Comeback einer Technik Rückkehr der Range Extender

Autor / Redakteur: Von Edgar Schmidt mit Material von sp-x / Edgar Schmidt

Es schien fast so, als wären E-Autos mit Range Extender eine aussterbende Art. Doch die Technik kommt zurück auf die Straße – vielseitiger und innovativer als je zuvor.

BMW hat anfangs versucht, die Reichweite des i3 mittels Range Extender zu erhöhen. Inzwischen ist das Aggregat allerdings nicht mehr lieferbar.
BMW hat anfangs versucht, die Reichweite des i3 mittels Range Extender zu erhöhen. Inzwischen ist das Aggregat allerdings nicht mehr lieferbar.
(Bild: BMW)

Einer der größten Kritikpunkte an den E-Autos ist bekanntlich deren Reichweite. Für die tägliche Pendelstrecke ist der Aktionsradius der meisten E-Mobile zwar inzwischen ausreichend, die Fahrt in den Urlaub trauen sich aber bisher nur wenige Automobilisten zu. Anfang der 2010er-Jahre, als die Akkukapazitäten noch dürftiger und die Ladesäulen noch seltener waren als heute, sollten sogenannte Range Extender diesen Mangel beheben.

Bei diesem Antriebskonzept produziert der Verbrennungsmotor über einen Generator Strom nur für die E-Maschine und den Akku. Denn anders als bei den aktuell sehr erfolgreichen Plug-in-Hybriden dient das zusätzlich eingebaute Aggregat nicht als Antriebsquelle, sondern einzig als Stromgenerator. Verbrenner und E-Motor haben also keine mechanische Verbindung.

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Das bekannteste E-Auto mit diesem Antriebskonzept ist der BMW i3. Den Ampera hat Opel damals zwar auch als Range-Extender-Fahrzeug verkauft, in Wirklichkeit steckte aber ein leistungsverzweigter Hybridantrieb unter der Haube. Denn beim Opel Ampera und beim baugleichen Chevrolet Volt konnte der Verbrenner in einigen Betriebsphasen die Räder auch direkt antreiben.

 Comeback der Technik 

Bis vor Kurzem sah es so aus, als hätte diese Brückentechnik bereits keine Zukunft mehr. Denn mit den Produktionsstopps von Volt und i3 mit Range Extender war dieser Typus 2019 vom Markt verschwunden.

Doch mittlerweile deutet sich eine Rückkehr der speziellen Doppelherztechnik an, die der E-Mobilität unter anderem in besonderen Nischen zum Durchbruch verhelfen könnte. Außerdem könnte sie dafür sorgen, dass die Preise für E-Autos generell weiter sinken. Auch Großserienhersteller liebäugeln inzwischen wieder mit dieser Technik.

So will beispielsweise Mazda in der ersten Jahreshälfte 2022 in Europa und den USA den elektrisch angetriebenen MX-30 zusätzlich in einer Variante mit Range Extender auf den Markt bringen. Dafür holen die Japaner den Kreiskolbenmotor wieder aus der Mottenkiste. Diese spezielle Motorbauform verwendete Mazda zuletzt bis 2012 im RX-8, musste sie dann aber wegen zu hoher Verbrauchs- und Abgaswerte vom Markt nehmen.

Im MX-30 sorgt das Aggregat nun nicht mehr selbst für Vortrieb, sondern treibt einen Generator an, der den Akku bei Bedarf wieder laden oder zumindest den Ladezustand halten kann. Durch ihren geringen Bauraumbedarf, ein geringes Gewicht und einen sehr vibrationsarmen Lauf eignen sich Kreiskolbenmotoren sehr gut für diesen Einsatzzweck. Und dadurch, dass die Entwickler den Range-Extender-Motor auf wenige Betriebspunkte auslegen können und dieser dadurch mit konstanten, niedrigen Drehzahlen läuft, sollen auch Verbrauch und Abgaswerte kein Pro­blem darstellen.

 Elektro-Van von LEVC 

Auf den speziellen Mix aus E-Antrieb und Benziner setzt außerdem die Geely-Tochter LEVC mit dem in Deutschland im Sommer eingeführten Kleintransporter VN5. Neben einem E-Motor an der Hinterachse befindet sich hier im Bug noch ein 1,5-Liter-Dreizylinder, der keine mechanische Verbindung zu den Rädern aufweist. Auch seine Aufgabe besteht ausschließlich darin, Strom zu liefern, sollte dieser in der Traktionsbatterie knapp werden. Die fällt mit 31 kWh nämlich kompakt aus. Mit vollem Akku bietet der E-Van einen entsprechend emissionsfreien Radius von bis zu 122 Kilometern im Stadtverkehr.

Ein Reichweitenproblem hat der VN5 dennoch nicht, denn mit dem Benzinvorrat kann der Range-Extender-Motor Strom für fast 400 weitere Kilometer bereitstellen. Als offizielle Gesamtreichweite gibt LEVC 489 Kilometer für den knapp über 62.000 Euro teuren VN5 an. Sein besonderer Vorteil liegt klar auf der Hand: Es handelt sich um den ersten E-Lieferwagen, der trotz einer kleinen Batterie auch lange Strecken bewältigen kann.

Die Technik will LEVC noch dieses Jahr auch in einer Wohnmobil-Variante namens e-Camper zu Preisen ab 73.000 Euro anbieten.

 E-Camper von Knaus 

Mithilfe des Range-Extender-Prinzips will der deutsche Reisemobil-Konzern Knaus Tabbert ebenfalls Elektro-Camper marktfähig machen. Wie das aussehen könnte, zeigte das Unternehmen Ende August auf der „Caravan“ in Düsseldorf mit dem seriennahen „Knaus e-Power Drive“.

