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    Glossar

    Anode
    Eine Anode ist eine Elektrode, die Elektronen aus einem Elektrolyten oder dem Vakuum aufnimmt (und an der somit Oxidationsprozesse stattfinden). Als Bestandteil einer Batterie ist sie von negativer Polarität. Die positive Gegenelektrode heißt Kathode.

    Asynchronmotor
    Der Asynchronmotor ist der heute am häufigsten verwendete Elektromotor. Bestehend aus Stator und »passivem« Läufer, kommt er ohne Bürsten und Schleifkontakte aus und ist somit sehr verschleißarm. Zur Regelung seiner Drehzahl werden Frequenzumrichter eingesetzt. Diese liegt bauartbedingt immer um einige Prozentpunkte (um den sog. Schlupf) unterhalb der des am Stator angelegten Drehfelds, bzw. unterhalb der zugehörigen Synchron-Drehzahl (daher der Name »Asynchron«-Motor). Er kann im Übrigen auch als Generator eingesetzt werden.

    Batterieklimatisierung
    Batterieklimatisierung dient dazu, die Temperaturdifferenz zwischen einzelnen Zellen in bestimmten Grenzen zu halten (i. d. R. unter 5K). Erforderlich ist dies bei Batterien, die aus sehr vielen Einzelzellen aufgebaut sind (per »packaging«), da sich die innen liegenden Zellen (wegen der geringeren Wärmeabfuhr) stärker aufheizen. Die Klimatisierung erfolgt i. d. R. durch einen Lüfter. Zur Messwerterfassung sind einzelnen Zellen mit Temperatursensoren ausgestattet.

    Batteriemanagementsystem
    Aufgabe eines Batteriemanagementsystems ist es, für einen Temperaturausgleich zwischen den einzelnen Modulen zu sorgen, die Zellenspannung innerhalb zulässiger Grenzen zu halten, Lade- und Entladeprozess im vorgeschriebenen Rahmen zu halten und mittels Strombegrenzung einen Tiefentladungsschutz zu gewährleisten. Hierzu ist es erforderlich, für die genannten physikalischen Größen in vorgegebenen Intervallen Messdaten zu erfassen.

    BEV
    BEV steht für »battery electric vehicle«, also für ein batteriebetriebenes Elektrofahrzeug. Dabei meint dieser Begriff ein Fahrzeug mit Elektroantrieb, das rein batteriebetrieben ist (also nur die Batterie als Energiequelle nutzt), im Gegensatz zu hybriden Antriebskonzepten, bei denen beispielsweise zusätzlich ein Verbrennungsmotor genutzt wird (sei es für Antriebszwecke oder zum Aufladen der Batterie).

    Brennstoffzelle
    Eine Brennstoffzelle ist eine galvanische Zelle, welche die chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt. Diese Wandlung erfolgt direkt, also nicht über den Zwischenschritt der Gewinnung thermischer Energie. Bisher erzielte Wirkungsgrade übersteigen den von Otto- und Dieselmotoren und erreichen (oder überschreiten geringfügig) den moderner Gasturbinen. Häufige Bauart ist die Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle.

    CCS
    CCS wird als Abkürzung für »carbon-dioxid capture and storage« verwendet, also für die Abscheidung von CO2 in einem Kraftwerksprozess und dessen anschließende Speicherung in geologischen Strukturen.

    Effizienz des Energietransports
    Effizienz des Energietransports »von der Herstellung bis zum Rad« meint den Gesamtwirkungsgrad, der sich ergibt von der Erzeugung der Energie aus den jeweiligen Primärenergieträgern (fossiler oder erneuerbarer Art, in stationären Anlagen oder im Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs) bis zur Umsetzung in mechanische Energie an den Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs. Diese Betrachtung berücksichtigt somit die Gesamtheit der Umwandlungsverluste und gibt somit Aufschluss über die energetische Gesamteffizienz eines Kraftfahrzeug-Antriebskonzepts.

