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Unternehmen und Forschungseinrichtungen in Mittelfranken leisten wertvolle Beiträge zur Entwicklung von Elektrofahrzeugen. Von Andrea Wiedemann / Illustration: Anton Atzenhofer Die Elektromobilität nimmt Fahrt auf: Tesla hat für sein Model S weltweit 400 000 Vorbestellungen verbucht. VW-Chef Matthias Müller will das Geschäft mit Elektroautos massiv ausbauen. Daimler plant eine eigene Submarke für Elektroautos und kündigt neue E-Modelle an. BMW präsentiert ein Update des i3, der mit einer Batterieladung 300 Kilometer schafft. Und politischer Rückenwind weht außerdem: Für rein elektrisch betriebene Fahrzeuge und Plug-in-Hybride hat die Bundesregierung eine Kaufprämie von 4 000 Euro bzw. 3 000 Euro beschlossen. Zudem werden Elektroautos zehn Jahre lang von der Kraftfahrzeugsteuer befreit. Für 15 000 neue öffentlich zugängliche Ladesäulen werden bis 2020 außerdem 300 Mio. Euro fließen. Seit 2010 wurden in Deutschland rund 58 000 „Stromer“ zugelassen, bis Jahresende 2018 könnten 400 000 E-Fahrzeuge auf deutschen Straßen unterwegs sein, so die Schätzung der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE). Mittelfranken könnte davon stark profitieren, denn mit über 500 Unternehmen spielt die Automobilzulieferindustrie hier eine tragende Rolle. Dr. Ronald Künneth vom Geschäftsbereich Innovation | Umwelt der IHK Nürnberg für Mittelfranken sieht den Ausbau der Elektromobilität für die regionale Wirtschaft als Chance, von der auch Systemanbieter aus den Bereichen Informations-, Kommunikations- und Automatisierungstechnik profitieren. Als Standort punktet der Großraum Nürnberg in den Bereichen Automotive sowie der Elektro- und Energietechnik. „Da ist die Region top aufgestellt und erfüllt ideal die Anforderungen der Elektromobilität“, unterstreicht Künneth. Es gehe um weit mehr, als die Zapfsäule durch die Steckdose zu ersetzen: „Bislang ist die Energiewende vor allem eine Stromwende.“ Das müsse sich ändern, denn die klimafreundliche Transformation des gesamten Energiesystems werde nur funktionieren, wenn der Verkehrssektor einen stärkeren Beitrag zum Klimaschutz leistet. Die Kooperation aller Akteure entlang der gesamten Wertschöpfungskette ist ein entscheidender Erfolgsfaktor für die Elektromobilität; dies gilt gerade für die Zusammenarbeit in der Forschung und Entwicklung (FuE), die von Hochschulen, Forschungseinrichtungen und Unternehmen in Mittelfranken und darüber hinaus immer mehr gepflegt wird. Ein Beispiel ist der Bereich Leistungselektronik: Als Schlüsseltechnologie der Elektromobilität übernehmen leistungselektronische Systeme das Energiemanagement in E-Fahrzeugen, verbinden an Bord den Energiespeicher mit den Verbrauchern wie Elektromotor und Lichtmaschine, wandeln den Gleichstrom der Akkus in Wechselstrom um und richten beim Laden die Wechselspannung des Stromnetzes gleich. Semikron gehört zu den weltweit führenden Anbietern von Komponenten und Systemen der Leistungselektronik im Leistungssegment zwischen zwei Kilowatt und zehn Megawatt. Mit diesem Know-how ist das Familienunternehmen mit Hauptsitz in Nürnberg und weltweit über 2 900 Mitarbeitern auch in der Elektromobilität aktiv. Semikron ist Verbundpartner des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „HoskA“, in dem eine effiziente und flexible Umrichterplattform für den Einsatz in Antrieben von Elektrofahrzeugen entwickelt werden soll.Investition in Forschung und EntwicklungBereits 2011 hat Schaeffler das Systemhaus „eMobilität“ geschaffen, um das Thema Elektromobilität innerhalb des Unternehmens mit System und Strategie voranzutreiben. Nun hat der Konzern angekündigt, seine „globalen Kapazitäten im Bereich Elektromobilität“ in den nächsten fünf Jahren auf eine „Mannschaftsstärke“ von 2 400 Mitarbeitern auszubauen. Unter dem Dach des Systemhauses hat Schaeffler eine Reihe von Innovationen auf die Straße gebracht, z. B. den E-Wheel Drive. Diesen elektrischen Radnabenantrieb hat Schaeffler mit dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB entwickelt. Aktuell hat das Unternehmen eine Forschungskooperation („Share“) mit dem Karlsruher Institut für Technologie. Dazu gehört das vom Bund geförderte Projekt „e2-Lenk“: Entwickelt wird ein neuartiges Konzept der Servolenkung, das sowohl zur Energieeinsparung beiträgt, als auch die Reichweite von E-Fahrzeugen erhöht. Um den wissenschaftlichen Nachwuchs im Bereich Elektromobilität zu fördern, haben Bundesforschungsministerium und Fraunhofer-Gesellschaft das Drive-E-Programm aufgelegt, das auf Fraunhofer-Seite vom IISB koordiniert wird. Das Institut mit 230 Mitarbeitern betreibt am Hauptsitz in Erlangen und an den Standorten Nürnberg und Freiberg angewandte Forschung und Entwicklung auf den Gebieten Leistungselektronik, Mechatronik, Mikro- und Nanoelektronik. Die Elektromobilität ist ein wichtiges Anwendungsgebiet, entsprechend lang ist die Projektliste des Fraunhofer