In zehn Jahren werden etwa 1,4 Milliarden Autos auf den Straßen dieser Welt rollen und so sich der Fahrzeugbestand um knapp die Hälfte erhöhen. Da aber etwa 90 Prozent der Fahrten, die mit einem Auto unternommen werden, unterhalb von 50 Kilometern liegen, wäre dies ein lohnendes Ziel für  elektrisch betriebene Fahrzeuge. Dennoch sind Kurzstrecken für Elektroautos nicht alles: „Ziel unserer Arbeiten muss es sein, eine Reichweite von 400 Kilometern bei einem Batteriegewicht von weniger als 200 Kilogramm zu ermöglichen“, erklärt Dr. Andreas Kreimeyer, Vorsitzender des VCI-Ausschusses Forschung, Wissenschaft und Bildung, Frankfurt.


Autos sind für  Deutschland existenziell

Kein Land in der EU hat so viel zu verlieren, wie Deutschland. Die Existenz von fünf Millionen Menschen hängt – direkt oder indirekt –  vom Auto ab. So kann man behaupten, für Deutschland geht es bei der Entwicklung und Produktion wettbewerbsfähiger Elektroautos um die Zukunft. Die Friedrich-Ebert-Stiftung hat Strukturdaten zusammen getragen, welche die volkswirtschaftliche Bedeutung der Automobilproduktion belegen. Etwa 40 Tier-1-Zulieferer – zumeist System- oder Modullieferanten mit jeweils mehr als 5.000 Beschäftigten existieren in Deutschland und darüber hinaus etwa 250 Tier-2-Zulieferer – mit spezialisiertem Produktspektrum und jeweils mehr als 500 Beschäftigten und dazu etwa 1.400 Tier-3- bis Tier-n-Zulieferer mit jeweils weniger als 500 Beschäftigten. Mehr als ein Drittel der industriellen Aufwendungen für Forschung und Entwicklung in Deutschland entfallen auf die Automobilindustrie. 30 Prozent der Beschäftigten in der industriellen Forschung und Entwicklung arbeiten für die Automobilindustrie (Stifterverband 2010). Auch verfügen die meisten Hersteller über mindestens zwei Endmontage-Werke, sogenannte Leitwerke in Deutschland. Wenn das keine schlagenden Argumente sind?

Auch deshalb möchte die Bundesregierung bis 2020 Deutschland zum Leitmarkt und -anbieter für Elektromobilität machen. Mit insgesamt 500 Millionen Euro, Mitteln aus dem Konjunkturpaket II, werden seit 2009 Forschung und Entwicklung sowie die Marktvorbereitung der neuen Antriebstechnologie im Rahmen des „Nationalen Entwicklungsplans Elektromobilität“ vorangetrieben.

Megacitys und ihre Herausforderungen

Das elektrische Stadtauto stellt eine Option für die modernen Metropolen auf der Welt dar. Die in der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) auf Einladung der Bundesregierung versammelten Vertreter von Industrie, Wissenschaft, Politik, Gewerkschaften und Gesellschaft in Deutschland haben sich zu diesem Zweck auf einen systemischen, marktorientierten und technologie offenen Ansatz geeinigt, der drei Phasen umfasst:

1. Marktvorbereitung bis 2014 mit Schwerpunkt auf Forschung und Entwicklung sowie Schaufensterprojekten.
2. Markthochlauf bis 2017 mit einem Fokus auf dem Marktaufbau bei Fahrzeugen und Infrastruktur.
3. Beginnender Massenmarkt bis 2020 mit tragfähigen Geschäftsmodellen.

Dabei übernimmt die chemische speziell die Kunststoff-Industrie eine nicht unwesentliche Rolle. Denn es werden Kunststoffe für den Leichtbau benötigt oder Kohlefasern sowie Klebstoffe für mehr Stabilität und Sicherheit der Fahrgastzelle. Kunststoffe sind leicht und  stabil, gleichzeitig lassen sie sich einfach verarbeiten. Weniger Gewicht, bedeutet auch beim Elektroauto einen geringeren Energieverbrauch und eine größere Reichweite.

Fast eine Million Tonnen Kunststoffe werden in Fahrzeugen verbaut. Rund ein Siebtel der Materialien  entfällt auf Polymere – mit steigender Tendenz. Beim E-Mobil wird es darauf ankommen, die Entwicklung von Kunststoffen weiter voranzutreiben, etwa im Verbund mit Karbonfasern. Dieses Material wird heute im Rennsport und zunehmend im Flugzeugbau eingesetzt – zwei Bereiche, in denen es auf geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Sicherheit ankommt.

