Elektrofahrzeuge: Eine kurze Geschichtsstunde
Denken Sie, dass Elektrofahrzeuge eine Modeerscheinung des 21. Jahrhunderts sind? Nö! Elektrofahrzeuge haben eine Geschichte von fast zwei Jahrhunderten.
Die ersten Elektrofahrzeuge teilten sich jahrelang die Straße mit Pferde- und Dampfkutschen, bevor gasbetriebene Autos auftauchten. und sie wurden immer beliebter, da Fortschritte in der Batterietechnologie und die wachsende Verfügbarkeit von Elektrizität sie immer bequemer machten arbeiten.
Die breite Verfügbarkeit von kostengünstigem Gas Anfang des 20. Jahrhunderts trug dazu bei, Elektrofahrzeuge aus dem Markt zu verdrängen öffentliches Bewusstsein, aber verschiedene Autohersteller arbeiteten im Laufe der Jahre weiter an verwandten Technologien. Dank weiterer Fortschritte in der Batterietechnologie und dem Bestreben, die Fahrzeugemissionen zu senken, stand das moderne Elektrofahrzeug um die Wende des 21.
Die ersten Elektrofahrzeuge
Alex Dos Diaz
Elektrofahrzeuge haben im Laufe von zwei Jahrhunderten einen langen und kurvenreichen Weg zurückgelegt. Es ist schwer zu sagen, wo genau die Geschichte der Elektrofahrzeuge beginnt, aber die Grundidee tauchte direkt neben den ersten Elektromotoren auf.
1828 - 1839
Dem ungarischen Physiker Anyos Jedlik wird zugeschrieben, einige der ersten praktischen Gleichstrommotoren gebaut zu haben 1827, und bis 1828 baute er mit einem seiner frühen Elektromotoren etwas, das man als Modellelektrik bezeichnen könnte Wagen.
Irgendwann zwischen 1832 und 1839 hatte der schottische Erfinder Robert Anderson die Idee einer frühen elektrischen Kutsche. Details sind spärlich, aber das Design litt unter einem großen Problem, das für einige Zeit nicht gelöst werden sollte: begrenzte Akkuleistung. Andersons Elektrokutsche verwendete nicht wiederaufladbare Batterien, was die Praktikabilität eines solchen Fahrzeugs einschränkte.
Züge, die um 1830 entworfen wurden, konnten schwere Batterien transportieren und sogar Strom von elektrifizierten Gleisen erhalten, aber kleinere Personenwagen mussten warten, bis die Batterietechnologie aufgeholt wurde.
1859 - 1881
Im Jahr 1859 übernahm Frankreich die Führung in der Entwicklung von Elektrofahrzeugen. Die Blei-Säure-Batterie wurde in Frankreich von Gaston Plante erfunden. Es wurde später im Jahr 1881 von Camille Alphonse Faure verbessert und im Laufe der Jahre optimiert und weiter verbessert. Mit dem Aufkommen der Blei-Säure-Batterie war es endlich möglich, praxistaugliche Elektrofahrzeuge auf die Straße zu bringen.
Die Blei-Säure-Batterie ist dieselbe grundlegende Batterietechnologie, die auch heute noch von gasbetriebenen Fahrzeugen verwendet wird.
1890 - Anfang 1900
Gustave Trouve aus Frankreich demonstrierte 1881 ein elektrisches Dreirad, während Thomas Parker aus England 1884 das erste serienmäßige Elektroauto baute, das der traditionellen pferdelosen Kutsche ähnelte.
Smithsonian/Museum für amerikanische Geschichte
In den Vereinigten Staaten entwickelte William Morrison 1890 ein Elektroauto, das sechs Passagiere befördern und mit der atemberaubenden Geschwindigkeit von 14 MPH reisen konnte. Nur sechs Jahre später gewann ein Elektrofahrzeug der Riker Electric Vehicle Company ein pferdeloses Kutschenrennen, das möglicherweise eines der ersten aufgezeichneten Autorennen in den Vereinigten Staaten war.
Die Popularität von Elektrofahrzeugen stieg gegen Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts sprunghaft an. Sie machten weniger Lärm als frühe gasbetriebene Fahrzeuge, sorgten für eine ruhigere Fahrt und wurden oft als einfacher zu fahren und zu bedienen angesehen.
Mit dem Aufkommen effizienterer Blei-Säure-Batterien mit größeren Speicherkapazitäten Ende des 19. Jahrhunderts machten sich eine Reihe von Erfindern in mehr Ländern daran, praktische Elektrofahrzeuge zu entwickeln.
