Elektromotoren

Ein Elektromotor ist eine Baueinheit, welche elektrische in mechanische Energie umwandelt - also Strom in Bewegung. Die umgekehrte Variante davon wäre der Generator. Aus mechanischer Energie (Dampfturbine) wird beispielsweise im Atomkraftwerk mittels Stromgeneratoren elektrische Energie. Technisch gesehen funktioniert das mit derselben Einrichtung. Deshalb können Elektroautos beim Bremsen 'rekuperieren', also aus der Bewegungsenergie Strom zurückgewinnen.

Elektromotoren sind überall

Elektromotoren hat es in fast allen Geräten mit Stromkabel drin; seien es Küchenmaschinen wie der Blender, die Teigmaschine oder die Abwaschmaschine, elektrische Storen, Rolltreppen, SBB-Loks, Gabelstapler, Produktionsmaschinen. Weitere findet man an Orten wo man weniger an sie denkt: In Kühlschränken, Heizungsanlagen, Wärmepumpen und zu Dutzenden in konventionellen Verbrennungsautos als Fensterheber, für die Rückspiegel- und Sitzeinstellung und so weiter. Gemäss der Schweizerischen Agentur für Energieeffizienz (S.A.F.E.) gehen in der Schweiz 27% des gesamten Stromverbrauchs auf das Konto von Elektromotoren. Laut dem Fraunhofer Institut wird in Deutschland 68 % des Strombedarfs durch Elektromotoren verursacht und im weltweiten Schnitt werden 40 % des Stroms für Elektromotoren und elektromotorisch betriebene Systeme produziert.

Als Eigentümer eines Elektroautos produziert man den Strom fürs Nachladen am besten auch gleich selber; mit einer Photovoltaikanlage auf dem eigenen Dach.“ Hans-Niklaus Müller

Abgesehen davon, dass Elektromotoren fast geräuschlos arbeiten, ist ihre Effizienz ein grosser Vorteil. Zwischen 80 und 95 % der elektrischen Energie wird in mechanische umgewandelt. Ein Dieselmotor bringt nur 40 % der chemischen Energie des Diesels auf die Strasse und ein Ottomotor sogar nur 30 % der im Benzin vorhandenen Energie. Wie umweltfreundlich ein Elektromotor allerdings tatsächlich ist, hängt sehr stark von der Stromproduktion ab. Der Schweizer Strommix aus Wasser- und Atomkraft ist fast CO₂-neutral, es entstehen dabei aber ökologische Probleme und radioaktive Abfälle. Dabei sind die CO₂-Emissionen der bergbaulichen Gewinnung und der Anreicherung des Urans noch nicht berücksichtigt. Die Deutschen Kohlekraftwerke werden zwar immer effizienter - und Deutschland hat eigene Kohlevorkommen, sodass der Transportweg vergleichsweise kurz bleibt -, es entstehen aber sehr viele Treibhausgase. Am unbedenklichsten für das Klima sind Wind-, Wasser- und Sonnenenergie sowie Erdwärme. Man darf auch nicht vergessen, dass bei der Herstellung eines Elektromobils, insbesondere der Batterie wegen, gut doppelt so viel CO₂ freigesetzt wird, wie bei der Produktion eines konventionellen.

Elektromotoren sind effizienter

Der Motor ist direkt mit den Rädern verbunden, also wird nur bei der Beschleunigung und der Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit Energie gebraucht. Beim Abwärtsrollen und Bremsen wird Energie zurückgewonnen. Bei Verbrennungsmotoren entsteht, bedingt durch die Pumpbewegung des Kolbens, gleich an mehreren Stellen intensive Reibung. Im inneren eines Elektromotors entsteht hingegen kaum Reibung, was den Energieverlust in Form von Wärme enorm senkt. Weiter gibt es in einem Elektroauto weniger Verschleissteile (Auspuff, Ölwechsel...). Zudem ist ein Elektromotor so stark, dass er keine Gänge braucht und von Anfang an das volle Drehmoment ausnützen kann.

Ein Elektromotor besteht aus einem festen Teil, dem Stator, und einem beweglichen Teil, dem Rotor. (Siehe Darstellung). Mit Hilfe von Strom kann man verschiedene Teile des Motors positiv und negativ aufladen. Gleich geladene Teile stossen sich – wie Magnete - gegenseitig ab, der Rotor beginnt sich zu drehen. Da man die Polarisierung mit Strom äusserst schnell und fein steuern kann, beschleunigt der Motor sehr schnell und störungsfrei. Der Stator ist bei einem Gleichstrommotor (Hybridautos und kleine reinelektrische Modelle) ein Dauermagnet, bei einem Wechselstrommotor (leistungsorientierte vollelektrische Autos) ein Elektromagnet.

Weitere Informationen:
S.A.F.E.
Fraunhofer Institut