Standpunkt vor 101 Tagen

nanoFlowcell in Action – Journalisten (er)fahren erstmals QUANT-Prototypen

Samthandschuhe waren gestern. Heute erfährt der QUANT FE einen Kick-down nach dem anderen - rasante Beschleunigung mit Gänsehautgarantie ...

Wir befinden uns auf dem Testgelände des TCS in Hinwil, das unweit von Zürich liegt. Die Morgennebel lösen sich unter der aufgehenden Herbst-Sonne allmählich auf. Der Wind hatte bereits in der Nacht den Belag der Teststrecke vom Regen des Vortags trocken geblasen. Das Wetter verspricht ideale Voraussetzungen für die dynamische Präsentation eines automobilen Highlights: QUANT FE und QUANTiNO erleben heute erstmals ihre Fahrvorstellung vor internationalem Medienpublikum.

Die beiden nanoFlowcell-Prototypenfahrzeuge buhlen um die Aufmerksamkeit eines erfahrenen und sehr kritischen Publikums: QUANTiNO, der alltagstaugliche Stromer mit einer Höchstgeschwindigkeit von 200 km/h und einer Reichweite von über 1.000 Kilometern

und QUANT FE, der Elektro-Bolide mit einer Beschleunigung von 2,8 Sekunden auf 100 km/h und einer (per Limiter kontrollierten) Höchstgeschwindigkeit von über 280 km/h. Beide sind unterschiedliche Konzepte für nanoFlowcell-Applikationen; der QUANTiNO verfügt über ein (das weltweit erste!) Niedervoltantriebssystem, wohingegen das Antriebssystem im QUANT FE eine Hochvoltapplikation der nanoFlowcell demonstriert.

Die nanoFlowcell Holdings hat Pressevertreter aus der ganzen Welt in die Schweiz eingeladen, damit diese sich persönlich von der Leistungsfähigkeit der nanoFlowcell-Technologie überzeugen können. Auf dem Parcours des TCS in Hinwil präsentierten sich der QUANTiNO und der QUANT FE als ausgewachsene Elektrofahrzeuge, die der Elektromobilität zu Schwung verhelfen werden. Ihr nanoFlowcell-Antrieb macht Schluss mit eingeschränkten Fahrgeschwindigkeiten, unzulänglichen Reichweiten und umständlichen Batterie-Ladevorgängen bei Elektrofahrzeugen.

"Der QUANTiNO fährt sich wie ein in Serie produziertes Elektrofahrzeug!" - so lautet das Resümee eines teilnehmenden Journalisten. Genau das soll er auch. Nur dass im Gegensatz zu herkömmlichen Elektrofahrzeugen, der QUANTiNO zu 100% umweltgerecht und nachhaltig betrieben wird. Keine Lithium-Ionen-Batterien, die emissionsfreie Fahrt versprechen, dafür aber zum Großteil ihre Energie noch aus der (Braun)Kohleverbrennung, oder der Kernspaltung beziehen. Keine Verwendung von seltenen oder schwer recyclebaren Rohstoffen. Außerdem fährt der QUANTiNO dreimal so weit wie das derzeit leistungsstärkste Elektrofahrzeug mit Lithium-Ionen-Technologie. Zwischendurch surrt die Kaffeemaschine und produziert dann cremig-schwarzen Espresso - Energie für die Testfahrer. Die Testfahrzeuge wurden morgens vollgetankt. Dies reicht für den ganzen Tag - selbst für einen fordernden Testtag wie diesen.

Viele der eingeladenen Journalisten hatten sich Tage zuvor auf dem Pariser Autosalon - dem Mondial de l'Automobil 2016 - nach den elektromobilen Neuheiten führender Fahrzeughersteller umgeschaut, nur um anschließend ernüchtert festzustellen, dass Fortschritt in der Elektromobilität mitunter relativ ist. Sichtbar wird dieser erst bei der nanoFlowcell-Technologie - macht sie Schluss mit der Stagnation moderner Elektromobilität?

Die Erwartungshaltung an QUANTiNO und QUANT FE seitens der Journalisten ist hoch. Man erwartete etwas Neues, etwas Anderes, mehr von allem als vielleicht anderswo. Soviel sei vorweggenommen: enttäuscht wurde keiner.

