Für die Mobilität von morgen gibt es nicht eine singuläre Lösung. Denn bei der Entwicklung umweltfreundlicher Antriebe müssen zum einen die unterschiedlichen Anforderungen an den Transport von Personen und Waren in den verschiedenen Weltregionen berücksichtigt werden. Und zum anderen reicht die Betrachtung der lokalen Emissionen von Fahrzeugen nicht aus. Nachhaltige Mobilität kann nur dann erfolgreich sein, wenn die gesamte Energiekette als Bewertungsmaßstab für Antriebskonzepte herangezogen wird. Hinzu kommt: Damit die Energie ins Fahrzeug gelangt, muss sie erst bedarfsgerecht gespeichert werden. All das mündet in einer Vielzahl von Antriebsvarianten, für die Schaeffler jeweils die passenden Lösungen entwickelt.
Beinahe lautlos fährt das Elektrofahrzeug durch die Stadt. Die Batterie sorgt für eine Reichweite von mehr als 500 Kilometern. Unterwegs erzeugt das E-Auto keinerlei Abgasemissionen. Nachgeladen wird zügig per Stromkabel oder induktiv beim Parken oder sogar während des Fahrens. Für viele ist dies das beste Szenario für die Mobilität der Zukunft: Die Mobilitätsfrage ist gelöst, wenn die Herausforderungen von Elektrofahrzeugen – genügend Reichweite, schnelles Nachladen und niedriger Anschaffungspreis – gelöst sind. Nach Ansicht von Schaeffler ist dies aber nur ein Baustein für die Mobilität von morgen. „Elektrofahrzeuge können die Anforderungen der Menschen an individuelle Mobilität in Ballungsräumen grundsätzlich erfüllen“, sagt Prof. Peter Gutzmer, Technologie-Vorstand von Schaeffler. „Von entscheidender Bedeutung ist aber nicht nur das Antriebskonzept eines Fahrzeugs. Genauso wichtig ist, wie die Energie für den Antrieb erzeugt und gespeichert wird. Sonst besteht die Gefahr, dass CO2-Emissionen lediglich an eine andere Stelle verlagert werden.“
Die Betrachtung der gesamten Energiekette wird von Experten auch als „Well-to-Wheel“-Methode bezeichnet, was mit „vom Bohrloch bis zum Rad“ übersetzt werden kann. Mit diesem Verfahren kann untersucht werden, wie viel CO2-Emissionen innerhalb der vollständigen Wirkkette für die Fortbewegung entstehen – von der Energieerzeugung über die Speicherung bis hin zur Umwandlung in kinetische Energie. So emittiert nach Berechnungen von Schaeffler ein Elektrofahrzeug immer noch bis zu 65 Prozent der CO2-Menge eines vergleichbaren Fahrzeugs mit Benzinmotor, wenn man den aktuellen Strommix innerhalb der Europäischen Union zugrunde legt. Wird das Elektrofahrzeug hingegen zu 100 Prozent mit regenerativ erzeugtem Strom geladen, dann sinkt die CO2-Emission verglichen mit dem konventionellen Fahrzeug auf nur noch drei Prozent.
Damit wird deutlich: Nachhaltige Mobilität kann nur dann gelingen, wenn auch die Primärenergie zur Fortbewegung regenerativ erzeugt wird, etwa durch Windkraft, Sonnenenergie, Wasserkraft oder Geothermie. Schaeffler leistet Beiträge zum konsequenten Ausbau dieser Energiequellen und unterstützt die regenerative Energieerzeugung mit Technologie und Know-how. Zum Beispiel entwickelt Schaeffler für die Hersteller von Windkraftanlagen leistungsfähige und reibungsarme Komponenten zur Lagerung des Antriebsstranges und unterstützt die Betreiber mit Dienstleistungen, die eine Ferndiagnose der Anlagen und eine vorausschauende Wartung ermöglichen. Um weitere Energiequellen zu erschließen, forscht Schaeffler mit seinen Partnern auch an ganz neuen Wegen – beispielsweise daran, wie nachhaltiger und vor allem gut planbarer Strom mit Wellen- und Gezeitenkraftwerken auf wirtschaftliche Weise erzeugt werden kann.
