber nur etwa 3-4 m² zur Verfügung stehen, kommt diese Energiegewinnung nicht in Frage. Man müsste ein deutlich untermotorisiertes Fahrzeug konstruieren, das keinerlei Komfort und Mobilität liefert. Außerdem würde eine längere Nachtfahrt zum zwangsläufigen Mobilitätseinbruch führen.
'''4.4 Elektrostatische Energiespeicher'''
Unter Elektrostatischen Energiespeichern versteht man Bauelemente, die in der Lage sind elektrische Ladung bzw. Energie über einen bestimmten Zeitraum zu speichern. Ein Kondensator ist ein elektrostatischer Energiespeicher. Im einfachsten Fall besteht er aus zwei Elektroden, zwischen denen sich ein Dielektrikum befindet. Wenn eine Spannung an die Kontakte des Kondensators angelegt wird so fließt kurzzeitig ein großer Strom, der die eine Elektrode positiv lädt, und die andere negativ. Der Strom nimmt im Zeitverlauf zunehmend ab. Wenn die Spannungsquelle abgeschlossen wird bleibt die gespeicherte Ladung erhalten. Ein normaler Kondensator mit einer Kapazität von einem Farad (was einen Energieerhalt von 26450 Ws entspricht) kann lediglich kurzfristig kleine Energiemengen abgeben. Die gespeicherte Energiemenge ist proportional zur Kapazität, welche direkt mit der Oberfläche des Kondensators zusammenhängt. Durch ihre geringen Speicherkapazitäten sind sie in der Fahrzeugtechnik nicht verwendbar.
Die elektrostatischen Energiespeicher haben dennoch große Fortschritte gemacht, wobei das so genannte UltraCap entstanden ist. Es hat eine Doppelschichtstruktur, wodurch sich Kapazitäten von mehreren Tausend Farad erzielen lassen. Durch die Verwendung von Aktivkohlefasern im Submikrobereich, die mit nicht Wässrigen Elektrolyten aufgeschäumt sind, lassen sich Flächen von zwei Quadratmetern auf einigen Kubikmillimetern unterbringen. So werden Energiedichten von über 2 Wh/kg erreicht. Dies ist im Vergleich zu Elektrochemischen Energiespeichern sehr gering, doch lassen sich UltraCaps innerhalb von wenigen Sekunden laden.
Die Verwendung von UltraCaps in der Elektrisch betriebenen Fahrzeugtechnik lässt sich nur schwer realisieren, weil durch die geringen Reichweiten von ca. 40 km, die Kondensatoren auf der Strecke geladen werden müssten. Dies wäre theoretisch durch Schleifkontakte in der Fahrbahnoberfläche möglich, da sich das UltraCap beim überfahren der Kontakte laden würde. Dennoch wäre damit ein großes Sicherheitsrisiko verbunden.
== 5. Antrieb ==
Wenn man ein Fahrzeug konstruieren möchte, welches mit einem Elektroantrieb betrieben wird, stellt sich zunächst die Frage der Motor bzw. der Motorenlage. Es stehen folgende Varianten zur Verfügung:<br />
- Zum ersten der Zentralmotor. Bei diesem Prinzip wird eine leistungsstarke Maschine im Zentrum des Fahrzeuges verbaut, dessen Kraft wird mit Hilfe von einer Welle auf ein Getriebe geführt, das wiederum mit Wellen und Zahnrädern die Kraft auf die einzelnen Räder verteilt. Bei dieser Art des Motormanagements ist die Verwendung eines Differenzials von Nöten.<br /> Ein Differenzial sorgt dafür, dass sich die Räder unabhängig von einander drehen können, und dadurch ein instabiles Fahrverhalten in Kurven vermieden wird, sowie übermäßiger Reifenverschleiß.<br />
- Der Radnabenmotor ist ein System bei dem die Maschine in den anzutreibenden Rädern integriert ist. Auf ein Differenzial kann aufgrund des Motorschlupfes verzichtet werden.<br /> Die Ansteuerung der einzelnen Motoren erfolgt über einen Frequenzrichter.<br />
- Außerdem gibt es noch den Direktantrieb. Bei diesem wird die Kraft direkt vom Motor über eine Welle zu den Rädern geführt. Ein Getriebe ist nicht vorhanden. Die Vorteile dieses Prinzips sind zum einen kompakte Bauformen, die zum einen Platz sparen und zum anderen dem Leistungsgewicht entgegen kommen. Aufgrund des fehlenden Getriebes wird Geld gespart, entsteht weniger Verschleiß und der Geräuschpegel ist niedriger.
Bei all diesen Variationen im Motorlagemanagement ist es möglich verschiedene Räder anzutreiben. Entweder werden beide auf der Vorderachse befindlichen Räder angetrieben, es handelt sich in diesem Falle um einen so genannten Fronttriebler, oder es werden beide auf der Hinterachse befindlichen Räder angetrieben, man spricht von dem so genannten Hecktriebler. Es ist aber auch möglich alle Räder des Fahrzeuges anzutreiben, man spricht hier von einem so genannten Allradler.
