Zukünftige Elektroautos sind leicht und recycelbar
Das Ziel der Klimaneutralität bis 2050 kann nicht ohne Fortschritte im Straßenverkehr erreicht werden, der für 76 % der Verkehrsemissionen in Europa verantwortlich ist. Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge sind für diesen Wandel entscheidend, und die Effizienz solcher Autos hängt von ihrem Gewicht ab. Außerdem erfordern es gesetzliche Initiativen, die Kreislaufwirtschaft in die Gestaltung neuer Fahrzeuge einzubinden, was die Messlatte für Innovationen bei batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen weiter anhebt. Mit einem marktnahen Konsortium aus neun Partnern aus Deutschland, Spanien, Frankreich und den Niederlanden erfüllt das EU-finanzierte Projekt ALMA beide Ziele.
Eine modulare Multimaterialplattform
Projektkoordinatorin Raquel Ledo Bañobre kommentiert: „Das Hauptziel von ALMA war die Entwicklung einer neuartigen Elektrofahrzeugstruktur für einen Pkw mit geringerem Gewicht und geringeren Umweltauswirkungen dank eines integrierten Ansatzes, bei dem umweltgerechte Gestaltung und Kreislaufwirtschaft über den gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs Berücksichtigung finden.“ Dazu waren ein vielseitiger Ansatz und das Fachwissen mehrerer Projektpartner erforderlich. Im Rahmen des Projekts wurden fortgeschrittene hochfeste Stähle, fortgeschrittene duroplastische Harze und Glasfasern sowie Stahlhybridwerkstoffe zur Herstellung von Leichtbaukomponenten für batteriebetriebene Elektroautos verwendet. Die Rohkarosserie des Konzeptfahrzeugs von Alma erreichte eine Gewichtsreduzierung von 160 kg im Vergleich zur Basisversion, also rund 22 %. Mithilfe von lasergeschweißten Platinen war ALMA in der Lage, mehrere Autoteile zu einem einzigen leichten Bauteil zusammenzufassen. Dieses Verfahren verringert Kosten, Gewicht und Emissionen des Fahrzeugs. Außerdem wurden die Leistung und die Sicherheit erhöht, indem sichergestellt wurde, dass sich der richtige Werkstoff an der richtigen Stelle befand. Da die Rechtsvorschriften für Altfahrzeuge ein höheres Maß an Fahrzeugrecycling vorschreibt, hat ALMA zudem Trenntechnologien entwickelt, um die konsolidierten Komponenten zu zerlegen. Die wichtigsten Trenntechnologien beruhen auf durch Wärme ausgelösten Trennmitteln, und im Rahmen des Projekts wurden mehrere vielversprechende Verfahren erforscht, darunter Pyrolyse und Solvolyse.
Digitale Instrumente bestimmen die Gestaltung
Da bis zu 80 % der Umweltauswirkungen eines Fahrzeugs in der Entwurfsphase festgelegt werden, bildet die Konzentration von ALMA auf umweltverträgliche Gestaltung die Grundlage für die Projekterfolge. Digitale Instrumente haben dazu beigetragen, dass bei dem Fahrzeugprototyp Sicherheit, Effizienz und Kreislaufwirtschaft im Vordergrund standen. Die Lebenszyklusanalyse und die Lebenszykluskostenanalyse standen bei diesem Projekt im Mittelpunkt. Um diese Analysen zu vervollständigen, erstellte ALMA das Modell zur Analyse der Auswirkungen von Elektrofahrzeugen auf die Nachhaltigkeit (Battery electric vehicle sustainability impact assessment model, BEVSIM). Bañobre bemerkt: „Mit diesem Instrument können Nutzende die Auswirkungen messen und vergleichen, die sich aus Gestaltungsalternativen, Werkstoffwahl, Recyclingtechnologien, Szenarien für Altfahrzeuge und zukünftigen Szenarien aufgrund von Änderungen im Netzmix ergeben.“ Die Projektpartner haben außerdem ein System zur Überwachung der Strukturen konzipiert, das die akustische Signaturanalyse einsetzt, um den Zustand der Komponenten zu bestimmen. Warnungen über mögliche Schäden erhöhen die Sicherheit und begünstigen Entscheidungen, die sich auf die Reparatur, die Wiederverwendung oder das Recycling von Fahrzeugkomponenten auswirken. Mehrere Ergebnisse von ALMA sind bereits marktreif. Dank BEVSIM sind Lebenszyklusanalyse und Lebenszykluskostenanalyse im Automobilbau leichter zugänglich, was zu einer besseren Fahrzeuggestaltung führt. Innovative fortgeschrittene Werkstoffe und Trenntechnologien sind ebenfalls bereit für die Markteinführung. Um die Transformation der Industrie für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge zu erreichen, teilt Bañobre mit: „Es muss noch eine umfassende Studie zur Maßstabsvergrößerung und Industrialisierung durchgeführt werden, einschließlich der Herstellung neuer Instrumente und Formen, um das hohe Produktionsvolumen und die Zykluszeiten zu erreichen, die in der Automobilindustrie erforderlich sind.“ Dank der Arbeit von ALMA und anderen Interessengruppen der Branche ist eine umweltfreundliche Umstellung des Straßenverkehrs in greifbare Nähe gerückt.
Schlüsselbegriffe
ALMA, umweltverträgliche Gestaltung, recycelbar, BEVSIM, akustische Signaturanalyse, Elektroautos, energieeffiziente, leichte Werkstoffe, lasergeschweißte Platinen