    Elektrochemie
    Elektrochemie ist ein Teilgebiet der Physikalischen Chemie, welches sich mit dem Zusammenhang zwischen elektrischen und chemischen Vorgängen befasst. Elektrochemische Reaktionen laufen in galvanischen Zellen ab, beispielsweise in Akkumulatoren oder Brennstoffzellen.

    Elektrofahrzeug-Großversuch auf Rügen
    Der Elektrofahrzeug-Großversuch auf Rügen wurde 1992 bis 1996 im Auftrag des BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung) durchgeführt, mit dem Ziel, die Potenziale der Elektromobilität zu testen. Er umfasste 60 Fahrzeuge, die konventionell ausgelegt waren (nur auf Elektroantrieb umgerüstet). Dieser Umstand sowie insbesondere die geringe Leistungsfähigkeit der damals verfügbaren elektrischen Energiespeicher führten zu einem negativen Ergebnis, sowohl hinsichtlich Praxistauglichkeit als auch hinsichtlich erzielbarer ökologischer Vorteile.

    Elektrolyt
    Ein Elektrolyt ist ein (zumeist flüssiger) Stoff, der beim Anlegen einer Spannung unter dem Einfluss des dabei entstehenden elektrischen Feldes elektrischen Strom leitet. Seine elektrische Leitfähigkeit und der Ladungstransport beruht auf der gerichteten Bewegung von Ionen.

    Elektromagnetische Verträglichkeit
    Elektromagnetische Verträglichkeit definiert sich gemäß der Europäischen EMV-Richtlinie als die Fähigkeit eines Apparates, einer Anlage oder eines Systems, in der elektromagnetischen Umwelt zufriedenstellend zu arbeiten, ohne dabei selbst elektromagnetische Störungen zu verursachen, die für alle in dieser Umwelt vorhandenen Apparate, Anlagen oder Systeme unannehmbar wären.

    Energiedichte
    Energiedichte bezeichnet die Energiemenge, die pro Masseneinheit oder pro Volumeneinheit einer Batterie gespeichert werden kann (in ersterem Falle gemessen in kJ pro kg oder kWh pro kg).

    Erzeugungsspitze
    Als Erzeugungsspitze wird eine überdurchschnittlich hohe Stromproduktion von im allgemeinen fluktuierenden Energieerzeugern bezeichnet. Beispiele hierfür sind Photovoltaik-Anlagen bei hoher Sonnenstrahlung oder die Stromerzeugung von Windkraftanlagen bei Windböen.

    EU-Batteriedirektive
    Die EU-Batteriedirektive (September 2006) regelt die Herstellung und Entsorgung von Batterien innerhalb der Europäischen Union. Für besonders gefährliche Inhaltsstoffe werden dabei Höchstgrenzen festgesetzt (sofern sie nicht ganz verboten werden), Anforderungen an geeignete Entsorgungsverfahren werden festgelegt und Vorgaben hinsichtlich der weiteren Gesetzgebung, beispielsweise hinsichtlich Beschriftung und Kennzeichnung, werden gemacht.

    Europäischen CO2-Flottenzielwerte
    Die europäischen CO2-Flottenzielwerte (Verordnung Nr. 443/2009 vom 23. April 2009) besagen, dass der durchschnittliche CO2-Ausstoß bei Neuwagen in der EU bis zum Jahr 2015 auf 130 Gramm CO2 pro Kilometer gesenkt werden soll. Diese Absenkung soll stufenweise erfolgen (z. B. bis 2012 sollen 65 Prozent der Neuwagen die Vorgaben der Verordnung erfüllen). Weitere 10 Gramm pro Kilometer sollen durch andere technische Verbesserungen und einen erhöhten Einsatz von nachhaltigen Biokraftstoffen eingespart werden.

    Fahrerassistenzsysteme
    Fahrerassistenzsysteme (Advanced Driver Assistance Systems – ADAS) sind elektronische Zusatzeinrichtungen in Kraftfahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen. Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte, aber auch die Steigerung des Fahrkomforts oder der Umweltverträglichkeit (z.B. im Rahmen eines zentralen Energiemanagements) im Vordergrund.

