In den vergangenen Jahrzehnten ist der Anteil an Aluminium im klassischen Fahrzeugbau gestiegen. Der Werkstoff wird etwa im Motorblock und Getriebe bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren eingesetzt. Im Zeitalter der Elektromobilität wird der Leichtbau in der Fahrzeugproduktion noch wichtiger: Bei Elektroautos reduziert Aluminium im Batteriekasten und in der Karosserie das Fahrzeuggewicht und ermöglicht größere Batteriereichweiten.
Welche Rolle spielt Aluminium bei Elektromobilität?
Eine große. In den vergangenen Jahrzehnten ist der Anteil an Aluminium im Fahrzeugbau immer weiter gestiegen. Im Zeitalter der Elektroautos und Elektromobilität wird der Leichtbau in der Fahrzeugproduktion noch viel stärker steigen. Bislang wird Aluminium etwa im Motorblock und Getriebe bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren eingesetzt. Bei Elektroautos bestehen insbesondere der Batteriekasten und die Karosserie aus dem leichten Werkstoff: Aluminium reduziert das Fahrzeuggewicht und ermöglicht damit eine größere Batteriereichweite.
Um Energie möglichst effizient in Reichweite und Nutzlast zu übersetzen, ist Leichtbau nach wie vor ein vorrangiges Ziel des Fahrzeugbaus. Dies gelingt mit Aluminium und seinen Legierungen in ganz hervorragender Art und Weise.
Klimaschutz und Aluminium
Deutschland hat sich beim Klimaschutz ambitionierte Ziele gesetzt. Der Klimaschutzplan sieht vor, dass Deutschland bis 2050 weitgehend klimaneutral wird. Dabei spielt Aluminium eine wichtige Rolle, denn das Metall hilft, Treibhausgase zu reduzieren. Durch den Einsatz von Aluminium beim Leichtbau von Elektroautos, aber auch Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren sowie Zügen, Flugzeugen und Schiffen werden die CO2-Emissionen deutlich gesenkt. Beim herkömmlichen Pkw spart eine Gewichtsreduktion um 100 Kilogramm rund vier Liter Treibstoff auf 1.000 Kilometer und verringert damit den Schadstoffausstoß. Seit 2015 schreibt das europäische Recht darüber hinaus eine Wiederverwertungsquote von 95 Prozent jedes Altfahrzeuges vor: Das energieintensiv hergestellte Neualuminium wird dabei nahezu vollständig recycelt und gelangt zur weiteren Verwendung zurück in die Kreislaufwirtschaft.
Ladesäulen: Einmal volltanken an der Laterne!
Elektroautos sind in Deutschland noch immer Ladenhüter. Das liegt vor allem daran, dass ein flächendeckendes Netz an Ladesäulen fehlt. Wer will schon ein E-Auto fahren und dann vor dem eigentlichen Ziel liegenbleiben? Energieversorger wollen deshalb Straßenlaternen zu sogenannten Smart Poles ausbauen, um dort das Stromtanken zu ermöglichen. Stromleitungen sind für die Beleuchtung ja bereits vorhanden. Allerdings sind nicht alle Laternen für das zusätzliche Laden von Elektroautos ausgelegt. In Berlin und Köln gibt es aber beispielsweise bereits ein Netz von Ladepunkten zum „Laternentanken“. Übrigens: Die meistverwendeten Materialien in den Laternenmasten sind Aluminium und Stahl.
Interview mit Prof. Dr.-Ing. Peter Krug, Professor für Werkstoffe im Automobilbau und Betriebsfestigkeit, Technische Hochschule Köln
Warum ist Aluminium für den Transport- und Verkehrssektor wichtig?