Flotten von Elektrotaxis tauchten in London, Paris und New York auf, und sogar Thomas Edison versuchte, in das Spiel einzusteigen 1906 durch die Entwicklung von Alkalibatterien, die mehr Kapazität bieten und weniger wiegen als die Blei-Säure-Batterien der Tag.
Elektrofahrzeuge des 20. Jahrhunderts
Elektrofahrzeuge blieben zu Beginn des 20. Jahrhunderts sehr beliebt. Etwa ein Drittel aller Fahrzeuge auf den Straßen waren um 1900 elektrisch, aber diese Popularität begann im Laufe der Jahre nachzulassen. Trotz der Fortschritte in der Batterietechnologie trugen die Verfügbarkeit von billigem Benzin und der Mangel an Strom außerhalb von Großstädten dazu bei, die Popularität von gasbetriebenen Fahrzeugen zu stärken.
Originalbild mit freundlicher Genehmigung des Smithsonian/National Museum of American History
Frühe Elektrofahrzeuge konnten in Bezug auf Reichweite und Geschwindigkeit nicht mit ihren Benzin-Pendants mithalten; Die Automobilhersteller stellten bis 1935 fast vollständig auf gasbetriebene Fahrzeuge um.
Die Automobilindustrie vergaß jedoch nie Elektrofahrzeuge, und die Forschung an Batterien und anderen verwandten Technologien ging leise weiter.
1959: Ein Schlüsseljahr
Die Erfindung des MOSFET (ein Halbleiter) in den Bell Labs im Jahr 1959 gilt als einer der entscheidenden Wendepunkte in der Geschichte moderner Elektrofahrzeuge. Dies führte zur Entwicklung des Leistungs-MOSFET von Hitachi, Mikroprozessoren und Mikrocontrollern, die alle wesentliche Komponenten in modernen Elektrofahrzeugen sind.
Im Gegensatz zu frühen Elektrofahrzeugen, die einfach eine Blei-Säure-Batterie mit einem Elektromotor verbanden, stützen sich moderne Elektrofahrzeuge auf Technologien wie die Leistungs-MOSFET und Mikrocontroller, um immer höhere Effizienz aus neu entwickelten Batterietechnologien und elektrischem Antriebsstrang herauszuholen Komponenten.
1971 - 1996
Diese neueren Batterietechnologien führten in den 1980er Jahren zur Erfindung von Lithium-Ionen-Batterien, die einen weiteren wichtigen Baustein für moderne Elektrofahrzeuge darstellen. Während die ersten Elektrofahrzeuge auf ineffiziente und schwere Blei-Säure-Batterien setzten, versprach die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien eine leichtere und effizientere Alternative. Heute basieren die beiden wichtigsten Batterietechnologien von Elektrofahrzeugen, NCA und NMC, auf Lithium-Ionen.
Während all dieser Hintergrundforschungen im Gange waren, tauchten im Laufe des 20. Jahrhunderts an vielen Orten Elektrofahrzeuge auf. Das Lunar Roving Vehicle, auch bekannt als Moon Buggy, war sowohl ein Elektrofahrzeug als auch das erste bemannte Fahrzeug, das auf dem Mond betrieben wurde, als es 1971 über die Mondlandschaft rollte. Zurück auf der Erde verkaufte das in Florida ansässige Unternehmen Sebring-Vanguard im selben Jahrzehnt mehr als 2.000 seiner vollelektrischen CitiCars, die jeweils eine Reichweite von etwa 80 bis 60 Meilen hatten.
Der Moon Buggy war sowohl ein Elektrofahrzeug als auch das erste bemannte Fahrzeug, das auf dem Mond eingesetzt wurde.
Auch andere Autohersteller hatten Elektroautos nicht ganz vergessen. Viele große Autohersteller zeigten viele Konzept-Elektrofahrzeuge, die es nie zur Produktion schafften, und gipfelten in GMs EV1. Dieses vollelektrische Fahrzeug wurde nie direkt an die Öffentlichkeit verkauft, sondern ab 1996 in begrenzten Märkten zum Leasing angeboten.
Elektrofahrzeuge waren wieder auf der Straße, und auch die Batterietechnologie hatte gerade die Neuzeit eingeholt.
Moderne Elektrofahrzeuge
Frühe Experimente mit modernen Elektrofahrzeugen, wie dem EV1 von GM Mitte der Neunzigerjahre, führten zu mittelmäßigen Ergebnissen. Die Technologie war fast da, aber es gab eine Reihe von Stolpersteinen im Weg.
Die großen Autohersteller sahen alle Elektrofahrzeuge am Horizont, aber der Konsens kurz vor der Wende zum 21. dass die Batterietechnologie immer noch nicht fortschrittlich genug wäre, um für ein paar Jahrzehnte genügend Reichweite und Zuverlässigkeit zu bieten Minimum.