    Fluktuierende Energieeinträge
    Fluktuierende Energieeinträge bezeichnet eine Energieeinspeisung, die von ihrer Höhe her im zeitlichen Verlauf starken Schwankungen unterworfen ist. Dies ist beispielsweise bei Wind- und (abhängig von der Klimazone) bei Sonnenenergie der Fall.

    Geschäftsmodell
    Ein Geschäftsmodell besteht allgemein aus den drei Hauptkomponenten Nutzenversprechen (value proposition), Architektur der Wertschöpfung und Ertragsmodell. Im Bereich der Energieversorgung von Elektrofahrzeugen bestehen zahlreiche Freiheitsgrade zur Gestaltung solcher Modelle, abhängig davon ob der Fahrzeughalter die Batterie kauft oder nur least, ob der Energie-Provider gegebenenfalls Batterie-Kaufzuschüsse gewährt unter Vereinbarung von Stromabnahmeverpflichtungen zu definierten Tarifen, etc.

    Grid Parity
    Grid Parity (auf deutsch: Netz-Gleichwertigkeit) ist erreicht für den Fall, dass Strom aus alternativen Energiequellen zu den gleichen Kosten hergestellt bzw. zu den gleichen Preisen angeboten werden kann, wie der reguläre (aus konventionellen Quellen stammende) Netzstrom.

    HEV
    HEV steht für »hybrid electric vehicle«, somit für ein Fahrzeug, das einen konventionellen verbrennungsmotorischen Antrieb mit einem elektromotorischen Antrieb, gespeist von einer wieder aufladbaren Batterie, kombiniert. Falls die elektrische Komponente nur einen kleinen Anteil am Antriebskonzept hat, spricht man von einem »Mild Hybrid«.

    Hochtemperaturbatterie
    Hochtemperaturbatterie bezeichnet eine Batterie, deren erforderliche Betriebstemperatur deutlich über den normalen Umgebungstemperaturen liegt. Bekanntester Vertreter dieses Typs ist die »Zebra«-Batterie, eine wieder aufladbare Natrium-Nickelchlorid-Batterie. Ihre Arbeitstemperatur liegt bei ca. 300 Grad Celsius.

    Hysterese
    Hysterese bezeichnet allgemein einen Verharrungszustand, dessen Wirkung auch nach dem Wegfall der Energiezufuhr andauert. Solche Effekte sind auch beim Ummagnetisieren ferromagnetischer Materialien (magnetische Hysterese) oder beim Laden/Entladen von Batterien zu beobachten. Die zu ihrer Überwindung einzusetzende Energie schlägt i. d. R. als Verlust zu Buche.

    Kathode
    Eine Kathode ist eine Elektrode, die Elektronen an einen Elektrolyten oder das Vakuum abgibt (und an der somit Reduktionsprozesse stattfinden). Als Bestandteil einer Batterie ist sie von positiver Polarität. Die negative Gegenelektrode heißt Anode.

    Kraft-Wärme-Kopplung
    Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) bezeichnet die gleichzeitige Gewinnung von mechanischer Energie zur Stromerzeugung und nutzbarer Wärme (für Heizzwecke oder Produktionsprozesse), wie es zentral in Heizkraftwerken oder dezentral in Blockheizkraftwerken (BHKW) geschieht. Ergebnis sind deutlich höhere Wirkungsgrade (bis zu 90%) hinsichtlich der eingesetzten Primärenergie und eine deutliche Verringerung der an die Umwelt abzuführenden Abwärme.

    Leistungsdichte
    Leistungsdichte bezeichnet »Leistung pro Masse« oder »Leistung pro Volumen« und stellt eine wichtige Kenngröße für elektrische Energiespeicher dar. Sie beschreibt den Energiedurchsatz pro Zeiteinheit, bezogen auf Masse oder Volumen (im Gegensatz zur Energiedichte, die die entsprechende Energiemenge beschreibt). Bei Elektrofahrzeugen hat sie somit wesentlichen Einfluss auf das erzielbare Beschleunigungsverhalten.

