Elektromotoren - Funktionsweise und Trends einfach erklärt

Elektromobilität ist eins der größten Buzzwords der letzten Jahre. Während viele in der Technologie rund um die Elektromotoren die lang herbeigesehnte nachhaltige Verkehrswende sehen, gibt es von einigen Seiten immer wieder Kritik. Wie genau diese Maschinen überhaupt funktionieren, in welchen Bereichen sie bereits verwendet werden und welche spannenden Statistiken veröffentlicht wurden, haben wir hier zusammengefasst.

Wie funktioniert ein Elektromotor?

Kurz und knackig: Elektromotoren verwandeln elektrische in mechanische Leistung.

 

In einem Elektroauto wandelt der Motor den Strom aus der Batterie in mechanische Energie um. Aus diesem Grund besteht ein einfacher Elektromotor aus zwei Magneten. Zum einen aus dem u-förmigen, fest verankerten, zum anderen aus einer drehbaren Drahtspule. Diese sind wiederum mit einer Batterie verbunden, die sich dank der permanenten Reibung der Magneten auflädt. 

 

Damit das auf Dauer funktioniert, müssen sich die Pole des Elektromagneten kontinuierlich vertauschen; Erst dadurch ist die Spule durchgehend in Bewegung. Bei einem Elektromotor funktioniert das automatisch. Die daraus resultierende Kraft wird auf die Achsen des Fahrzeugs übertragen und bringt das Gerät zum Laufen.

Elektromotor und Verbrennungsmotor im Vergleich

Kampf der Giganten: Bei der Entscheidung zwischen Elektro- und Verbrennungsmotor scheiden sich die Geister. Allerdings lassen sich einige klare Pro- und Contra-Argumente für beide Seiten aufzeichnen.

Elektromotor

leise

effizient (95% der Energie wird genutzt)

Getriebe mit ca 200 Komponenten

schnelle Beschleunigung – > maximale Drehmoment

weniger Wartung benötigt (kein Motoröl, Harnstoff, Getrieböl etc benötigt & Bremsen geschont)

Batterien können theoretisch als skalierbarer Energiespeicher genutzt werden | Realität: große Problematik

Energiedichte nur 1/50 bis 1/100 eines mit Benzin gefüllten Tanks

hohes Gewicht wegen des großen Akkus

viele Motoren sind wegen der langen und unausreichenden Ladung nicht ausreichend für eine Flexibilität auf Langstrecken

Heizen kostet Reichweite

Verbrennungsmotor

laut

geringere Effizienz (⅓ geht durch Wärmeverlust verloren)

Getriebe mit ca 1.400 Teilen

langsamere Beschleunigung -> Schaltgetriebe nötig

wartungsintensiv

Automotor landet direkt im Schrott

hohe Energiedichte

leichter 

problemlos & flexibel von A nach B

Heizen läuft separat ab

 

Wo begegnen uns Elektromotoren im Alltag?

Wer Elektromotor sagt, sagt auch immer unterschwellig “Elektroauto”. Dabei ist der Anwendungsbereich deutlich größer. In welchen anderen Geräten sie mittlerweile verbaut sind und welche Vorteile das teilweise mit sich bringt:

  • E-Bikes
    Höher, schneller, weiter: Mit E-Bikes verändern sich die Möglichkeiten des Fahrradfahrens grundlegend. Der Hype spricht für sich.
  • handwerkliche Geräte wie Akkubohrer oder industrielle Maschinen
    Elektromotoren arbeiten schnell auf Hochtouren – genau richtig also für Maschinen, die man auf Abruf braucht. 
  • Fahrstühle, Markisen, Rollläden

Auch in Objekten des täglichen Gebrauchs sind Elektromotoren ein ständiger Begleiter: Fahrstühle, Markisen und Rolläden funktionieren schon seit vielen Jahren nur noch elektrisch. Könnt ihr euch vorstellen, wie laut es sonst überall wäre?

Automatisierung in der Produktion
Die Industrie profitiert von den Elektromotoren bereits seit vielen Jahren. Dank der einfach skalierbaren Anwendung und dem konstant hohen Drehmoment spielen sie bis heute eine wichtige Rolle in der permanenten Weiterentwicklung gesamter Produktionsabläufe.

Welche Arten von Elektromotoren gibt es?

Wegen ihrer vielfältigen Anwendungsbereiche gibt es mittlerweile schon die unterschiedlichsten Arten von Motoren. Zum einen können sie sich in der Stromversorgung unterscheiden. Schon in der Konstruktion wird festgelegt, ob der Motor mit Gleichstrom, Wechselstrom oder Drehstorm läuft.

 

Zudem kann die Erzeugung der erforderlichen Magnetfelder unterschiedlich stattfinden. Entweder werden Dauermagneten oder Elektromagneten eingesetzt.

Sind Elektromotoren wirklich nachhaltig?

Eine Frage, für die es so keine einfache Antwort geben kann. Denn das Thema ist zum einen noch relativ neu und deswegen in einem beständigen Wandel, zum anderen spielen viele verschiedene Faktoren eine Rolle für die Bewertung.

Effizienz:

Seit 2009 gibt es eine Richtlinie der EU, die eine Mindesteffizienz für Elektromotoren vorschreibt. Dadurch kann durchaus argumentiert werden, dass ihre Effizienz deutlich höher ist als die von Verbrennungsmotoren.

Herkunft des Stroms:

Elektromotoren müssen geladen werden. Und dieser Strom kommt bis heute nicht immer aus erneuerbaren Energien. Die Ökobilanz ist wegen des Stroms aus fossilen Brennstoffen deswegen theoretisch deutlich höher.

CO2:

Dank des heutigen Strommixes in Deutschland stoßen E-Autos im gesamten Lebenszyklus auch im Vergleich zu sparsamen Benzin- oder Dieselautos viel weniger CO2 aus.

Feinstaub:

Im Gegensatz zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren geben Elektromotoren keine schädlichen Gase an die Umgebung ab.

Lebenszyklus:

Aufgrund der immens energieaufwändigen Fertigung verursachen E-Autos tatsächlich auf den gesamten Lebenszyklus betrachtet mehr Feinstaub als andere Autos

Batterie:

Alleine die Herstellung der Batterie verursacht durchschnittlich knapp 30 Prozent der Klimabilanz eines Elektroautos. Hinzu kommt die Entstehung von giftigen Stoffen und der Problematik beim Recyclen. Die Arbeitsbedingungen der Menschen bei der Kobalt-Förderung – einem wichtigen Stoff in Elektromotor-Batterien – sind zudem prekär.

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