Damit die elektrische Energie ihren Weg ins Auto findet, muss sie erst einmal gespeichert werden. Auch hier gibt es nicht nur den einen Weg. Denn der Strom kann nicht nur zum Laden einer Batterie verwendet, sondern mit Hilfe der Elektrolyse auch zur Erzeugung von Wasserstoff genutzt werden. In einer Brennstoffzelle kann dieser Wasserstoff wieder in Strom umgewandelt werden, um etwa ein Elektroauto anzutreiben. Die Schaeffler-Ingenieure forschen deswegen auch daran, wie eine Brennstoffzelle möglichst effizient betrieben werden kann – etwa, indem sie sogenannte „Bipolar-Platten“ beschichten, die das Herz einer jeder Brennstoffzelle sind. Ein großer Nachteil der Wasserstoff-Technologie ist jedoch die noch fehlende Infrastruktur. So gibt es derzeit in Deutschland nur einige Dutzend Wasserstoff-Tankstellen, auch weltweit ist die Anzahl noch sehr niedrig. Ein flächendeckender Ausbau des Tankstellennetzes ist aber Voraussetzung für eine erfolgreiche Umsetzung dieser Antriebstechnik.
Regenerativ erzeugter Strom kann außerdem dazu verwendet werden, synthetisches Erdgas oder synthetischen Flüssigkraftstoff herzustellen. Um beispielsweise ökostrom-basierten Diesel-Ersatzkraftstoff herzustellen, werden unter Einsatz von elektrischer Energie sogenannte Synthesegase erzeugt und dann in mehreren Prozessschritten zu einer farblosen, brennbaren Flüssigkeit synthetisiert. Die so hergestellten Designer-Kraftstoffe können unter bestimmten Voraussetzungen über die gesamte Energiekette hinweg nahezu CO2-neutral sein und mit dem bestehenden Tankstellennetz bereitgestellt werden, um dann die Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen anzutreiben. „Der Verbrennungsmotor wird auch weiterhin ein wichtiger Baustein für den Transport von Menschen und Gütern sein“, betont Gutzmer. „Das betrifft nicht nur Pkw, sondern vor allem Nutzfahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge, für die es auf absehbare Zeit noch keine ernstzunehmende batterieelektrische Alternative gibt.“
Die Betrachtung der gesamten Energiekette zeigt: Für die Mobilität von morgen gibt es nicht die eine Lösung. Schaeffler entwickelt deswegen für die verschiedenen Anforderungen eine Vielzahl an Systemen und Komponenten. Neben der weiteren Optimierung des klassischen Verbrennungsmotors und der dazugehörigen Getriebe arbeiten die Schaeffler-Ingenieure an Lösungen zur Elektrifizierung des Antriebstranges, dem optimal aufeinander abgestimmten Zusammenspiel von Verbrennungs- und Elektromotor für Hybridfahrzeuge sowie maßgeschneiderten, effizienten Elektroantrieben für E-Fahrzeuge.
„Die Mobilitätswelt von morgen wird so vielfältig sein wie die Menschen, die bewegt werden wollen“, sagt Gutzmer. Mit einem ganzheitlichen Ansatz, der die gesamte Energiekette betrachtet und auf dieser Grundlage passgenaue Lösungen entwickelt, gestaltet Schaeffler diese Mobilitätswelt aktiv mit.
Beinahe lautlos fährt das Elektrofahrzeug durch die Stadt. Die Batterie sorgt für eine Reichweite von mehr als 500 Kilometern. Unterwegs erzeugt das E-Auto keinerlei Abgasemissionen. Nachgeladen wird zügig per Stromkabel oder induktiv beim Parken oder sogar während des Fahrens. Für viele ist dies das beste Szenario für die Mobilität der Zukunft: Die Mobilitätsfrage ist gelöst, wenn die Herausforderungen von Elektrofahrzeugen – genügend Reichweite, schnelles Nachladen und niedriger Anschaffungspreis – gelöst sind. Nach Ansicht von Schaeffler ist dies aber nur ein Baustein für die Mobilität von morgen. „Elektrofahrzeuge können die Anforderungen der Menschen an individuelle Mobilität in Ballungsräumen grundsätzlich erfüllen“, sagt Prof. Peter Gutzmer, Technologie-Vorstand von Schaeffler. „Von entscheidender Bedeutung ist aber nicht nur das Antriebskonzept eines Fahrzeugs. Genauso wichtig ist, wie die Energie für den Antrieb erzeugt und gespeichert wird. Sonst besteht die Gefahr, dass CO2-Emissionen lediglich an eine andere Stelle verlagert werden.“
Die Betrachtung der gesamten Energiekette wird von Experten auch als „Well-to-Wheel“-Methode bezeichnet, was mit „vom Bohrloch bis zum Rad“ übersetzt werden kann. Mit diesem Verfahren kann untersucht werden, wie viel CO2-Emissionen innerhalb der vollständigen Wirkkette für die Fortbewegung entstehen – von der Energieerzeugung über die Speicherung bis hin zur Umwandlung in kinetische Energie. So emittiert nach Berechnungen von Schaeffler ein Elektrofahrzeug immer noch bis zu 65 Prozent der CO2-Menge eines vergleichbaren Fahrzeugs mit Benzinmotor, wenn man den aktuellen Strommix innerhalb der Europäischen Union zugrunde legt. Wird das Elektrofahrzeug hingegen zu 100 Prozent mit regenerativ erzeugtem Strom geladen, dann sinkt die CO2-Emission verglichen mit dem konventionellen Fahrzeug auf nur noch drei Prozent.