Dabei handelt es sich um ein Wohnmobil auf Ducato-Basis, bei dem ein bis zu 180 kW/245 PS starker E-Motor den bisherigen Diesel ersetzt. Die E-Maschine kann das vollwertig ausgestattete Wohnmobil auf bis zu 140 km/h Spitzen- und 120 km/h Dauertempo beschleunigen. Allerdings bietet die Traktionsbatterie lediglich 35 kWh, was die rein elektrische Reichweite auf rund 90 Kilometer beschränken würde. Damit dennoch weitere Reisen möglich sind, fungiert ein kleiner Verbrennungsmotor als Hochvolt-Generator, der während der Fahrt permanent die Batterie auflädt.

Das Fahrzeug, bei dem der Elek­tromotor die Vorderräder antreibt, fährt also ausschließlich und unbegrenzt elektrisch bis zum nächsten Tankstopp. Während Knaus Tabbert in dem vorgestellten Konzept ebenfalls einen leichten und effizienten Wankelmotor eingebaut hatte, plant der Hersteller für die Serienversion den Einsatz eines 1,0-Liter-Vierzylinder-Ottomotors. Langfristig soll dann eine Brennstoffzelle den Verbrennungsmotor ersetzen.

Im Wohnmobil bietet ein Range Extender noch einen weiteren Vorteil: Er kann auch den Wohnaufbau mit Energie versorgen. Beim Knaus e-Power Drive liefert ein DC/AC- Wandler (Gleichstrom/Wechselstrom) haushaltsübliche 230 Volt in den Wohnbereich. Das Ziel des Herstellers ist, bei normalen Witterungsbedingungen bis zu fünf Tage unabhängiges Caravaning (Beleuchtung, Kochen, Heizen) zu ermöglichen.“

 7.000 Kilometer Reichweite 

Aus Großbritannien kommt das Start-up Fering, das 2022 mit dem „Pioneer“ einen elektrisch angetriebenen Offroader mit einer Riesenreichweite von sogar 7.000 Kilometern in die Spur bringen will.

Der Geländewagen verfügt über einen Allradantrieb, bei dem gleich mehrere E-Motoren eine Steigfähigkeit von bis zu 60 Prozent ermög­lichen sollen. Maximal fährt der Pioneer allerdings nur 125 km/h schnell. Mit 80 Kilometern fällt zudem die rein elektrische Reichweite dank kleindimensionierter Batterie bescheiden aus. Zusätzlich ist deshalb ein 0,8-Liter-Dreizylinder-Diesel mit 70 kW/95 PS an Bord, der als Generator für den E-Antrieb fungiert. Dieser soll bei entsprechend großem Tank Strom für bis zu 7.000 Kilometer zusätzlicher Reichweite bereitstellen, was Einsätze des Pioneer weit abseits jeder Lade­infrastruktur erlaubt.

Ein zugleich klimaneutraler Betrieb wäre möglich, wenn der Verbrenner mit Biodiesel gefüttert wird. Vor allem in Hinblick auf das Gewicht kann diese Lösung Vorteile bieten, denn der Pioneer soll nur 1,5 Tonnen wiegen. Sonderlich günstig wird der Offroader mit einem Preis von rund 175.000 Euro trotz Mini-Akku allerdings nicht.

 Hyper-Hybrid von Obrist 

Vor allem die Kosten von Elektroautos zu senken, hat das Range-Extender-Konzept Zero Vibration Generator (ZVG) des Autozulieferers Obrist im Fokus. Die unter anderem in einem Tesla Model 3 zu Demonstrationszwecken installierte Technik kombiniert einen 100 kW/136 PS starken E-Motor im Heck mit einer nur 17,3 kWh großen Traktionsbatterie. Die fällt also deutlich kleiner aus als die von Tesla eingesetzten 52-kWh- oder 82-kWh-Akkus. Wo sich im Tesla der „Frunk“ (Frontkofferraum) befindet, hat Obrist deshalb zusätzlich einen stark gekapselten Einliter-Zwei­zylinder-Ottomotor eingebaut, der physisch nicht mit dem Antrieb verbunden ist, sondern einen Generator antreibt, der wiederum elektrischen Strom an den E-Antrieb liefert.

Dank Ausgleichsmasse und der Kapselung soll der Zweizylinder für die Insassen akustisch nicht wahrnehmbar sein. Hinten im Tesla befindet sich ein 30 Liter großer Tank, dessen Vorrat für lange Touren reicht, denn der Spritkonsum des Systems soll sich praktisch zwischen 2,5 und 4,5 Litern auf 100 Kilometern bewegen.

Neben einem 40-kW-Generator für Benzinbetrieb hat Obrist ein 45 kW leistendes Pendant für E-Fuels wie Methanol entwickelt. Der Öko-Sprit für diese Variante könnte aus klimaneutral hergestelltem Wasserstoff gewonnen werden, womit die Klimabilanz neutral wäre. Grundsätzlich soll das hybridische Antriebssystem trotz Verbrenner-Einheit die Grenzwerte der kommenden Euro-7-Abgasnorm erfüllen.

Wichtiger jedoch: Der CO2-Rucksack des E-Antriebs würde dank Rightsizing-Akku klein ausfallen, das Fahrzeuggewicht deutlich unter dem des Serien-Model-3 liegen. Zudem wären mit der ZVG-Lösung dank der deutlich verkleinerten Batterie niedrigere Anschaffungskosten machbar.

Laut Obrist wäre ein Serienfahrzeug auf dem Preisniveau eines konventionellen Benzinermodells realistisch. Ob allerdings die Obrist-Lösung in einem Serienmodell zum Einsatz kommen wird, bleibt abzuwarten. 2025 könnte es so weit sein.

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