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Energie & Umwelt 2016

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20 05/2016 E-Mobilität: zu Lande, zu Wass Wie sieht die Energiezukunft aus? Lkw-Fernverkehr, Passagierflugzeuge sowie Ozeanriesen mit Elektroantrieb sind eine Vision, aber keine Utopie. Selbst unter den Befürwortern von „100 Prozent erneuerbar“ gibt es große Meinungsverschiedenheiten zum Thema Verkehr und hier vor allem zum Gütertransport auf der Straße. Noch immer denken viele, dass große Lkws, Flugzeuge für viele Hundert Passagiere sowie Kreuzfahrt- und Containerschiffe nicht mit vertretbarem Aufwand elektrifizierbar sind. „Es gibt physikalische Wahrheiten, die nicht jedermann gefallen. Nutzt man in Deutschland beispielsweise einen Hektar Freifläche für den Biomasseanbau, kann man je nach Pflanzenart und Weiterverarbeitung zu Strom oder Biotreibstoff fünfzig- bis hunderttausend Kilowattstunden Energie daraus gewinnen. Baut man aber auf die gleiche Fläche eine Photovoltaikanlage mit Ost-West-Ausrichtung, lassen sich damit jährlich über eine Million Kilowattstunden Solarstrom ernten. Und weiter gedacht: Mit der gesamten in Deutschland für die energetische Biomassenutzung verwendeten landwirtschaftlichen Fläche könnte man rund zehn Prozent des hiesigen Treibstoffbedarfs für den Mobilitätssektor bereitstellen. Würde man diese Fläche indes für Solarparks nutzen, reichte die gewonnene Energie – eine rein elektrisch betriebene Fahrzeugflotte vorausgesetzt – für den gesamten Energiebedarf des Mobilitätssektors. Und für den gesamten deutschen Strombedarf noch dazu. Technisch machbar und ökonomisch sinnvoll Ist die Umstellung auf Strom als Antriebsenergie im gesamten Transportwesen auch technisch machbar und ökonomisch sinnvoll? Kein Ingenieur, dem man diese Aufgabe stellt, wird wohl behaupten, dass Derartiges unmöglich sei; allenfalls bedarf es noch einiger Entwicklungsarbeit. Und das in solchen Fällen reflexartig hervorgeholte Kostenargument trägt selbst beim heutigen Stand der Technik nicht. Bei der Verwendung von Diesel für rund 1,20 Euro pro Liter (netto) und einem Verbrauch von 30 Litern auf 100 Kilometern verbraucht ein heutiger Truck mit einer Laufleistung von 100.000 Kilometern im Jahr Treibstoff für rund 36.000 Euro, während der typischen Nutzungsdauer von zehn Jahren und einer Million Kilometern Laufleistung also 360.000 Euro. Bei Stromkosten von 20 Cent pro Kilowattstunde (netto) käme ein Elektro- Lkw hingegen mit 18.000 Euro pro Jahr oder 180.000 Euro in zehn Jahren aus. Dem stehen Mehrkosten von 124.200 Euro für den Akku gegenüber, wenn man das heute realisierbare Preisniveau von 300 Euro pro Kilowattstunde für komplette große Akkusysteme zugrunde legt. Gute Lithium-Akkus erreichen bis zu 5.000 Zyklen. Das ergibt bei einer Reichweite von 414 Kilometern pro Ladezyklus insgesamt mehr als zwei Millionen Kilometer und somit das Doppelte der zu erwartenden Gesamtreichweite. Dass die Idee des elektrisch betriebenen Güterverkehrs auf der Straße auch in der Praxis schon weit gediehen ist, kann man sich beim Schweizer Projekt „E-Force“ anschauen. Hier wurden elektrische Lkws für den Zubringerverkehr gebaut, die technisch auf dem Modell „Stralis“ von Iveco basieren. Doch gemessen an den Möglichkeiten ist dies nur ein sehr bescheidener Anfang: Ein Elektro-Lkw ist selbst für den Schwerlastverkehr mit den in Europa maximal zulässigen 40 Tonnen Gesamtgewicht technisch machbar. Fliegen mithilfe von Elektromotoren Ein aktuell spannendes Projekt verfolgt Airbus mit dem E-Fan 2.0. Der Zweisitzer verfügt über zwei Elektromotoren mit zusammen 60 Kilowatt Leistung, sein Lithium-Akku kann sie eine Stunde lang mit Energie versorgen. Die Motoren sitzen zusammen mit den Rotoren in einem Gehäuse. Der Vorteil dieser „Impeller“-Konfiguration besteht im größeren Schub bei niedrigen Geschwindigkeiten und einem besonders leisen Betrieb. Airbus hat den Elektroflieger, der ab 2017 zunächst als Trainingsflugzeug verkauft werden soll, nicht primär deshalb entwickelt, um Sportfliegern eine coole Maschine zu bieten. Man will vielmehr „Betriebserfahrungen mit mehr als 100 E-Fan-Flugzeugen gewinnen und so statistische Daten erhalten, die uns eine Anpassung unserer Elektroflugzeug-Pla-