Aber es geht nicht nur um das Bereitstellen von neuartigen Kunststoffen und polymerbasierten Faserverbund-Werkstoffen, sondern auch um innovative Materialverbünde, um einen Mix von metallischen, polymeren und sogar keramischen Materialien. Für Fachleute steht fest, dass künftig das Verarbeiten komplexer Materialsysteme und Compositematerialien an Bedeutung gewinnt. So haben die drei Buchstaben CFK eine schon fast magische Wirkung. Denn die Autos der Zukunft werden Leichtbau-Fahrzeuge sein. Der Einsatz von CFK-Bauteilen, die leichter und zugleich fester sind als Stahlbleche, bescheren auch Entwicklern und Designern völlig neue Freiheiten. „Durch Hightech-Kunststoffe wird im Prinzip alles möglich im Automobilbau“, sagt Paolo Tumminelli, Design-Professor in Köln. „Die lassen sich in nahezu jede beliebige Form bringen: Das Herstellen komplexer Flächen, engster Radien oder bionischer, dreidimensionaler Strukturen ist kein Problem und die Festigkeit und Crash-Sicherheit steht ohnehin außer Frage.“ Die Struktur und die Karosserie des für 2013 angekündigten Elektro-Stadtautos i3 von BMW, München, soll komplett aus CFK-Werkstoffen gefertigt sein – ein Novum in der Branche. „Diese Leichtbau-Kunststoffe werden die Zukunft des Automobilbaus mitprägen – und die Industrie zugleich zu ihren Wurzeln zurückführen“, fügt Tumminelli an.

Gewicht verringern und Energie sparen

Noch ist das allerdings Zukunftsmusik. Denn das Thema Leichtbau ist bei modernen Automobilen erst ansatzweise visuell erkennbar. „Das wird sich noch radikal ändern. Vieles, was aus Metall extrem teuer oder aber gar nicht machbar wäre, ist mit Kunststoff beinahe ein Kinderspiel,“ schließt der Design-Professor seinen Ausblick. Und ganz unabhängig davon, ob das Auto der Zukunft ein Verbrennungs- oder Elektromotor, eine Hybridlösung aus beiden Komponenten oder eine Brennstoffzelle antreibt, eins ist sicher: Der Anteil der Kunststoffe im Fahrzeug wird weiter steigen, weil sie leicht sind. Und dies senkt entweder den Spritdurst und damit die Kohlendioxid-Emissionen oder erhöht die Reichweite des Fahrzeugs.

Sabic Innovative Plastics, Bergen OP- NL, und die IAV Ingenieurgesellschaft, Berlin, kündigten eine Zusammenarbeit an. „Die strategische Zusammenarbeit mit IAV ist auf das Entwickeln neuer Lösungen im Bereich der Fertigung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ausgerichtet“, erläuterte Gregory A. Adams, Vice President Automotive von Sabic Innovative Plastics.

Smart zeigt mit dem Smart fortwo electric drive heute schon, wohin die Entwicklung in den Metropolen der Welt geht. Gemeinsam mit BASF präsentierte man auf der IAA 2011 ein Konzeptfahrzeug, das futuristisches Design mit Technologien rund um die Themen Energieeffizienz, Leichtbau und Temperaturmanagement vereint. So sind Fahrgastzelle und Türen aus kohlefaserverstärktem Epoxidharz gefertigt. Der Einsatz solcher Werkstoffe ermöglicht eine Gewichtsersparnis von mehr als 50 Prozent gegenüber Stahl oder circa 30 Prozent gegenüber Aluminium. Eine neuartige Folie von BASF sorgt zudem dafür, dass Infrarot-Strahlung reflektiert wird, der Innenraum sich weniger stark aufheizt und damit Energie beim Einsatz der Klimaanlage gespart werden kann. Mit solchen Technologien lässt sich die Reichweite um bis zu 20 Prozent steigern.

Das sind nur kleine Beispiele dafür, dass die Elektromobilität an Fahrt gewinnt. Für den einen oder anderen geht es noch zu langsam, aber man darf nicht vergessen, dass auch der Verbrennungsmotor nicht von 0 auf 100 beschleunigte.

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Harald Wollstadt