    Leistungselektronik
    Leistungselektronik bezeichnet das Teilgebiet der Elektrotechnik, welches die Umformung elektrischer Energie mit elektronischen Bauelementen zur Aufgabe hat.

    Leitmarkt
    Leitmarkt bezeichnet einen Markt, der künftige Nachfragetrends frühzeitig bedient, der Leitfunktion hat, weil dort innovative Konzepte früher als andernorts in marktverfügbare Produkte und Leistungen umgesetzt (und von den Nachfragern akzeptiert) werden. Dies dient den beteiligten industriellen Branchen als Grundlage zur Schaffung von Wettbewerbsvorteilen, insbesondere in internationaler oder globaler Hinsicht.

    Lithium-Ionen-Batterie
    Die Lithium-Ionen-Batterie (kurz: Li-Ion) zeichnet sich durch eine sehr hohe Energiedichte aus. Sie gilt als thermisch stabil, liefert weitgehend konstante Spannung im Entladezeitraum und unterliegt nahezu keinem Memory-Effekt. Die Energiespeicherung beruht auf der Einlagerung von Lithium-Ionen (Li+) in die Schichtgitter der Kathode (z.B. aus Graphit). Weitere wesentliche Bestandteile sind Anode (z. B. aus Lithium-Metall-Oxiden), Elektrolyt (wasserfrei) und Separator (aus Polymer oder Keramik). Alle Bestandteile sind derzeit in intensiver Weiterentwicklung begriffen.

    Magnesium-Batterie
    Bei der Magnesium-Batterie wird eine spezielle Magnesium-Legierung als Anode eingesetzt, die Kathode besteht aus einer Molybdänsulfid-Verbindung, der Elektrolyt hat gelartige Konsistenz. Die Batterie wurde entwickelt, um giftige Metalle wie Blei oder Cadmium abzulösen. Ihre Energiedichte ist deutlich geringer als die von Li-Ion-Batterien.

    Metall-Luft-Batterien
    Bei Metall-Luft-Batterien wird in alkalischem Elektrolyt das Anodenmetall (z.B. Eisen, Aluminium oder Zink) oxidiert, während an der katalytischen Kathode Luftsauerstoff mit Wasser zu Hydroxidionen umgesetzt wird. Einer breiten industriellen Herstellung wieder-aufladbarer Systeme stehen derzeit noch technische Probleme bei der Herstellung einer geeigneten Kathode entgegen. Als besonders zukunftsträchtig gilt die Zink-Luft-Batterie (mit Zink als Anodenmaterial).

    Multimodales Verkehrssystem
    Ein multimodales Verkehrssystem basiert auf der komplementären Nutzung der einzelnen Verkehrsarten, wie Schienen-, See- und Straßentransport. Es ist darauf ausgerichtet, diese entsprechend, ihrer spezifischen Vorteile und Nachhaltigkeitsaspekte, zu nutzen und zu einem Gesamtsystem zu integrieren.

    Netzintegration
    Netzintegration bezeichnet den Vorgang, elektrische Energie aus externen Quellen in das reguläre Stromnetz einzuspeisen, in einer Weise, dass die Stabilität dieses Netzes (hinsichtlich Spannung, Frequenz, etc.) nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere bei fluktuierenden Energieeinträgen (wie bei vielen Erneuerbaren Energien der Fall) bedarf es hierfür gesonderter Konzepte.

    PHEV
    PHEV steht für »plug-in hybrid electric vehicle«, also einem Fahrzeug, das einen verbrennungsmotorischen mit einem elektromotorischem Antrieb kombiniert und dessen Batterie am allgemeinen Stromnetz (»plug-in«, also per Stecker) aufgeladen werden kann (im Gegensatz zum normalen HEV, dessen Batterie nur vom Verbrennungsmotor bzw. per Rekuperation aufgeladen wird).

