Elektroautos sind umweltfreundlich und ressourcenschonend. Das gilt besonders dann, wenn der Strom aus regenerativen Rohstoffen, vor allem Sonnen-, Wasser- und Windkraft gewonnen wird.

Woher aber bekommen die Motoren den elektrischen Strom? Dafür gibt es zwei Lösungen: Batterien und Brennstoffzellen. Welcher Weg der bessere ist, weiß heute noch niemand.

Strom aus Wasserstoff

In Brennstoffzellen reagiert Wasserstoff mit Luftsauerstoff und erzeugt den benötigten elektrischen Strom. Dem Auto entströmt nur für die Atmosphäre unschädlicher Wasserdampf. Wasserstoff lässt sich umweltfreundlich beispielsweise in Sonnenkraftwerken herstellen.

Allerdings ist diese Technologie noch weit von einer flächendeckenden Umsetzung entfernt. Solarkraftwerke rentieren sich nur in südlichen Ländern. Der Aufbau eines Netzes von Wasserstofftankstellen ist aufwändig und teuer. Und auch bei der Entwicklung geeigneter Tanks für den Wasserstoff und leistungsfähiger Brennstoffzellen ist noch viel Forschung notwendig.

Hauptproblem Energiespeicherung

Die wichtigste Frage bei Strom aus erneuerbaren Rohstoffen lautet: Wie können wir Energie dann nutzen, wenn wir sie brauchen und nicht dann, wenn sie entsteht? Denn vor allem Wind- und Sonnenenergie sind oft zur falschen Zeit reichlich verfügbar: Wenn die Sonne scheint, brauchen wir weniger Strom für Beleuchtung oder Heizung.

Eine Lösung wäre es, den überschüssigen Strom in Batterien zu speichern. Sie müssten wirtschaftlich herstellbar und langlebig genug sind für diese Aufgabe. Aber solche Batterien gibt es noch nicht.

Strom aus neuen Batterien

Batterien könnten auch für Elektroautos die einfachste Lösung für die Stromversorgung sein. Nachts an der heimischen Steckdose oder tagsüber schnell an einer Elektrotankstelle aufgeladen und schon geht es los.

Leider ist das aber nicht so einfach. Eine Batterie mit 200 Kilometern Reichweite wiegt heute etwa 250 Kilogramm. Sie kostet rund 17.000 Euro. Die Lebensdauer liegt bei nur vier Jahren. Das ist deutlich weniger als die durchschnittliche Nutzungszeit eines Autos von 10 Jahren. Es ist eine große Herausforderung, hier wirtschaftliche Größenordnungen zu erreichen.

"Lithium-Ionen-Batterie"

Das Zauberwort heißt "Lithium-Ionen-Batterie". Im Mobiltelefon oder Laptop funktionieren sie sehr gut. Sie sind leicht und zu einem vertretbaren Preis herzustellen. Aber ist es auch wirtschaftlich und technisch möglich, sie in größerer Zahl in ein Elektroauto einzubauen? Bisher weiß das niemand so genau. Die Forschung steht erst am Anfang. Ein ganz wesentliches Problem ist noch völlig ungelöst: die Sicherheit. Lithium-Ionen-Batterien können brennen oder gar explodieren, wenn sie sich bei einem Unfall oder zu langem Laden überhitzen.

Forschung überfällig

Man würde vermuten, dass die Forschung seit Jahren an diesen Problemen arbeitet. Leider ist dies in Deutschland, selbst in Europa, bislang kaum der Fall. Es gilt, die in der Batterie ablaufenden elektrochemischen Prozesse besser zu verstehen.

Die Bundesregierung fördert

In der Innovationsallianz Lithium-Ionen-Batterie arbeiten Forschungsinstitute und Industrie an einer neuen Generation leistungsfähiger und bezahlbarer Batterien. Das Bundesforschungsministerium (BMBF) stellt dafür 60 Millionen Euro bereit, die Industrie 360 Millionen Euro.

Das BMBF unterstützt die Wirtschaft mit weiteren 59 Millionen Euro bei der Entwicklung von Produktionstechnologien für Lithium-Ionen-Batteriesysteme.

Aus dem Konjunkturpaket II finanziert das BMBF zwei Forschungsverbünde zur Entwicklung künftiger Batterietechnologien. Die Elektrochemie Kompetenzverbünde Nord und Süd stehen unter der Federführung der Forschungszentren Jülich und Karlsruhe. Forschungseinrichtungen und Universitäten erhalten insgesamt 31 Millionen Euro. In den Verbünden wird die Ausbildung von wissenschaftlichem und technischem Nachwuchs in der Elektrochemie deutlich verbessert.

Darüber hinaus arbeiten Forscherinnen und Forscher an verbesserten Batteriematerialien und -konzepten. Das geschieht unter anderem im neu gegründeten Materialwissenschaftlichen Zentrum des Instituts für Technologie in Karlsruhe. Neuartige Materialien sollen eine kürzere Ladezeit der Batterie sowie eine längere Leistungsabgabe und Lebensdauer gewährleisten.

Somit fließ ein erheblicher Teil der vom BMBF für Elektromobilität eingeplanten 220 Millionen Euro in die Batterieentwicklung.

Forum Elektromobilität

Das sind nur einige Beispiele für Forschungsprojekte und Kooperationen zur Entwicklung wirtschaftlicher und umweltfreundlicher Elektroautos. Flankiert werden die Aktivitäten durch das neue Forum Elektromobilität, eine umfassende Informations- und Kommunikationsplattform rund um das Thema. Es ist Teil der Fraunhofer-Systemforschung Elektromobilität.