Forschen für klimafreundliche Fahrzeuge

Elektroautos sind weltweit auf dem Vormarsch. Derzeit stehen als Alternative zum Verbrennungsmotor besonders Fahrzeuge mit batterie-elektrischem Antrieb im Fokus der Öffentlichkeit. Doch auch Elektro-autos mit Brennstoffzellenantrieb sind mittlerweile alltagstauglich, besonders für Fahrten quer durch die Republik. Die Vorteile der klimafreundlichen Mobilitätstechnologien haben Politik, die Automobil- und Zuliefererindustrie sowie Forschungsinstitute längst erkannt und investieren kräftig in die Entwicklung der Technologie und der dazu gehörenden Verfahren zur Serienfertigung.

Ein Blick in das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) zeigt, was dieser Arbeitsmarkt Absolventen bietet. Das Institut erforscht und entwickelt für Unternehmen bereits seit 1988 klima­freund­liche Technologien zur Stromerzeugung wie Photovoltaik, Wind und Biomasse sowie zur Energiespeicherung in Batterien, Brennstoffzellen, Wasserstoff, Methan und anderen synthetischen Kraftstoffen. Anfang 2019 ist der Bestand an Elektroautos weltweit auf 5,6 Millionen gestiegen – ein Plus von 64 Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Das Wachstum hat sich damit zum zweiten Mal in Folge beschleunigt. Markttreiber sind vor allem China und die USA: Das Reich der Mitte liegt bei den Gesamtzahlen mit 2,6 Millionen E-Autos weiter unangefochten weltweit auf Platz 1. Da­nach folgen die USA mit 1,1 Millionen. In Deutschland rollen jetzt knapp 220.000 Stromer über die Straßen. Die meisten Neuzulassungen – der in 2018 insgesamt 2.242.720 E-Fahrzeuge – stammen mit knapp 234.000 von Tesla. Erfolgreichster deutscher Hersteller war BMW mit fast 87.000 Elektroautos auf Platz 6, VW auf Rang 9.

Große Pläne für die Zukunft

Um Plätze wett zu machen, haben die deutschen Autohersteller Großes vor: Bei Volkswagen etwa stehen bis 2028 knapp 70 neue Elektromodelle auf dem Plan. 2020 plant VW, weltweit mehr als 500.000 rein batteriegetriebene Autos zu produzieren. Bis 2023 nimmt der Konzern mehr als 30 Milliarden Euro in die Hand, um den Wechsel zum Elektroauto zu erreichen. Die Konkurrenz schläft ebenfalls nicht: Audi will bis 2025 mehr als 30 elektrifizierte Modelle auf den Markt bringen. BMW will bis 2023 immerhin 25 Modelle mit elektrifiziertem Antrieb im Programm haben – davon zwölf reine E-Autos. Bei beiden Herstellern gehen die Investitionen in die 2828Milliarden. Betrachtet man die aktuelle CO2-Bilanz, sind batterieelektrische Fahrzeuge für kürzere Strecken vorteilhaft.

Für längere Strecken sind die Stromer weniger geeignet. Hier kommen Brennstoffzellenfahrzeuge ins Spiel: Bei mehr als 250 Kilometern Reichweite haben sie die bessere Klimabilanz, lautet die Daumenregel. Dabei spielt aber vor allem eine Rolle, aus welchen Quellen der Strom für Produktion und Laden der Akkus stammt und aus welchen erneuerbaren Quellen der Wasserstoff kommt.