    Primärenergie
    Als Primärenergie bezeichnet man die von der Natur zur Verfügung gestellten Energieformen, insbesondere in Form fossiler Energieträger (Kohle, Erdöl und Erdgas) sowie regenerativer Energiequellen (Sonnenstrahlung, Wind, usw.). Den Gegensatz bildet Sekundärenergie, diese wird durch (verlustbehaftete) Umwandlungsprozesse aus Primärenergie hergestellt.

    Range Extender
    Als Range Extender bezeichnet man Aggregate, die dazu geeignet sind, die Reichweite von Elektrofahrzeugen über die aus der eingebauten Batterie resultierende Reichweite hinaus zu erhöhen. Hierfür kommen insbesondere Verbrennungsmotore und Brennstoffzellen in Betracht.

    Recycling
    Recycling beschreibt allgemein den Vorgang, Abfall so aufzubereiten, dass er als Sekundär-Rohstoff wieder in den Produktionsprozess einfließen kann. Auf dem Gebiet der Elektromobilität ist insbesondere das Recycling von Rohstoffen begrenzter Verfügbarkeit oder hoher Gewinnungskosten von Relevanz. Hierzu zählen beispielsweise zahlreiche im Bereich der Energiespeicher eingesetzte Metalle (Lithium, Kobalt, etc.), aber auch die Leitsalze der verwendeten Elektrolyte.

    Redox-Flow-Batterien
    Redox-Flow-Batterien bestehen aus zwei flüssigen Elektrolyten, die durch eine Membran getrennt sind und in externen Tanks gelagert werden – wodurch eine Entkopplung von Leistung (Membran) Kapazität (Tankinhalt) erleichtert wird. Die eigentliche Energiespeicherung erfolgt in chemischen Verbindungen (mittels Reduktion und Oxidation), analog zu klassischen Akkumulatoren. Ihr Vorteil liegt u. a. in der Möglichkeit einer schnellen Aufladung durch Flüssigkeitsaustausch (»Betankung«). Auf Basis ihrer derzeitigen Leistungsdichte gilt sie allerdings mehr für stationäre als für mobile Anwendungen geeignet.

    Regenerative Energiequelle
    Als regenerative Energiequellen bezeichnet man die Quellen der nachhaltigen, sich stetig erneuernden Energien. Hierzu zählen insbesondere Solarenergie, Wasserkraft, Windenergie, Geothermie und Bioenergie.

    Regeneratives Kombikraftwerk
    Ein regeneratives Kombikraftwerk verknüpft mehrere auf verschiedenen regenerativen Energieträgern, wie Wind, Sonne, Biomasse, etc., beruhende Anlagen zur Stromerzeugung. Hinzu treten entsprechende Energiespeicher und eine IKT-basierte Regelung. Zielsetzung ist, im Rahmen dieses Verbunds die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit herkömmlicher Großkraftwerke zu erreichen.

    Rekuperation
    Unter Rekuperation versteht man die Rückgewinnung von Bremsenergie. In Elektrofahrzeugen geschieht dies zumeist durch Umschaltung des Antriebsmotors auf Generatorbetrieb, mit Rückspeisung der Energie in die Fahrzeugbatterie. Aufgrund von Wandlungsverlusten können dabei nur Teile der Bremsenergie zurück gewonnen werden.

    Seperator
    Als Separator bezeichnet man in Li-Ion Batterien die Trennschicht zwischen Anode und Kathode. Sie ist als Membran aufgebaut, die nur für bestimmte Stoffe, wie z.B. Ionen (Li+), durchlässig ist. Sie bestehen i. d. R. aus Polymeren oder aus keramischen Materialien.

    Smart Meter
    Unter Smart Meter versteht man einen intelligenten, mit Zusatzfunktionen ausgestatteten, elektronischen Stromzähler. Als Zusatzfunktion kann dabei auch die Fähigkeit implementiert werden, den Energieabruf zu steuern oder an übermittelte Begleitinformationen zu koppeln, wie beispielsweise die aktuelle Verfügbarkeit von Windenergie (was die gezielte Betankung von Elektrofahrzeugen mit Strom aus regenerativen Energien ermöglicht).