"Selbst ohne Elektroantrieb ist der QUANT FE ein Wahnsinns-Auto - die ganze High-Tech im Fahrzeug, die Spaltmasse und einfach die edle Verarbeitung sind so prototypen-untypisch. Grandios!" begeisterte sich ein Journalist. Das ist wohl auch die Schwierigkeit, mit der die QUANT-Modelle als Botschafter für eine neuartige Energiespeichertechnologie zu kämpfen haben: ihr avantgardistisches Design lenkt von der eigentlichen technologischen Innovation dieser Fahrzeuge ab - dem in ihnen verbauten nanoFlowcell-System.

Die ungeheure Wucht, mit der die vier Elektromotoren den QUANT FE beschleunigen, zaubert ein breites Grinsen in die Gesichter der Testfahrer. Neben dem Spaßfaktor Beschleunigung wird deutlich: Die nanoFlowcell-Technologie ist eine ernstzunehmende Alternative für die elektromobilen Antriebe einer zukünftigen, umweltfreundlichen und nachhaltigen Fahrzeuggeneration. Einige Teilnehmer der Testfahrt erklärten die nanoFlowcell zu einer alternativlosen Technologie für zukünftige Elektrofahrzeuge. Plötzlich scheint das allgemeine Wunschdenken an eine elektro-automobilen Zukunft konkrete Formen anzunehmen.

Viele der Fragen, die seitens der Medien gestellt wurden, betrafen vor allem die Funktionsweise der nanoFlowcell, die Leistungsfähigkeit des Systems sowie die Produktion, den Vertrieb und die Nutzung der Elektrolytflüssigkeit bi-ION. Flusszellentechnologie in einem Elektrofahrzeug ist neu und sicherlich nicht auf Anhieb einfach zu verstehen. Wir haben daher im Folgenden die wichtigsten Fragen und Antworten einmal zusammengefasst.

Wie kann der QUANT FE mit einer Batteriekapazität von 70 kWh und einem durchschnittlichen Verbrauch von 20 kWh auf 100 km über 800 km weit fahren?

Eine Flusszelle ist nicht 1 zu 1 mit einer herkömmlichen Batterie zu vergleichen, vor allem da Energiewandler und Energiespeicher voneinander getrennt sind. Die eigentliche Zelle hat eine Dauerleistung von maximal 70 kW - solange, wie bi-ION Elektrolyte an ihrer Zellmembran vorbeifließen, wird chemische Energie in Elektrizität umgewandelt. Beim QUANT FE verfügen die bi-ION Tanks (der Energiespeicher) über ein Volumen von je 250 Litern für die positive sowie negative Elektrolytflüssigkeit. Die Energiedichte von bi-ION beträgt derzeit 600 Wh und somit erreicht das nanoFlowcell-System im QUANT FE eine Gesamtleistung von 600 Wh * (2 x 250 Liter) = 300 kWh. Bei einem durchschnittlichen Verbrauch von 20 kWh auf 100 Kilometern hat der QUANT FE eine rechnerische Reichweite von 1.500 Kilometern. In der Praxis sprechen wir jedoch von einer Reichweite über 800 Kilometern, wissend, dass auch die elektrischen Sekundärverbraucher im Fahrzeug Energie zehren.

Wie erreicht der QUANT FE eine Beschleunigung von 2.8 Sekunden auf 100 km/h und eine Spitzengeschwindigkeit von 280 km/h? Eine Flusszelle kann diese Leistung doch gar nicht erbringen?

In unseren QUANT Prototypenfahrzeugen QUANT FE und QUANTiNO werden die Elektromotoren nicht direkt von der nanoFlowcell, gespeist. Die nanoFlowcell liefert Strom an einen Zwischenspeicher - den Superkondensatoren (englisch Supercapacitors oder auch Supercaps genannt). Im Vergleich zu normalen Batterien gleichen Gewichts weisen Superkondensatoren zwar nur etwa 10 Prozent von deren Energiedichte auf, allerdings ist ihre Leistungsdichte bis zu 100-fach größer. Superkondensatoren können sehr schnell ge- und entladen werden, somit also viel Energie für enorme Beschleunigungen und Hochgeschwindigkeitsfahrten bereitstellen. Im regulären Fahrmodus würde die Leistungsdichte der Flusszelle ausreichen, um den QUANT FE alleinig und ohne zwischengeschaltete Superkondensatoren anzutreiben. In der nächsten Entwicklungsphase haben die Entwickler es sich zum Ziel gesetzt, dass die Flusszelle die Motoren direkt mit Energie versorgt. Ein Verzicht auf Superkondensatoren ginge mit einer Kosten- und Gewichtseinsparung einher.