Klimafreundliche Antriebe mit Brennstoffzellen

Betankung eines Brennstoffzellenautos am Institut

International führend bei Brennstoffzellenautos sind Japan und Ko­rea. Bis 2021 soll in Japan die Zahl der Wasserstoffautos auf 40.000 steigen, die der Tankstellen auf 160. Die Regierung schießt zum Kauf eines H2-Autos umgerechnet 23.000 Euro zu und halbiert damit fast den Kaufpreis. Toyota steht weltweit auf Platz 1 und produziert bereits 3.000 Brennstoffzellenfahrzeuge im Jahr. Serienreife Brennstoffzellen-PKW bieten derzeit To­yota, Hyundai und Honda an. Toyota und Hyundai weiten ihr Produkt­portfolio auch auf Busse und LKW aus. In Deutschland ist vor allem Mercedes Benz aktiv und fährt den F-GLC als Versuchsflotte. Auch Audi und BMW setzen neben batterieelektrischen Antrieben auf Brennstoffzellen. Die Automobilindustrie und ihre Zulieferer wollen insgesamt bis 2020 rund 40 Milliarden Euro in die Weiterentwicklung alternativer Antriebe investieren.

Angesichts der intensiven weltweiten Bemühungen, die Treib­hausgasemissionen drastisch zu reduzieren, wird daher immer klarer: Dieseleinspritzpumpen, Ventile und Kolben, Getriebe und Kupplungen werden an Bedeutung verlieren. Batterien, Brennstoffzellen, Elektromotoren und Leistungselektronik bestimmen bald die wesentlichen Eigenschaften der Fahrzeugantriebe. Damit ändern sich auch die künftigen Arbeitsgebiete der Ingenieure: Ein Besuch am ZSW-Standort Ulm zeigt, welche Qualifikationen die Forscherinnen und Forscher benötigen und welche Projekte sie vorantreiben.

Wer wird gesucht? 

Gefragt sind unter anderem Ingenieurinnen und Ingenieure der Fachrichtung Elektrotechnik, insbesondere für Batterie- oder Brennstoffzellentests. Energietechnik und erneuerbare Energien zählen ebenfalls zu den Fachrichtungen, die nachgefragt sind. Auch Chemieingenieure stellt das Institut zahlreich ein. Master- und Bachelorarbeiten, die auch in eine Doktorarbeit münden können, sind übrigens immer wieder ein Weg vieler Nachwuchskräfte an das Institut. Das erleichtert den Einstieg in eine Festanstellung, da man im Team schon persönlich bekannt ist.

Die Ingenieure und Wissenschaftler arbeiten etwa in der Produktions- und Prozessforschung für Batterien. Mit der europaweit größten Forschungsplattform für die industrielle Produktion von großen Lithium-Ionen-Zellen wurde am ZSW in Ulm bereits vor fünf Jahren die Lücke beim Übergang vom Labormaßstab zur Serienfertigung geschlossen. Führende deutsche Industrieunternehmen entwickeln dort nun Verfahren zur Herstellung großer automobiltauglicher Lithium-Ionen-Zellen und optimieren einzelne Produktionsprozesse.

Dafür greifen sie auch auf ihre elektrochemischen Kenntnisse bei der Entwicklung neuer Aktivmaterialien und Komponenten zurück. Bei Brennstoffzellen ist das Projekt „Autostack Industrie“ ein exemplarischer Fall, bei dem Unternehmen der Automobil- und Zulieferindustrie mit dem ZSW zusammen Brennstoffzellen zur industriellen Reife bringen sollen. Die Unternehmen wollen Prozesse und Verfahren zur Serienfertigung entwickeln, um auch auf diesem Gebiet die asiatischen Weltmarktführer einzuholen.


Interessiert? Dann schau gleich hier vorbei: www.zsw-bw.de Die Verbreitung nachhaltiger Antriebe eröffnet interessante Jobperspektiven. Die Ergebnisse des Ingenieurmonitors des Vereins Deutscher Ingenieure und dem Institut der deutschen Wirtschaft sprechen eine eindeutige Sprache: Den rund 13.500 freien Stellen in Baden-Württemberg stehen weniger als 3.000 arbeitslos gemeldete Ingenieure gegenüber – das sind fünf freie Stellen pro arbeitslosem Ingenieur. Im Energie- und Elektrosektor sind es sogar fast neun Stellen je Arbeitssuchendem.


Weitere Alternativen zum klassischen Energiemodel gibt es hier. 

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