Elektrofahrzeuge, die über ein sauberes Netz betrieben werden, sind ein wesentlicher Schritt in eine emissionsfreie Zukunft. Ein Fokus auf das Fahren von leichteren, sichereren und saubereren Elektrofahrzeugen (EVs) kann jedoch auch eine bessere Zukunft für alle gewährleisten. Große, schwere EV-Batteriepakete beanspruchen Platz und erhöhen das Gesamtgewicht eines Fahrzeugs, wodurch die Kraftstoffeffizienz verringert wird. Da etwa ein Drittel des Gewichts eines Elektrofahrzeugs der Akku ist, steigt der Bedarf an besseren Methoden zur Speicherung elektrischer Energie. ichf Gesamtgewicht des EV wurde reduziert durch Fortsetzung Batterieinnovationen, was war namens „die dringend tickende Uhr“ der sauberen Energie und des Klimawandels könnte gedämpft werden.
Ein Oktober 2021, Artikel in Natur erkennt an, dass Probleme mit Batterien bereits weltweit angegangen werden, wobei sich die Hersteller von Elektrofahrzeugen hauptsächlich auf Batterien konzentrieren, die weniger kosten oder eine höhere Energiedichte aufweisen. Die Autoren argumentieren, dass auch die Arbeit in der Batterietechnologie intensiviert werden muss, um die Umweltverschmutzung durch die Herstellung zu reduzieren und weniger Kobalt und andere seltene Metalle und Mineralien zu verbrauchen. Sie sagen, dass Systeme zum Recycling und zur Wiederverwendung von Batterien und anderen Materialien eingeführt werden müssen, bevor Millionen von Elektrofahrzeugen auf den Straßen der Welt ankommen.
“Elektrofahrzeuge leichter machen, um Klima- und Sicherheitsvorteile zu maximieren“, das von einem Team aus Akademikern und Bauingenieuren verfasst wurde, begrüßt die umfangreichen neuen und bedeutenden Investitionen, die weltweit in Elektrofahrzeuge getätigt werden. Da Großbritannien, Kalifornien, die Europäische Union und Kanada planen, den Verkauf von Fahrzeugen mit fossilen Brennstoffen bereits im Jahr 2030 auslaufen zu lassen, sind immer mehr Verbraucher von der Realität des vollelektrischen Transports fasziniert.
Der Sektor “hat einen langen Weg zurückgelegt, aber es liegen noch viele Herausforderungen vor uns“, skizzieren die Autoren, mit EV-Gewicht ein besonderes Thema.
Das Ersetzen von energiereichem Erdöl durch Batterien hat seine Nachteile
Bei elektrifizierenden Fahrzeugen wird brennbares, energiedichtes Erdöl durch sperrige Batterien ersetzt. Der Rest des Fahrzeugs muss schwerer werden, um die notwendige strukturelle Unterstützung zu bieten. Warum ist das wichtig?
- Passagiersicherheit. Die Wahrscheinlichkeit, dass Passagiere bei einer Kollision mit einem anderen Fahrzeug getötet werden, erhöht sich um 12% pro 500 kg Unterschied zwischen den Fahrzeugen. Die Zahl der Unfalltoten wird wahrscheinlich steigen, da schwere Elektrofahrzeuge den leichteren bestehenden Flotten beitreten.
- Schwerere Fahrzeuge. Da sie durch Reifenverschleiß mehr Feinstaub erzeugen, benötigen schwerere Fahrzeuge mehr Material und Energie, um sie zu bauen und anzutreiben, was die Emissionen und den Energieverbrauch erhöht.
Die Natur Die Autoren skizzieren eine Liste von Möglichkeiten, wie sie Forschern, politischen Entscheidungsträgern und Herstellern empfehlen, das Problem des EV-Gewichts anzugehen.
SeZulassungsgebühren nach Fahrzeuggewicht. Das Bezahlen nach Gewicht kann schwere Fahrzeuge entmutigen und leichte Fahrzeuge fördern. Die Erhebung gewichtsbasierter Gebühren adressiert auch ein weiteres Problem für die Regierungen – entgangene Einnahmen durch entgangene Benzin- und Dieselsteuern, da immer mehr Elektrofahrzeuge auf die Straße kommen. Eine Variation dieser Gebühren nach Gewicht würde die Einnahmen aufrechterhalten und gleichzeitig Anreize für die Menschen geben, Fahrzeuge zu wählen, die energieeffizienter sind und weniger soziale Kosten verursachen. Es würde auch andere Emissionen aus der Materialherstellung und -herstellung reduzieren.