Woraus besteht bi-ION und wie hat es die nanoFlowcell Forschung geschafft, eine Elektrolytlösung mit vergleichsweise hoher Energiedichte zu entwickeln?

bi-ION besteht aus einer wässrigen Lösung mit gelösten organischen und anorganischen Salzen, die notwendig ist, um die eigentlichen Elektrolyte zu transportieren. Diese von uns entwickelten, neuartigen Elektrolyten sind die eigentlichen Ladungsträgern. Wir haben bei bi-ION einen Durchbruch bei der Energiedichte für Flüssigelektrolyte erreicht, da wir keine - wie bei anderen Elektrolytlösungen, respektive Redox-Flusszellen-übliche - Wiederaufladbarkeit der Elektrolyte erreichen wollten. Wir haben uns ganz auf das Design von Ionen konzentriert, die sich als Träger hoher elektrischer Ladungen eignen. Die nanoFlowcell erreicht somit eine 10- bis 12-fach höhere Energiedichte als reguläre Redox-Flusszellen (z.B. Zink-Brom-Akkumulator) und eine um das 4- bis 5-fache höhere Energiedichte im Vergleich zu den derzeit in Elektrofahrzeugen verwendeten Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Die geringere Leistungsdichte eines flusszellenbasierten Energiespeichers überbrücken wir im nanoFlowcell-Antriebssystem derzeit durch die Verwendung von Zwischenspeichern mit wiederum sehr hoher Leistungsdichte - sogenannten Superkondensatoren.

Was passiert mit der Elektrolytlösung, nachdem damit Elektrizität produziert wurde und wie wird die Elektrolytlösung wieder aufgeladen?

Die Elektrolyte bi-ION sind nicht wieder aufladbar. Nachdem in der nanoFlowcell - der eigentlichen Zelle - chemische Energie in elektrische Energie umgewandelt wurde, sind die Elektrolyte "verbraucht". Bei den mobilen Anwendungen der nanoFlowcell wie etwa in einem Elektroauto, haben wir uns entschieden, die gelösten Salze und Elektrolyte aus der wässrigen Lösung herauszufiltern und die Flüssigkeit - das Wasser - während der Fahrt zu zerstäuben und an die Atmosphäre abzugeben. Der Filter mit den Salzen und Elektrolyten muss etwa alle 10.000 Kilometer gewechselt werden und kann anschließend umweltgerecht entsorgt werden. Da die bi-ION-Tanks sich während der Fahrt entleeren, können sie bequem wieder betankt werden. Anstelle der langwierigen und umständlichen Ladeprozedur bei Elektrofahrzeugen tritt nun ein Tankvorgang, wie wir ihn von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor her kennen. Bei dem nanoFlowcell-Energiespeicher im QUANT FE handelt es sich also um eine "offene" Flusszelle - dies unterscheidet die nanoFlowcell von herkömmlichen Redox-Flusszellen.

Ist die Produktion und Distribution von bi-ION nicht kompliziert?

Die Produktion von bi-ION ist industriell möglich und beruht auf komplexen elektro-chemischen Prozessen. Die Produktion von bi-ION kann umweltgerecht erfolgen, beispielsweise durch den Einsatz erneuerbarer Energien in der Produktion. Da bi-ION dezentral produziert werden kann, eigenen sich somit Produktionsstandorte, die eine Produktion unter Verwendung von regenerative Energien sicherstellen können. Obwohl selber "unpolitisch", trägt bi-ION zu einer Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und deren Lieferanten bei. Alle in der Produktion von bi-ION entstehenden Abfallprodukte werden im Produktionsverlauf umweltgerecht neutralisiert. Es entstehen keine gesundheits- oder umweltschädlichen Abfallprodukte. bi-ION selber ist weder toxisch noch umweltschädlich und weder brennbar noch explosiv. Für den Transport und Vertrieb von bi-ION bestehen somit keine Gefahrgutauflagen. Unter diesen Voraussetzungen lässt sich ein Distributionsnetz für bi-ION schnell und unkompliziert aufbauen. Möglich ist auch eine Integration des bereits existierenden Tankstellennetzes. Denn bestehende Zapfsysteme sind mit einigen Modifikationen auch für bi-ION nutzbar.

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