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Die Entstehung des Elektromotors

Der Elektromotor ist im Grunde eine Maschine, die elektrische Energie in eine manuelle Bewegung umwandelt. Während nach Überlieferungen bereits am Kaiserhof in China im 16. Jahrhundert ein Fahrzeug mit Elektromotor angetrieben wurde, begann die Geschichte der Elektromotoren als Antrieb für verschiedene Maschinen in der westlichen Welt erst im 19. Jahrhundert. Die Erkenntnis der elektromagnetischen Abläufe und des Rotationsprinzips waren die Vorreiter zur Nutzung der elektrischen Energie in einem Motor als Antrieb für Maschinen und Fortbewegungsmittel. Die erste praktische Anwendung eines Elektromotors für die Fortbewegung fand 1838 in St. Petersburg statt. Hier wurde ein Boot zur Personenbeförderung mit einem Elektromotor ausgestattet, der eine Leistung von 220 Watt erbrachte. Der Deutsche Werner von Siemens war es, der der Nutzung von Elektromotoren zum Durchbruch verhalt, als er im Jahr 1866 seine Dynamomaschine patentieren ließ.

Der Elektromotor
Ursprünglich wurde der Elektromotor zunächst verwendet, um in Fabriken die alten Dampfmaschinen abzulösen. Im späten 19. Jahrhundert wurden bereits bis dahin mechanische Webstühle über Riemen mit Elektromotoren angetrieben.

Im Bereich der Mobilität waren es zunächst die Eisenbahnen, die mithilfe von Elektromotoren angetrieben wurden. Hier wird die elektrische Energie dem Elektromotor über die Oberleitungen zugeführt. Später kamen Gabelstapler und elektrische Transportkarren im industriellen Bereich hinzu. Wenngleich es auch bereits im 19. Jahrhundert erste Elektroautos gab, dauerte es relativ lange, bis sich die Entwickler mit den ersten Elektroautos der Neuzeit beschäftigten. Das liegt unter anderem sicher in der begrenzten Reichweite begründet, die die Mobilität mit einem Elektroauto erheblich einschränkt. Smart electric drive
Smart Electric Drive
Betrachtet man jedoch die Sparsamkeit und auch die Umweltfreundlichkeit von Elektroautos, gibt es zumindest im Stadtverkehr kaum eine Alternative dazu. Die zunehmende Anzahl von Ladestationen für Elektroautos zumindest im Stadtgebiet deutscher Großstädte weist hier auch deutlich auf eine Trendwende hin.

Im Bereich der Mobilität waren es zunächst die Eisenbahnen, die mithilfe von Elektromotoren angetrieben wurden. Hier wird die elektrische Energie dem Elektromotor über die Oberleitungen zugeführt. Später kamen Gabelstapler und elektrische Transportkarren im industriellen Bereich hinzu. Wenngleich es auch bereits im 19. Jahrhundert erste Elektroautos gab, dauerte es relativ lange, bis sich die Entwickler mit den ersten Elektroautos der Neuzeit beschäftigten. Das liegt unter anderem sicher in der begrenzten Reichweite begründet, die die Mobilität mit einem Elektroauto erheblich einschränkt. Betrachtet man jedoch die Sparsamkeit und auch die Umweltfreundlichkeit von Elektroautos, gibt es zumindest im Stadtverkehr kaum eine Alternative dazu. Die zunehmende Anzahl von Ladestationen für Elektroautos zumindest im Stadtgebiet deutscher Großstädte weist hier auch deutlich auf eine Trendwende hin.

Elektromotoren sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Über 50 Prozent des gesamten Stromverbrauchs in Deutschland werden durch Geräte mit Elektromotoren verursacht. Angefangen vom Rasenmäher über elektrische Motoren für Fahrräder und Rollstühle bis hin zur Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten oder Spielwaren, Elektromotoren in unterschiedlichen Größen werden nahezu überall benötigt.

Selbst Modellflugzeuge, kleinere Schiffe, U-Boote und Torpedos verfügen über einen Elektromotor als Antrieb. Da es sich hierbei meist um Elektromotoren mit wieder aufladbaren Akkus handelt, die ein ziemlich großes Volumen besitzen, eignen sie sich für den Fahrzeugbau weniger.
Inzwischen wurden allerdings bereits Elektromotoren entwickelt, die auf großvolumige Akkus verzichten können. Die Energie, die zum Beispiel beim Bremsen freigesetzt wird, kann gespeichert und als Antrieb wiederverwendet werden. Dieses Prinzip machen sich auch die sogenannten Hybrid-Motoren zunutze.