Anfahrtsstrecke zur Gebühr hinzurechnen. Reisedaten können von Bordgeräten erfasst werden. Einige Versicherungsgesellschaften bieten bereits Policen an, die auf der Gesamtfahrleistung und anderen Fahrgewohnheiten basieren. Ein solcher Ansatz würde die Menschen dazu anregen, weniger Auto zu fahren.
Produzieren Sie leichte Batterien. Verschiedene Möglichkeiten zur Herstellung von Leichtbatterien umfassen die Verwendung von energiedichteren Materialien und das Entfernen schwererer Komponenten. Festkörperbatterien ohne flüssige Elektrolyte und mit modernster Anodenchemie sind kompakter und könnten höhere Energiedichten bieten, als dies für Lithium-Ionen-Zellen möglich ist. Lithium-Silizium-Batterien können höhere Energiedichten erreichen, wenn die Hersteller mehr Silizium in Anoden als Graphit verwenden. Verbesserungen können auch digital sein – drahtlose Batteriemanagementsysteme können bis zu 90 % des Kabelnetzes ablösen. Die Verwendung von weniger Materialien hilft Herstellern, Geld zu sparen.
Rahmen aufhellen. Tesla, Volvo, GM und andere Automobilhersteller untersuchen, wie Batterieverpackungen einen Teil des Fahrzeugchassis unterstützen und sogar den Fahrzeugrahmen selbst zum Medium zur Energiespeicherung machen können. Fahrzeugstrukturen können stärker und leichter werden, indem fortschrittliche Stahlformen, mehr Aluminium und Magnesium sowie kohlenstofffaserverstärkte Polymere verwendet werden. Natürlich bringt jedes Material seine eigenen Kosten- und technischen Herausforderungen sowie Emissionsauswirkungen aus Produktion und Lieferketten mit sich. Die Forschung und Entwicklung wird mit dem Ziel fortgesetzt, die Leitfähigkeit und Festigkeit zu verbessern und das Verhalten von strukturellen Batterien bei Unfällen zu verbessern.
Wechseln Sie zu recyceltem Aluminium. Der Ersatz von Aluminium durch Stahl reduziert das Fahrzeuggewicht und verbessert die Energieeffizienz. Da die Aluminiumproduktion jedoch fast das Fünffache der verkörperten Kohlenstoffemissionen von Stahl aufweisen kann, ist es sinnvoll, auf recyceltes Aluminium mit einem kohlenstoffarmen Gitter umzusteigen, wodurch die Lebenszyklusemissionen unter die von Stahl gesenkt werden können.
Mehr Straßenerkennungstechnologien. Bei schwereren Fahrzeugen auf der Straße wird die Sicherheit noch wichtiger. Kameras, Radar und andere Sensoren helfen, Kollisionen zu vermeiden, indem sie tote Winkel und die Aufmerksamkeit des Fahrers überwachen, Fahrzeuge in der Spur halten, Geschwindigkeiten anpassen, Scheinwerfer steuern und bei einem drohenden Unfall bremsen. Durch den Einsatz solcher Technologien in der gesamten US-Fahrzeugflotte könnten jährlich Tausende von Todesfällen, mehr als eine Million Unfälle und soziale Kosten in Milliardenhöhe vermieden werden.
Alte Ideen zur Verbesserung der Straßensicherheit. Der Blick auf das, was für die Verkehrssicherheit funktioniert hat, sollte weiterhin gefördert werden – Geschwindigkeitsbegrenzungen, verkehrsberuhigende Straßengestaltung und fußgängerorientierte Infrastruktur. Paris, Brüssel, Bilbao und andere Städte haben auf den meisten Straßen eine Geschwindigkeitsbegrenzung von 30 Stundenkilometern.
