Zukunft: So gleiten Autos im Jahr 2020

Zukunft: So gleiten Autos im Jahr 2020

, aktualisiert 28. November 2011, 08:13 Uhr
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Zeitraffer-Aufnahme des Verkehrs auf der Autobahn A115 (Avus) in Berlin.

von Axel PostinettQuelle:Handelsblatt Online

IBM forscht nach der Antriebstechnik der Zukunft. Sie könnte die USA von der Öl-Abhängigkeit befreien. Die „Battery 500“ soll für mindestens 500 Meilen reichen, bevor das Fahrer wieder an die Steckdose muss.

San JoseEntspannt steigt der Fahrer aus seiner Elektrolimousine. Gerade hat er die rund 390 Meilen von San Francisco nach Los Angeles hinter sich gebracht, ohne nur einmal die Batterien zu laden. Ein intelligentes Online-Verkehrsleitsystem hat ihn während des gesamten Trips vor Staus gewarnt, schon bevor sie entstanden sind, und Umleitungen empfohlen – so gab es keine nervenden Verzögerungen.

Er könnte jetzt noch 110 Meilen zurücklegen, bevor er an die Ladestation muss. Aber der Geschäftsmann fährt in die Hotelgarage und steckt am Stellplatz einfach einen normalen Stromstecker an, bevor er zum Business-Dinner aufbricht. Die Elektroladung von ein paar Dollar erscheint am nächsten Morgen auf der Zimmerrechnung. Sein Fahrzeug ist mit dem Hotelreservierungssystem verbunden.

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Wir schreiben das Jahr 2020 und Tankstellen sind in den USA ausgesprochen selten geworden. Nur noch die Älteren erinnern sich kopfschüttelnd an die Zeiten, als Anfang des 21. Jahrhunderts 70 Prozent des Ölverbrauchs der Vereinigten Staaten durch Verbrennungsmotoren gejagt wurden und die flirrende Luft über dem Santa Monica Freeway in Los Angeles, eine der meistbefahrenen Straßen der Welt, ein unerträgliches Gemisch aus Smog und Hitze war. Damals kam ein Chevrolet Volt gerade mal 40 Meilen weit mit einer Akkuladung, bevor der Verbrennungsmotor ansprang, und ein mit Batterien vollgestopftes Tesla-Elektroauto Modell S kam mit Mühe und Not auf 300 Meilen Reichweite. „Ein smarter Planet wird kostbares Öl nicht mehr verschwenden, um damit Autos anzutreiben“, sagt Winfried Wilcke, Chef der Abteilung Nanoscale Science und Technology Chairman am Almaden Forschungsinstitut von IBM.

Das ehrgeizigste Projekt des deutschen Professors, der schon in den 80er-Jahren in die USA ausgewandert ist, ist die „Battery 500“. Sie soll für garantiert 500 Meilen Fahrt (rund 800 Kilometer) reichen, bevor sie wieder aufgeladen werden muss. „Erst das“, sagt er, „wird den Durchbruch für Elektroautos bringen.“ Die gesellschaftliche Bedeutung ist nicht zu unterschätzen, so Wilcke. Die Volkswirtschaft, die als erste ihr Energieproblem löst, wird einen gewaltigen Wettbewerbsvorteil erzielen: „Stellen Sie sich einmal vor, die USA würden kein Öl mehr importieren“, sagt er und malt den Traum aller Politiker in Washington an die Wand.


Forscher benutzen den Blue-Gene-Supercomputer

Die Anfahrt zum Forschungszentrum Almaden, 20 Autominuten von San Jose entfernt, gleicht eher dem Zugang zu einem Erholungspark als einem typischen High-Tech-Campus im Silicon Valley. Die flachen Gebäude zwischen bewaldeten Hügeln ducken sich unauffällig hinter Bäumen und Büschen, neue Mitarbeiter bekommen eine Schulung, wie man sich vor Klapperschlangen und anderen wilden Tieren schützt, die in dem Naturschutzgebiet leben, das die langgestreckten Gebäude umschließt.

Im Inneren dominieren warme Naturbaustoffe und viel Holz, aber hinter gut abgesicherten Labortüren regiert hochmoderne High-Tech-Forschung, den mehreren Dutzend Forschern steht mit einem eigenen Blue-Gene-Supercomputer einer der schnellsten Rechner der Welt zur Verfügung.

