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Wo ist die nächste Steckdose?

Von Christine Böhringer

So langsam kommen Elektroautos in Fahrt. Zwei Ingenieure erzählen, wie sie die Wagen flott machen.

Wo ist die nächste Steckdose?© Vitaly Krivosheev - Fotolia.comIngenieure arbeiten kontinuierlich an der Optimierung von Elektroautos
Wenn Andreas Kurtz in den letzten Jahren mit seinem Dienstwagen in Deutschland, Südafrika oder Frankreich unterwegs war, hatte er immer nur ein einziges Ziel: Die Batterie des Fahrzeugs so richtig leer zu fahren, bis das Auto fast stehen bleibt und er es gerade noch zurück aufs Testgelände lenken kann. Denn eine leere Batterie ist für Andreas Kurtz die beste Arbeitsgrundlage: Der 28-Jährige ist Spezialist in der Entwicklung von Ladefunktionen für Elektroautos bei BMW.

Zusammen mit seinem Team hat er das Aufladen der Batterie des neuen BMW i3 unzählige Male in verschiedenen Situationen getestet und dafür gesorgt, dass die zukünftigen Besitzer ihre Fahrzeuge zu Hause oder an öffentlichen Säulen mit Strom auftanken können, ohne dass es Probleme gibt - einfach Stecker rein, abwarten und fertig. »Wenn die Autofahrer von unserer Arbeit nichts merken, haben wir alles richtig gemacht«, sagt Kurtz.

Der junge Ingenieur hat an der Hochschule München für angewandte Wissenschaften Fahrzeugtechnik auf Diplom studiert und anschließend einen Master in Fahrzeugmechatronik daraufgesetzt, einem interdisziplinären Mix aus Mechanik, Elektronik und Informationstechnologie. Während des Studiums war er Werksstudent bei BMW, nach dem Abschluss wurde er in der Entwicklungsabteilung »Energiebordnetz und Elektrifizierung« übernommen. Kurtz hätte nicht in Bayern bleiben müssen, er wäre auch anderswo sofort untergekommen: Alle Hersteller und Zulieferbetriebe sind derzeit auf der Suche nach gut ausgebildeten Elektronik- und Softwarespezialisten wie ihm. In der Automobilbranche zieht die Entwicklung von Elektroautos an. Bis Ende 2014 sollen weltweit 16 neue Modelle auf den Markt kommen. Auch auf der IAA, der Internationalen Automobilausstellung in Frankfurt, werden in diesen Tagen einige der neuen »Stromer« vertreten sein.

Die Automobilhersteller wollen nicht nur, sie müssen sich auch in diese Richtung bewegen: Denn die EU hat neue CO2-Grenzwerte für Autos festgelegt, im Jahr 2020 müssen Neuwagen ein Drittel weniger Kohlendioxid ausstoßen als heute. Klimaschonende Elektroautos und Hybridfahrzeuge können die Autobauer jedoch für einen bestimmten Zeitraum mehrfach anrechnen lassen und so den CO2-Ausstoß ihrer Neuwagenflotten statistisch reduzieren.

»Viele Fahrer haben Angst, dass sie mit dem Elektroauto liegen bleiben«

Doch es gibt ein Problem: Bislang hält sich das Interesse an Elektroautos in Grenzen. In Deutschland finden sich unter insgesamt 43 Millionen Autos derzeit nur rund 7.100 zugelassene Elektrofahrzeuge. In der Regel sind sie für die Kunden im Vergleich zu herkömmlichen Autos entweder zu klein, zu teuer, zu langsam oder haben eine zu geringe Reichweite - oder gleich alles zusammen. »Viele Autofahrer haben auch Angst, dass sie mit einem Elektroauto liegen bleiben können«, sagt Franz-Xaver Biermeier. Er ist Maschinenbauingenieur und bei BMW verantwortlich für den i3-Elektroantrieb. Das soll sich mit dem Kleinwagen, der im September in Leipzig aus dem Produktionswerk rollt, ändern: »Wir hatten uns zum Ziel gesetzt, nicht einfach einen herkömmlichen Wagen umzurüsten, sondern ein Elektroauto von Grund auf neu und so zu gestalten, dass es erfolgreich sein kann.«