Fahre weniger. Die Reduzierung der gefahrenen Distanz kann dazu beitragen, die Klimaziele zu erreichen, da elektrische und schließlich automatisierte Fahrzeuge allgemein verfügbar werden. Die Politik sollte sicherstellen, dass Alternativen wie Gehen, Radfahren und öffentliche Verkehrsmittel sicherer, bequemer, zugänglicher, erschwinglicher und zuverlässiger sind.
Staatliche Unterstützung. Spitzentechnologien sind teuer in der Integration, was die Kosten von Elektroautos in die Höhe treibt. Staatliche Unterstützung, vom Labor über die Fabrik bis hin zum Verbraucher, ist daher unerlässlich, um Innovation und Entwicklung voranzutreiben. Gewichtsbasierte Registrierungsgebühren könnten einen Teil dieses Geldes liefern. Die US-Subventionen für Elektrofahrzeuge steigen derzeit mit der Speicherkapazität der Batterie. Die Subventionierung von Elektrofahrzeugen stattdessen auf die Energiespeicherung pro kg (kWh kg-1) zu stützen, würde Anreize für Fortschritte bei leichteren Batterien geben.
Überdenken Sie die Auswirkungen der Zoneneinteilung auf Fahrmuster. Stadtplaner sollten die Auswirkungen von Zoneneinteilung und Bebauung auf das Fahrverhalten berücksichtigen, um die durchschnittlich zurückgelegten Entfernungen und die Auswirkungen der Luftverschmutzung, die gefährdete Gemeinden unverhältnismäßig belasten, zu minimieren. Ein Erbe der COVID-19-Pandemie ist die Erkenntnis, wie viel Arbeit aus der Ferne mit weniger Pendeln erledigt werden kann.
Abschließende Gedanken zum EV-Gewicht und anderen Problemen
Die Lösung dieser Herausforderungen wird Leben retten und das Klima schützen. Im Laufe der Zeit werden sauberere Netze die Klimawirkungen von Elektrofahrzeugen kontinuierlich verstärken. Die Reduzierung des Fahrzeuggewichts kann ebenfalls dazu beitragen, die Klima- und Luftqualitätsvorteile zu erhöhen.
CleanTechnica verfolgt die neuesten Entwicklungen im Bereich der nachhaltigen Elektrofahrzeugbatterien. Dazu gehören die jüngsten Verbesserungen der Haltbarkeit und Lebensdauer sowie Bemühungen, den Einsatz gefährlicher oder giftiger Materialien zu reduzieren, die Recyclingtechnologie zu verfeinern und sich auf Lieferketten zu konzentrieren, die Materialien aus Konfliktgebieten reduzieren oder eliminieren.
Bis 2020 wurden die meisten Batteriezellen und -packs, die in US-Plug-in-Fahrzeugen verwendet werden, in den USA produziert. Wenn man bedenkt, dass die EV-Batterieindustrie von ausländischen Unternehmen dominiert wird – Koreas LG Energy Solution und Samsung SDI, Chinas CATL und Japans Panasonic – sind dies großartige Neuigkeiten für diejenigen, denen die US-Wirtschaft am Herzen liegt. Doch gibt es wirklich genug feste Zusagen für Batteriemineralien, um die Verkaufsziele von Elektrofahrzeugen und das erwartete Wachstum in einigen Jahren tatsächlich zu erreichen?
Es ist wichtig anzumerken, dass Tesla an seinen neuen großformatigen 4680-Batteriezellen arbeitet, und es scheint, dass sie ihren ersten Auftritt im in Deutschland produzierten Model Y haben werden. Die größeren Batterien sind nur ein Teil der Geschichte. Sie sollen in einen Batteriepack eingebaut werden, der ein strukturelles Element des Autos ist, und nicht einfach angehoben und von unten mit dem Chassis verschraubt werden.
Das Konzept der Batterie als integraler Bestandteil der strukturellen Integrität des Fahrzeugs wird zu einer weiteren Innovation, die die Leistung und den Platz von Elektrofahrzeugen verbessert und zur Eindämmung der Klimakrise beiträgt.
Schätzen Sie die Originalität von CleanTechnica? Ziehen Sie in Betracht, CleanTechnica-Mitglied, Unterstützer, Techniker oder Botschafter zu werden – oder ein Förderer von Patreon.