1999 - 2001
Plötzlich wurden in den Jahren 1999 und 2001 die Technologien entwickelt, die das endgültig erschüttern sollten. Zuerst wurde die NCA-Batterietechnologie erfunden, kurz darauf die MNC-Batterietechnologie. Beide sind Varianten älterer Lithium-Ionen-Zellen und beide würden moderne Elektrofahrzeuge antreiben.
Diese verbesserten Batterietechnologien eröffneten Möglichkeiten für Elektrofahrzeuge, wie sie die Welt zuvor noch nie gesehen hatte. Die Branche explodierte mit neuen Versionen von Elektrofahrzeugen.
2003 - 2014
Tesla, von Elon Musk ins Leben gerufen, tauchte 2003 als Startup auf, das ein erschwingliches und praktisches Elektrofahrzeug entwickeln wollte. Prototypen des Tesla Roadsters wurden 2006 vorgestellt und die ersten Roadster wurden 2008 an Kunden ausgeliefert. Angetrieben von der NCA-Batterietechnologie hatte der Roadster eine Reichweite von 244 Meilen, die deutlich höher war als bei früheren vollelektrischen Fahrzeugen.
Cherubino/Wikimedia Commons
Mit Tesla-Elektrofahrzeugen auf den Straßen folgten kurz darauf eine Reihe großer Autohersteller. Mitsubishi brachte sein iMiEV-Elektrofahrzeug 2009 in Japan und im folgenden Jahr auf anderen begrenzten Märkten auf den Markt, allerdings nur zum Leasing und nicht zum Verkauf.
Nissan war mit dem Nissan Leaf, der 2010 in den USA und Japan auf den Markt kam, nicht weit dahinter. Bis 2014 waren in den USA 23 verschiedene Elektrofahrzeugmodelle auf dem Markt. Innerhalb des nächsten Jahrzehnts hatte jeder große Autohersteller mindestens ein Elektrofahrzeug auf den Markt gebracht.
In den Vereinigten Staaten war die Entwicklung von Elektrofahrzeugen ein großer Segen, als das US-Energieministerium begann, in die Infrastruktur zu investieren. Zwischen 2009 und 2013 investierte das Energieministerium über 115 Millionen US-Dollar in den Aufbau einer landesweiten Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge.
Im Rahmen dieses Programms wurden mehr als 18.000 Ladestationen installiert, wobei der Ausbau der Ladeinfrastruktur bis heute durch andere öffentliche und private Initiativen fortgesetzt wird.
Die Zukunft der Elektrofahrzeuge
Die Geschichte des Elektrofahrzeugs wurde maßgeblich von der Batterietechnologie getrieben, und das wird sich wahrscheinlich auch in Zukunft fortsetzen, wenn keine neue Technologie auf den Markt kommt, die sie effektiv ersetzen kann. Da die Gesamtkosten für Batterien sinken und die Technologie weiter voranschreitet, werden Elektrofahrzeuge wahrscheinlich in Bezug auf Kosten, Reichweite und andere Faktoren mit Gasfahrzeugen mithalten.
Da die Ladeinfrastruktur weiter ausgebaut wird und die Ladegeschwindigkeiten steigen, wird auch das Fahren eines Elektrofahrzeugs über lange Strecken komfortabler. Es ist auch möglich, dass Technologien wie Hot-Swap-Batterien das „Betanken“ Ihres Elektroautos noch schneller und einfacher machen.
Die Idee ist, dass Sie sich, anstatt einstecken und warten zu müssen, einfach ein paar Minuten Zeit nehmen können, um Ihre Batterie gegen eine neue einzutauschen. Andere Energiespeichertechnologien wie Hot-Swap-Brennstoffzellen könnten ebenfalls Verwendung finden, aber sie sind so viel weniger effizient als moderne Batterien, dass dies unwahrscheinlich erscheint.
2018 und darüber hinaus
Im Jahr 2018 überschritt die Zahl der Elektrofahrzeuge in den USA erstmals die Millionengrenze. Bis 2020 war diese Zahl auf 1,8 Millionen gestiegen. An anderen Standorten wie Europa und China war das Wachstum sogar noch schneller.
Weitere Fortschritte bei Batterie- und Ladetechnik, bessere Ladeinfrastruktur und Gesetzgebung Die gezielte Reduzierung der Fahrzeugemissionen wird wahrscheinlich dazu beitragen, diese Zahlen in Zukunft noch weiter zu steigern Jahre.
Elektrofahrzeuge haben in den letzten Jahrhunderten zwar einen langen und kurvenreichen Weg zurückgelegt, aber das 21. Jahrhundert sieht so aus, als würden sie endlich an der Spitze landen.