'''5.1 Reifen'''
Die Reifen eines Elektroautos haben die gleichen Anforderungen wie die eines Pkws, der mit Verbrennungsmotor angetrieben wird. Zusätzlich müssen Reifen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges besondere Eigenschaften im Bereich der Energieeinsparung aufweisen. Dies wird möglich durch Leichtlaufreifen. Leichtlaufreifen bestehen aus einer speziellen Gummimischung, geringere Höhe der Karkasse und weisen spezielles, glattes Profil auf. Außerdem haben sie ein geringeres Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Reifen.
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Normale Reifen haben, damit sie eine bessere Straßenlage (Haftung) besitzen, eine weiche Gummimischung, welche zu einer hohen Reibung zwischen Fahrbahn und Reifen führt. Daraus resultiert ein erhöhter Energieverbrauch. Leichtlaufreifen haben wie der Name schon sagt, durch ihre besondere Gummimischung bzw. auch der geringen Laufflächen, eine niedrigere Reibung zum Straßenbelag und sparen somit Energie ein, ohne dabei in Punkto Sicherheit normalen Reifen nachzustehen. Dies folgt aus ihren besonderen Laufflächenaufbau. Durch Leichtlaufreifen lässt sich mit einem Elektrofahrzeug eine Energiereduktion von 15-50 % erreichen.
== 6. Wirkungsgrad ==
Die Vorstellung ein Fahrzeug mit einem fast verlustfreien Antrieb auszustatten verlockt sehr stark. Eine Elektromaschine hat einen Wirkungsgrad von 90-95 %, was sich auf den ersten Blick sehr gut anhört. Doch betrachtet man die komplette Energieproduktions- bzw. Umwandlung, so lässt sich feststellen, dass noch viele Verluste in die Wirkungsgradrechnung mit einbezogen werden müssen.
Anfangs wird die Energie in Kraftwerken produziert. Bei der Produktion treten Verluste in Form von Wärme auf.
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Diese Verluste liegen im Deutschen Energiemix bei ca. 62 %. Von den restlichen 38 % gehen noch einmal 35 % bei der Ladung der Akkumulatoren des Fahrzeuges verloren. Zählt man nun die geringen Verluste des elektrischen Antriebes dazu, kommt man auf einen Gesamtwirkungsgrad von gerade mal 22 %. Der Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotors liegt bei 20–30 %. Es fällt nun auf, dass die anfängliche Euphorie hinsichtlich des guten Wirkungsgrades vom Elektromotor getrübt ist.
Um den Wirkungsgrad eines Elektroautos steigern zu können, muss es seine Energie selbstständig produzieren. Dies ist zum einen möglich durch die Brennstoffzelle, die in der Serienreifen Produktion einen Wirkungsgrad von bereits 38 % hat. Des Weiteren lässt sich bei einem Elektroauto elektrische Energie beim Bremsen zurückgewinnen. Die Technologie, welche hier Verwendung findet, nennt sich Nutzbremse bzw. Rekuperationsbremse. Bei ihr wird die Bewegungsenergie beim Bremsen in elektrische Energie umgewandelt. Die Elektromotoren, die beim betätigen des Gaspedals Elektrizität, aus den Akkumulatoren, in Bewegungsenergie umgewandelt haben, fungieren beim betätigen des Bremspedals in die Gegenrichtung. Die elektrische Maschine wandelt nun überflüssige Bewegungsenergie in Elektrizität um und bremst dabei das Fahrzeug. Möglich macht dies eine komplexe elektrische Schaltung von Sensoren und elektronischen Bauelementen. Diese elektrische Energie wird wieder zurück in die Akkumulatoren gespeist. Somit erhöht sich die Effektivität eines Elektroautos. Im Rennsport wurde eine ähnliche Technologie dieses Jahr (2009) eingeführt. Sie nennt sich KERS (Kinetic Energy Recovery System = Rückgewinnungssystem für kinetische Energie). Hier wird ein zusätzlicher Akkumulator geladen, der es möglich macht in Beschleunigungsphasen einen 90 PS starken Elektromotor zu nutzen. Dies spart Kraftstoff und bringt somit einen Wettbewerbsvorteil. Außerdem stärkt es das umweltbewusste Auftreten der FIA (Fédération Internationale de l’Automobile).
'''6.1 Vor-/Nachteile'''
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== 7. Quellenverzeichnis ==
Hofer, Klaus 2006: Elektrotraktion, Elektrische Antriebe in Fahrzeugen<br />
Lafferty, Peter: Wie geht denn das…? Vom Computer zum Düsenjet<br />
Springer, Günter 1978: Fachkunde Elektrotechnik; 12. Auflage; Seite 119<br />