Prof. Dr.-Ing. Peter Krug: Wir werden auch in Zukunft durch „intelligente Mobilität“ einen breiten Mix an Antriebskonzepten erleben, angefangen von rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bis hin zu Verbrennungsmotoren, die allerdings mit Wasserstoff oder nachhaltig erzeugten Kraftstoffen angetrieben werden. Um Energie möglichst effizient in Reichweite und Nutzlast zu übersetzen, ist Leichtbau nach wie vor ein vorrangiges Ziel des Fahrzeugbaus – und dies gelingt mit Aluminium und seinen Legierungen in ganz hervorragender Art und Weise. Fahrwerksteile, Karosserie, Aufbauten und selbst Zylinderkurbel- und Getriebegehäuse werden auch in Zukunft sinnvollerweise durch innovative Legierungskonzepte auf Basis von Aluminium eingesetzt.
Welche Rolle spielt Aluminium bei der Entwicklung von leistungsstarken Batterien für E-Autos?
Prof. Dr.-Ing. Peter Krug: Die hohe elektrische wie auch thermische Leitfähigkeit von Aluminium ermöglicht bei batteriegetriebenen Fahrzeugen einerseits den Austausch von Kupfer in der elektrischen Vernetzung des Fahrzeugs und andererseits den verstärkten Einsatz von Aluminium im Bereich der Wärmeregelung der Stromspeicher. Insbesondere für die Lebensdauer und für die Reichweite von E-Autos ist eine gezielte Kühlung bzw. Heizung der Batterien von entscheidender Bedeutung. Hier wird Aluminium die kupferbasierten Lösungen zunehmend verdrängen.
Legierung
Durch Zusammenschmelzen verschiedener Metalle entstandener Werkstoff
Knetwerkstoff oder auch Knetlegierung
Legierungen verschiedener Metalle, die sich zur Bearbeitung durch Umformen eignen, etwa zum Schmieden, Walzen oder Strangpressen.
Mit Blick auf die Klimaschutzziele: Ist Carbon eine Alternative zu Aluminium im Leichtbau?
Prof. Dr.-Ing. Peter Krug: Sofern kohlenstofffaserverstärkte Werkstoffe sinnvoll nur durch Verbrennung wiederverwertet werden können, etwa zur Erzeugung von Strom oder Wärme, stellen diese keinen wirklichen Beitrag zu einem nachhaltigen Fahrzeugbau dar. Die benötigte Energiemenge zur Herstellung dieser Werkstoffe übertrifft die von erstmalig erzeugtem Aluminium deutlich. Im Bereich der Knetwerkstoffe muss die Wiederverwendungsquote durch die Aluminiumindustrie weiter erhöht werden. Ziel muss es sein, stringent nachhaltige Stoffkreisläufe zu etablieren. Ich sehe die europäische Aluminiumindustrie hier allerdings auf einem guten Weg, diese Ziele in naher Zukunft zu erreichen.
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Fragen und Antworten
Elektroautos
Wieso ist Aluminium für den Bau von Elektroautos wichtig?
Klimaschutz und energieintensive Aluminiumproduktion: Wie passt das zusammen?
Durch Aluminium im Leichtbau von Elektroautos, aber auch Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren sowie Zügen, Flugzeugen und Schiffen werden die CO2-Emissionen deutlich gesenkt. Beim herkömmlichen Pkw spart eine Gewichtsreduktion um 100 Kilogramm rund vier Liter Treibstoff auf 1.000 Kilometer und verringert damit den Schadstoffausstoß. Das europäische Recht schreibt seit 2015 darüber hinaus eine Recyclingquote von 95 Prozent jedes Altfahrzeuges vor, sodass nahezu das gesamte Aluminium in den Wertstoff-Kreislauf zurückgelangt.
Gibt es in Deutschland genug Ladestationen für Elektroautos?
Noch fehlt in Deutschland ein flächendeckendes Netz an Ladesäulen. Energieversorger planen deshalb, Straßenlaternen auszubauen, um an ihnen das Stromtanken zu ermöglichen. Stromleitungen sind für die Beleuchtung hier bereits vorhanden. In Berlin und Köln gibt es beispielsweise bereits ein Netz von Ladepunkten zum Stromtanken an Laternen.