Erstmals haben die Münchner Autobauer daher für eine Großserie den Werkstoff Karbon verbaut. Die Fahrgastzelle besteht aus dem kohlefaserverstärkten Kunststoff - sie ist dadurch stabil, aber auch sehr leicht und soll so das hohe Gewicht der Batterie kompensieren. Den Hochvoltspeicher haben die Ingenieure platzsparend unter den Sitzen im Chassis positioniert und dadurch einen Viersitzer geschaffen. »Der i3 wird rund 35.000 Euro kosten, für das Geld will man ja schon mehr als einen Zweisitzer«, sagt Biermeier. Ein Batteriemanagement soll eine hohe Lebensdauer der Lithium-Ionen-Zellen garantieren. Mit dem Kältemittel der Klimaanlage wird der Hochvoltspeicher gekühlt. Das Elektroauto soll es so auf 150 Stundenkilometer bringen und bis zu 160 Kilometer weit kommen.

Insgesamt arbeiten bei BMW derzeit 3.000 Mitarbeiter an der Elektromobilität. Seit 2007 ist die Entwicklung des i3 im Gang, und Andreas Kurtz und sein Team haben sich allein zweieinhalb Jahre lang mit dem Testen von Ladefunktionen beschäftigt. »Die Herausforderung für uns war, dass es keine großen Erfahrungen in diesem Bereich gab - der i3 ist das erste vollelektrische Serienauto der Marke«, sagt Andreas Kurtz.

Beim Elektroauto sorgt Software dafür, dass die Batterie und das eingebaute Ladegerät funktionieren und mit der externen Infrastruktur, die den Strom liefert, kommunizieren. »Wenn das Auto zum Beispiel an das Stromnetz angeschlossen wird, muss es diesem sagen können: Ich bin halb voll und brauche Energie. Und dann müsse dieses antworten: »Ok, ich habe Energie und lade jetzt auf.« Dafür wurde die Software jeweils erst auf einer kleinen Plattform auf Knopfdruck getestet und dann später ins Fahrzeug integriert. »Dort haben wir dann geschaut, ob es zu Wechselwirkungen mit anderen Funktionen kommt«, erzählt Kurtz. »Das Problem, dass das Fahrzeug überhaupt lädt, haben wir schnell gelöst. Länger haben wir jedoch daran gearbeitet, dass das an jeder Station, die angefahren wird, geschieht.«

Das Elektroauto können die Fahrer auf verschiedene Arten laden: entweder in weniger als neun Stunden an der normalen heimischen Steckdose, drei Stunden schneller an einer speziellen Ladestation für zu Hause oder an einer öffentlichen Säule oder an einer Schnellladestation, an der bereits nach 30 Minuten wieder rund 80 Prozent der Batteriekapazität zur Verfügung stehen. »Es gibt in den verschiedenen Ländern unterschiedlichste Standards für die Ladeschnittstellen. Mal ist die Spannung anders, dann wieder die Stromstärke. Erst Ende 2013 wird das voraussichtlich einheitlich«, sagt Kurtz.

Bald sollen die »Stromer« 360 Kilometer weit kommen

Obwohl es noch einiges zu richten gibt, ist Andreas Kurtz vom Erfolg des Elektroautos überzeugt: »Man ist der Erste, der an der Ampel wegkommt.« Auch sein Kollege Franz-Xaver Biermeier, 52, der bei BMW 1987 als Motoren-Entwickler angefangen hat, sagt: »Ich vermisse nichts und kann lautlos die Performance genießen.« Weltweit forschen die Entwickler vieler Autokonzerne daran, wie man das Elektroauto besser und attraktiver machen kann. Wenn alles nach Plan läuft, können in ein paar Jahren Elektroautos nicht mehr mit Kabel und Stecker, sondern mithilfe von Induktion aufgeladen werden - entsprechende Spulen könnten sogar in Parkplätze oder in Straßen eingelassen und die Fahrzeuge so ganz nebenbei mit der nötigen Energie versorgt werden.

Gerade im Bereich der Batterien wird sich aber auch in Zukunft noch viel tun. »Um eine höhere Reichweite zu erlangen, arbeiten wir daran, die Speicherkapazität zu verbessern«, sagt Katrin Schröder, Recruiterin bei BMW. »Daher suchen wir derzeit vor allem Elektroingenieure, die sich mit Hochvoltspeichern auskennen.« Im Rennen sind bei den meisten Herstellern Lithium-Luft-Akkus: Sie sollen mit ihren hohen Energie- und Leistungsdichten Elektroautos sogar zu Reichweiten von mindestens 360 Kilometern verhelfen. Klingt schon mal vielversprechend.

Aus DIE ZEIT :: 12.09.2013

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