IBM und Batterien? Wie geht das zusammen? „Relativ simpel“, erklärt Michael Karasick, seit wenigen Monaten Chef in Almaden. IBM habe nicht nur einhundert Jahre überlebt, sondern sei gleichzeitig stark gewachsen, weil sich die Firma immer wieder gewandelt habe. Wer weiß heute noch, dass IBM einmal Gewehre und Fleischwölfe für Metzgereien hergestellt hat? Die Herausforderungen der nächsten Jahrzehnte werden in den Bereichen Umwelt und Gesundheit liegen, moderne Technologien haben bereits überall im Leben Einzug gehalten.

Aber es sind noch zu viele versprengte Digitalinseln, isolierte Daten und Informationen, die ungenutzt vor sich hinvegetieren. Darum überträgt IBM Almaden jetzt das in Jahrzehnten angesammelte Know-how in der Grundlagenforschung etwa in der Nanotechnologie und Chemie in die neue Welt des „Smarter Planets“. 38 Prozent des CO2-Ausstoßes etwa wird durch Gebäude verursacht. Mit neuen Materialien und intelligenter Technik wird sich das ändern – und IBM will dabei sein. „Das Lösen von Energie- und Umweltproblemen wird das größte Geschäftsfeld der nächsten 50 Jahre sein“, prophezeit Wilcke.

Die Battery 500 basiert auf der noch weitgehend unerprobten Lithium-Air-Technologie. Dabei reagiert das Alkalimetall Lithium mit Sauerstoff aus der Luft. Der Akku saugt quasi Luft wie der Vergaser eines Ottomotors an. Das metallische Lithium wirkt als Anode, der Sauerstoff als Kathode.


Feuchte Luft ist der Tod des Energiespeichers

Noch ist alles im experimentellen Stadium und der reine Sauerstoff kommt aus einer Flasche. Dreckige oder feuchte Luft wäre der Tod des Energiespeichers. Bis jetzt aber fehlt ein zuverlässiges Luftansaug- und Filtersystem.

In drei Jahren jedoch soll der erste laborreife Akku vorgeführt werden, hofft Hobbypilot Wilcke, der einen kommerziellen Pilotenschein und fünf Flugzeuge besitzt. Immerhin: Vergangenes Jahr ist den Forschern bereits ein großer Durchbruch gelungen. Zum ersten Mal wurde praktisch bewiesen, dass die seit 1996 bekannte Theorie auch im Labor tatsächlich funktioniert. Und, besonders wichtig: Erstmals war der Akku wiederaufladbar. Wie er das gemacht hat? Wilcke grinst und sagt: „Alles kann ich Ihnen nicht erzählen.“ Für IBM wäre ein funktionsfähiger Akku der Einstieg in ein milliardenschweres Lizenzgeschäft mit den Batterieherstellern der Welt.

Der Anreiz ist enorm. Wilcke gibt seinen Lithium-Luft-Akkus eine theoretisch-nutzbare Energiedichte von 1000 Wh/kg (Wattstunden pro Kilogramm). Das ist ungefähr das Zehnfache der heute weit verbreiteten Lithium-Ionen-Batterien. Die sind zudem wegen der Brandgefahr im Falle eines Autounfalls nicht sehr beliebt. Anders Lithium-Air: Ist der Akku abgeschaltet, wird auch keine Luft mehr zugeführt. Lithium-Luft-Akkus werden kaum Kühlung benötigen und wesentlich kleiner ausfallen. Nanotechnologie ist ein wesentlicher Bestandteil der Forschung. Schlecht bei diesem Akkutyp ist allerdings die hohe Leistungsabgabe für kurze Zeit, etwa bei starkem Beschleunigen.

Ein Trick hilft hier weiter: Ein zusätzlicher, kleiner Lithium-Ionen-Akku wird nur beim Beschleunigen zugeschaltet, während der Rollphase muss der Elektromotor nur etwa 38 Prozent Leistung erbringen. „Das“, erklärt Wilcke mit breitem Grinsen, „funktioniert fast überall auf der Welt, außer in Deutschland.“ Denn hier gibt es noch viele Routen, auf denen über lange Strecken unter Volllast, also mit unlimitierter Höchstgeschwindigkeit, gefahren werden kann.

Wann ein Akku auch für deutsche Bleifußstraßen 800-km-tauglich sein wird? Der IBM-Forscher zuckt die Schultern: „Keine Ahnung.“

Quelle:  Handelsblatt Online
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