IISB. Vom BMBF als „Leuchtturmprojekt der Elektromobilität“ nominiert wurde das Projekt „Emile“, das den Schwerpunkt auf die Integration der Leistungselektronik direkt in den Elektromotor legt, um auf diese Weise Wirkungsgrad und Leistungsdichte zu erhöhen. Außerdem lässt die direkt integrierte Leistungselektronik Vorteile bei der Serienproduktion sowie eine Senkung der Systemkosten erwarten. Weitere, in der Expertenszene viel beachtete Projekte mit Beteiligung des Fraunhofer IISB sind „Cosivu“ und „AVTR“. Im EU-geförderten Projekt „Cosivu“ wurden in einem international besetzten Konsortium kompakte, intelligente und zuverlässige Arbeitseinheiten für E-Fahrzeuge entwickelt. Ziel des europäischen AVTR-Projekts war die Entwicklung elektrischer Antriebssysteme speziell für leichte E-Mobile, wobei das Fraunhofer IISB für das gesamte Batteriesystem verantwortlich war. Eine anderer wichtiger Akteur in der regionalen FuE-Landschaft hat seine Adresse ebenfalls in Erlangen: der Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS) unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke. Im „E-Drive-Center“ erforscht der Lehrstuhl innovative Antriebskonzepte und dazugehörige Produktionstechnologogien. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen sich in die industrielle Anwendung übertragen lassen. Dieses Forschungsfeld gewinnt an Bedeutung, wenn bei steigender Nachfrage die Stückzahlen in der Fertigung von E-Fahrzeugen und ihrer Komponenten hochfahren. Für die Vorarbeiten beim Aufbau einer Batteriefabrik wäre das Know-how der FAPS-Wissenschaftler gefragt. An Referenzen mangelt es nicht, wie beispielsweise das Projekt „eProduction“ zeigt. Dabei hat sich das E-Drive-Center mit den montagespezifischen Einflüssen beim Verbau von Hochvolt-Speichersystemen für die Elektromobilität befasst. Im Nordosten von Nürnberg ist die Conti Temic Microelectronic GmbH zuhause, die zur Division Powertrain von Continental gehört. Als weltweiter Hauptsitz der beiden Geschäftsbereiche Getriebesteuerung sowie Hybrid- und Elektroantriebe ist Nürnberg innerhalb des Konzerns „Kompetenzstandort“ für den Bereich Elektromobilität. Rund 2 500 Beschäftigte sind in der Entwicklung und Produktion tätig. Hier hat Continental sein weltweites Testzentrum für Technologien zur Elektrifizierung des Fahrzeugs angesiedelt, wo Leistungselektroniken und 48-Volt-Systeme entwickelt und getestet werden. Diese sogenannten Mild Hybrid Systeme sind entscheidend für das Zusammenspiel der Komponenten von Hybrid- und Elektroantrieben. Conti Temic Microelectronic arbeitet eng zusammen mit der Universität Erlangen-Nürnberg und der Technischen Hochschule Nürnberg sowie mit Forschungseinrichtungen wie dem Fraunhofer IISB, dem Bayerischen Laserzentrum und Bayern Innovativ.LadeinfrastrukturZum System Elektromobilität in der Region gehören nicht nur die Anbieter, sondern auch die Anwender. Die sind auf eine funktionierende Ladeinfrastruktur angewiesen. Deren Lücken dämpfen die Nachfrage nach E-Fahrzeugen. Andererseits bleiben die Löcher im Netz der öffentlichen Ladepunkte, solange die „Stromer“ auf Deutschlands Straßen keine kritische Masse erreichen. „Dieses Henne-Ei-Dilemma wollten wir durchbrechen“, erinnert sich Markus Rützel, Geschäftsführer der Solid GmbH in Fürth, an die Anfänge des 2012 gegründeten Ladeverbunds „Franken+“. „Wir haben uns damals auf die Fahnen geschrieben, in Mittelfranken eine Ladeinfrastruktur zu schaffen, um für den Markthochlauf der Elektromobilität gerüstet zu sein“, so Rützel. Heute sind 25 kommunale Energieversorger aus Nordbayern Mitglieder im Ladeverbund, dessen Koordination und Verwaltung bei der Solid GmbH liegen. Derzeit unterhält der Ladeverbund in der Metropolregion Nürnberg 88 Ladesäulen, die jeder E-Mobilist ansteuern kann. Ein Grundsatz von „Franken+“ ist, dass an den Ladesäulen nur Strom aus regenerativen Energiequellen wie Wasser, Wind und Sonne fließt. Großteils wird der Strom dezentral in der Region erzeugt. Auch die Ladesäulen selbst sind „Made in Franken“. Der Hersteller ABL hat seinen Firmensitz in Lauf a.d. Pegnitz und produziert ausschließlich in Deutschland. Das Unternehmen mit rund 300 Beschäftigten baut nicht nur Ladesäulen, sondern auch Wandladestationen („Wallboxen“). Insgesamt verkauft ABL dieses Jahr rund 10 000 Ladepunkte weltweit, so die Schätzung von Marketing-Leiterin Sabine Schlutius. In Europa ist Skandinavien ein besonders wichtiger Markt, vor allem Norwegen. Dorthin liefert ABL im Moment 250 Wallboxen pro Woche. Es könnten bald mehr werden, denn Norwegen verbietet künftig das „Tanken“ von E-Fahrzeugen an der normalen Steckdose.IHK-AnwenderClubDie IHK Nürnberg für Mittelfranken hat zusammen mit anderen nordbayerischen IHKs den „Innovations- und AnwenderClub E-Mobilität“ initiiert. In diesem Forum tauschen sich Vertreter aus Wirtschaft und Wissenschaft über technologische Trends aus und planen gemeinsame Projekte. www.antonatzenhofer.de