    Strommix
    Der Strommix gibt an, zu welchen Anteilen der Strom aus den einzelnen Primärenergieträgern – also aus den einzelnen fossilen Rohstoffen (Kohle, Erdöl und Erdgas), aus Atomenergie oder aus Erneuerbaren Energien – erzeugt worden ist.

    Synchronmotor
    Der Synchronmotor besteht aus einem konstant magnetisierten Läufer und einem umgebenden Stator, an den ein Drehfeld angelegt ist. Zur Regelung seiner Drehzahl werden Frequenzumrichter eingesetzt, wobei sich eine zum angelegten Drehfeld synchrone Drehzahl einstellt (daher der Name Synchronmotor). Er eignet sich daher für Anwendungen, bei denen eine stabile Drehzahl erforderlich ist – Nachteile sind allerdings ein schwieriger Selbstanlauf und oftmals das Auftreten unerwünschter Drehschwingungen. Im Übrigen kann er auch als Generator betrieben werden.

    Systemintegration
    Systemintegration beschreibt den Prozess, aus einzelnen technischen Komponenten ein funktionsfähiges Gesamtsystem aufzubauen.

    UCTE-Verbund
    UCTE-Verbund bezeichnet das europäische Stromverbundnetz, das von der UCTE – Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity (Union für die Koordinierung des Transports von Elektrizität) koordiniert wird. Die UCTE befasst sich auch mit der Weiterentwicklung der Regeln zum sicheren Betrieb der Netze und Kraftwerke.

    V2G (Vehicle to Grid)
    V2G (Vehicle to Grid) – Konzepte sehen vor, die Batterien von Elektrofahrzeugen als Netzpuffer einzusetzen, also bei Bedarf Energie aus den Elektrofahrzeugflotten zurück ins Netz zu speisen. Dies kann im Sinne eines effektiven Last- und Speichermanagements sinnvoll sein, um beispielsweise Fluktuationen aus den Energieeinträgen Erneuerbarer Energien auszugleichen.

    Well-to-Wheel

    Well-to-Wheel steht für den ganzheitlichen Ansatz der Gesamtkette von der Kraftstoffbereitstellung bis zur Verwendung in Fahrzeugen. »Well« steht für »Bohrloch« und lehnt sich somit an die klassische Bereitstellungskette für fossilen Kraftstoff an. Wheel (Rad) steht hierbei für die Verwendung des Kraftstoffes im Fahrzeug bis hin zur Bewegung der Reifen.

    Wirkungsgrad
    Der Wirkungsgrad ist ein Parameter für die Effektivität der Umwandlung einer Energieform in eine andere. Er ist gewöhnlich mit dem griechischen Buchstaben »Eta« gekennzeichnet. Mathematisch beschrieben wird er als Verhältnis von abgegebener zu aufgenommener Leistung (in Prozent).

    Zebra-Batterie
    Die Zebra-Batterie ist eine wieder aufladbare Hochtemperaturbatterie (benannt nach dem Lieblingstier des Entwicklers). Sie basiert auf Natrium-Nickelchlorid, mit den Reaktanden Natriumchlorid (Kochsalz) und Nickel. Die Trennung der verschiedenen Ionen erfolgt durch eine semipermeable Keramikwand. Hinsichtlich mobilen Einsatzes verfügt sie über einige günstige Eigenschaften (Energiedichte, Zyklenfestigkeit), ihr Einsatz wird aber durch die Erfordernis der hohen Betriebstemperatur (ca. 300° Celsius) deutlich erschwert.

    Zyklenfestigkeit
    Zyklenfestigkeit bezeichnet die Anzahl der Lade- und Entladezyklen, welche eine Batterie durchlaufen kann, bevor die Kapazität der Batterie unterhalb eines bestimmten Prozentsatzes der Anfangskapazität abgefallen ist.

    Veröffentlicht am 01. Oktober 2010