Damit wird deutlich: Nachhaltige Mobilität kann nur dann gelingen, wenn auch die Primärenergie zur Fortbewegung regenerativ erzeugt wird, etwa durch Windkraft, Sonnenenergie, Wasserkraft oder Geothermie. Schaeffler leistet Beiträge zum konsequenten Ausbau dieser Energiequellen und unterstützt die regenerative Energieerzeugung mit Technologie und Know-how. Zum Beispiel entwickelt Schaeffler für die Hersteller von Windkraftanlagen leistungsfähige und reibungsarme Komponenten zur Lagerung des Antriebsstranges und unterstützt die Betreiber mit Dienstleistungen, die eine Ferndiagnose der Anlagen und eine vorausschauende Wartung ermöglichen. Um weitere Energiequellen zu erschließen, forscht Schaeffler mit seinen Partnern auch an ganz neuen Wegen – beispielsweise daran, wie nachhaltiger und vor allem gut planbarer Strom mit Wellen- und Gezeitenkraftwerken auf wirtschaftliche Weise erzeugt werden kann.
Damit die elektrische Energie ihren Weg ins Auto findet, muss sie erst einmal gespeichert werden. Auch hier gibt es nicht nur den einen Weg. Denn der Strom kann nicht nur zum Laden einer Batterie verwendet, sondern mit Hilfe der Elektrolyse auch zur Erzeugung von Wasserstoff genutzt werden. In einer Brennstoffzelle kann dieser Wasserstoff wieder in Strom umgewandelt werden, um etwa ein Elektroauto anzutreiben. Die Schaeffler-Ingenieure forschen deswegen auch daran, wie eine Brennstoffzelle möglichst effizient betrieben werden kann – etwa, indem sie sogenannte „Bipolar-Platten“ beschichten, die das Herz einer jeder Brennstoffzelle sind. Ein großer Nachteil der Wasserstoff-Technologie ist jedoch die noch fehlende Infrastruktur. So gibt es derzeit in Deutschland nur einige Dutzend Wasserstoff-Tankstellen, auch weltweit ist die Anzahl noch sehr niedrig. Ein flächendeckender Ausbau des Tankstellennetzes ist aber Voraussetzung für eine erfolgreiche Umsetzung dieser Antriebstechnik.
Regenerativ erzeugter Strom kann außerdem dazu verwendet werden, synthetisches Erdgas oder synthetischen Flüssigkraftstoff herzustellen. Um beispielsweise ökostrom-basierten Diesel-Ersatzkraftstoff herzustellen, werden unter Einsatz von elektrischer Energie sogenannte Synthesegase erzeugt und dann in mehreren Prozessschritten zu einer farblosen, brennbaren Flüssigkeit synthetisiert. Die so hergestellten Designer-Kraftstoffe können unter bestimmten Voraussetzungen über die gesamte Energiekette hinweg nahezu CO2-neutral sein und mit dem bestehenden Tankstellennetz bereitgestellt werden, um dann die Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen anzutreiben. „Der Verbrennungsmotor wird auch weiterhin ein wichtiger Baustein für den Transport von Menschen und Gütern sein“, betont Gutzmer. „Das betrifft nicht nur Pkw, sondern vor allem Nutzfahrzeuge, Schiffe und Flugzeuge, für die es auf absehbare Zeit noch keine ernstzunehmende batterieelektrische Alternative gibt.“
Die Betrachtung der gesamten Energiekette zeigt: Für die Mobilität von morgen gibt es nicht die eine Lösung. Schaeffler entwickelt deswegen für die verschiedenen Anforderungen eine Vielzahl an Systemen und Komponenten. Neben der weiteren Optimierung des klassischen Verbrennungsmotors und der dazugehörigen Getriebe arbeiten die Schaeffler-Ingenieure an Lösungen zur Elektrifizierung des Antriebstranges, dem optimal aufeinander abgestimmten Zusammenspiel von Verbrennungs- und Elektromotor für Hybridfahrzeuge sowie maßgeschneiderten, effizienten Elektroantrieben für E-Fahrzeuge.
„Die Mobilitätswelt von morgen wird so vielfältig sein wie die Menschen, die bewegt werden wollen“, sagt Gutzmer. Mit einem ganzheitlichen Ansatz, der die gesamte Energiekette betrachtet und auf dieser Grundlage passgenaue Lösungen entwickelt, gestaltet Schaeffler diese Mobilitätswelt aktiv mit.