 

Der Hybridmotor

Da sich die Automobilhersteller der Problematik der geringen Reichweite bei Elektroautos durchaus bewusst sind, wurde an sogenannten Reichweitenerweiterungen gearbeitet. Kombinationen von elektrischen Antriebsmotoren in Verbindung mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren, also sogenannte Hybrid-Motoren, wurden in die weitere Entwicklung der Elektroautos mit einbezogen.
Hybrid bedeutet wörtlich übersetzt „von zweierlei Wirkung“. Mithilfe des Hybridmotors können also die Vorteile eines Elektromotors kombiniert werden mit der Leistungsfähigkeit und Reichweite eines Verbrennungsmotors.
Toyota Prius
Der Toyota Prius mit Benzin/Elektro-Hybridantrieb gilt als Vorreiter in diesem Segment!
Das bedeutet also, dass ein Auto mit Hybrid-Motor sowohl über einen Elektro- als auch über einen Verbrennungsmotor verfügt. Dazu sind eine bestimmte Steuerungstechnik und ein Generator notwendig, um die Wirkungsweise des Hybrid-Motors ausnutzen zu können. Das elektronische Steuersystem regelt selbstständig, wann der Elektromotor zum Einsatz kommt und wann auf den Verbrennungsmotor umgeschaltet wird. Beim Anfahren und im unteren Drehzahlbereich reicht der Elektromotor in der Regel aus. Energie, die beim Bremsen erzeugt wird, wird zusätzlich gespeichert und wieder verwendet. Dasselbe gilt auch für Fahrten auf Gefällestrecken, wo das Auto keinen Antrieb benötigt und selbstständig Energie erzeugt. Während diese Energie beim herkömmlichen Verbrennungsmotor ungenutzt verpufft, wird sie beim Elektroauto gespeichert und damit können die Batterien aufgeladen und somit die Reichweite vergrößert werden.

 

Die Tatsache, dass Autos, die mit einem Hybrid-Motor ausgestattet sind, einen um die Hälfte reduzierten Kraftstoffverbrauch und damit auch 50 Prozent weniger Emissionsausstoß haben, wird in den nächsten Jahren sicher zu vielen Weiterentwicklungen im Bereich der Elektroautos mit Reichweitenerweiterung führen.



Fazit:
Die Nutzung diverser Elemente als Antrieb für mechanische Vorrichtungen ist in ihren Ursprüngen bis ins alte Ägypten hinein zurückverfolgbar. Die Kraft von Rauch und Dampf war im Grunde neben der Windkraft das erste Element, das der Mensch sich zunutze machen konnte. Der Erfindungsgeist, der die Menschen immer wieder dazu antrieb, weitere Entwicklungsschritte voranzutreiben, führte dazu, dass Motoren gebaut werden konnten, die der gesamten Bevölkerung viele Erleichterungen brachte. Schwere Arbeiten, die zuvor nur mit Körperkraft und mit der Unterstützung von Tieren verrichtet werden konnten, übernahmen irgendwann Maschinen, die durch einen Motor angetrieben wurden. Auch die Mobilität der Menschen nahm deutlich zu. Während früher Reisen mit der Pferdekutsche Tage und Wochen dauerten und man bei Seereisen auf günstigen Wind für die Segelschiffe angewiesen war, brachten Dampfmaschinen und später die Dieselmotoren Eisenbahnen und Schiffe zu einer deutlich höheren Reisegeschwindigkeit und auch zu stark vergrößerten Reichweiten. Generell kann man die Erfindung der Verbrennungsmotoren als einen Meilenstein in der gesamten Motorengeschichte betrachten. Verbrennungsmotoren führten dazu, dass Autos serienmäßig für große Bevölkerungsschichten gebaut werden konnten. Im Zuge der Industrialisierung des 18. und 19. Jahrhunderts hatte die Motorenkraft ohnehin eine sehr positive Auswirkung.

Während man in den vergangenen Jahrhunderten mehr oder weniger unbedacht mit natürlichen Ressourcen und der Umwelt umging, hat sich gegen Ende des 20. Jahrhunderts ein sehr ausgeprägtes Umweltbewusstsein entwickelt. Die erlaubten Schadstoffausstöße der Fahrzeuge wurden reglementiert. Ältere Fahrzeuge, die nicht der Norm entsprachen, wurden höher besteuert. Rußpartikelfilter für Dieselmotoren wurden zur Pflicht. Die Regierung hat Umweltzonen eingerichtet, in denen Fahrzeuge, die nicht der passenden Norm entsprechen, nicht mehr fahren dürfen. Dies und nicht zuletzt die großen Ölkrisen und die stark überhöhten Kraftstoffpreise haben auch bei den Automobilherstellern inzwischen einen neuen Denkprozess in Gang gesetzt. Immer sparsamere Motoren werden hergestellt, Elektromotoren und das Zusammenspiel von Elektrokraft und Verbrennungsmotor in sogenannten Hybrid-Fahrzeugen, all dies wird ständig vorangetrieben.

Es bleibt abzuwarten, ob diese positiven Auswirkungen auf die Umwelt irgendwann messbar sein werden. Tatsache ist jedoch, dass ohne die großen Erfinder der Vergangenheit, die sich um Schadstoffe und Ähnliches noch gar keine Gedanken machen mussten, die heutige Entwicklung des Motors bei Weitem nicht so weit fortgeschritten wäre. Auch die Tatsache, dass heute Raketen in den Weltraum fliegen und Menschen im All über einen längeren Zeitraum leben und arbeiten können, wäre ohne die Geschichte des Motors und seine wechselvolle Entwicklung nicht denkbar.


 

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