aktuell 05/2016 21 Tupungato/Shutterstock.com er, in der Luft nungen an die Resultate erlauben“, heißt es auf der Internet- Seite des Luftfahrtkonzerns. Auch mit einem großen Airbus, dem Versuchsflugzeug DLR A320 ATRA, wurden bereits Versuche mit elektrischem Antrieb durchgeführt. Dort ist es das Bugrad, welches das über 40 Tonnen schwere Flugzeug auf dem Vorfeld im Schritttempo positionieren soll, ohne dass die Triebwerke dabei, wie sonst üblich, Unmengen an Kerosin verfeuern. Den Strom erhält das Antriebsrad aus einer an Bord befindlichen Brennstoffzelle. Mit solchen Ideen erobert der elektrische Strom langsam, aber sicher seinen Platz an Bord großer Verkehrsflugzeuge. Erst das elektrisch angetriebene Fahrwerksrad, dann die Brennstoffzelle als Ersatz für die APU. Später dann die eigentlichen Antriebe, vielleicht mit einem Zwischenschritt über eine Hybridvariante, in der ein im optimalen Betriebspunkt laufendes, zentral gelegenes (Wasserstoff-)Triebwerk den Strom für die elektrischen Antriebe an den Tragflächen oder am Rumpf liefert. Am Ende steht das vollelektrische Fliegen. Können großen Schiffe rein elektrisch fahren? Könnten beispielsweise Containerschiffe oder auch eines der größten Kreuzfahrtschiffe der Welt, die „Queen Mary 2“, elektrisch über die Weltmeere gleiten? Die verblüffende Antwort: Das tut es bereits. Denn tatsächlich werden an Bord der QM2 die Schiffspropeller von Elektromotoren angetrieben. Vier Antriebseinheiten mit einer Leistung von je 21,5 Megawatt bringen das Schiff auf eine Reisegeschwindigkeit von 25 Knoten, was etwa 46 Stundenkilometern entspricht. Ob zu Lande, zu Wasser oder in der Luft: Technisch ist es machbar, alle Transportarten auch elektrisch zu bewältigen. Teils reichen die heute verfügbaren Akku-Technologien dazu schon aus, so beim Auto- und Schwerlastverkehr auf der Straße, bei kleinen Flugzeugen sowie kleinen und mittelgroßen Booten. Im Unterhalt sind diese elektrisch betriebenen Transportmittel in der Regel günstiger als ihre mit fossilem Treibstoff angetriebenen Konkurrenten. Die Anschaffungskosten liegen jedoch höher, sodass auch bei gegebener Wirtschaftlichkeit im Gesamtvergleich als Herausforderung die höhere Anfangsinvestition bleibt. In dem Maße aber, wie die Gesamtwirtschaftlichkeit sich in Richtung Elektroantrieb verschiebt, ist diese Hürde überwindbar. Der Energiebedarf insgesamt wird zwar sinken, da ineffiziente fossile Antriebe durch hocheffiziente Elektroantriebe ersetzt werden. Der Stromverbrauch aber wird, entgegen heute noch gängiger Annahmen, nicht sinken. Er wird sich vielmehr erhöhen. Noch ein Argument dafür, den jährlichen Zubau an erneuerbarer Stromerzeugungskapazität nicht zu drosseln, sondern vielmehr noch zu steigern. Quelle: PHOTON-das Solarstrom Magazin Arbeitsschutz Organisationsberatung Umweltschutz Produktsicherheit Bauphysik- Akustik Schulungen Ausbildungen AsiX Software Menschen- und umweltgerechte Unternehmensführung Erfolgreiches Umweltmanagement ist Führungsaufgabe Wir begleiten Sie auf diesem Weg Es liegt in unserer Hand Gemeinsam in die Zukunft www.systent.it | info@systent.it | Tel. 0473 220552

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