Elektrifizierung in allen Bereichen

Fossile Brennstoffe und der Verbrennungsmotor haben die Weltwirtschaft mehr als ein Jahrhundert lang angetrieben. Die Zukunft wird allerdings elektrifiziert sein. Die Welt hat sich ehrgeizige Ziele zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen gesetzt. Ingenieure arbeiten mit Hochdruck an der Vermarktung von elektrischen Alternativen zu den Fahrzeugen und Maschinen, die wir täglich benutzen.

Wir sehen diese „Elektrifizierung von allem“ überall dort, wo Menschen oder Güter in Bewegung sind – auf der Straße, auf der Schiene, auf dem Wasser und in der Luft, bis hin zu den Fabrik- oder Lagerhallen. Und während das grundlegende Konzept des Elektroantriebs in jeder Umgebung gilt, variieren spezifische technologische Fragen wie Batteriekapazität, Energieübertragung, Reichweite und Ladezeiten je nach Anwendung stark.

Dank der jahrzehntelangen Erfahrung von TE Connectivity in der elektrischen Verbindungstechnik und der Materialwissenschaft arbeiten wir an vorderster Front an der Lösung dieser Herausforderungen. Hier finden Sie einige Innovationen, die in den wichtigsten Branchen die elektrische Zukunft ermöglichen. 

Die Elektrifizierung ist der größte technologische Wandel in der Automobilbranche seit der Kommerzialisierung des Verbrennungsmotors – und er vollzieht sich unglaublich schnell. Der Absatz von Elektroautos für den Personenverkehr hat sich 2021 verdoppelt, da die Ingenieure weiterhin Größe, Gewicht und Leistung optimieren, um die Reichweite von Elektroautos zu erhöhen. Gleichzeitig verringern die Fortschritte im Bereich der Hochleistungsschnellladung und der Ausbau der Ladeinfrastruktur die Reichweitenangst der Autofahrer weiter.

Der nächste Schritt bei der Elektrifizierung des Transportwesens ist die Verbesserung der elektrischen Alternativen für schwere Nutzfahrzeuge wie Lastwagen und Busse. In diesem Bereich sind die technischen Herausforderungen größer. Eine höhere Batteriedichte für mehr Speicherkapazität und Leistung ist unerlässlich, um schwerere Lasten zu transportieren. Elektrobusse benötigen beispielsweise in etwa die fünffache Batteriekapazität eines durchschnittlichen Personen-EVs. Ein superschnelles Laden ist auch wichtig, um schnelle Umschlagzeiten zu ermöglichen. Diese werden benötigt, um die Planungen für Liefer- und Transportfahrzeuge einzuhalten.

Die Übertragung von mehr Energie vom Ladekabel auf die Batterie und innerhalb des Fahrzeugs erzeugt allerdings eine viel größere Hitze. Dadurch hat der Aspekt der Sicherheit in Nutzfahrzeugen eine besondere Wichtigkeit. Die Expertise von TE bei der Entwicklung von Hochleistungskomponenten und Kabelbaugruppen sowie unser Fokus auf fortschrittliche Materialien für eine bessere elektrische Leistung helfen der kommerziellen EV-Industrie, ihre Leistungsanforderungen zu erfüllen, ohne dabei Abstriche bei der Sicherheit und Zuverlässigkeit machen zu müssen. 

Anders als Autos sind Personenzüge seit mehr als einem Jahrhundert elektrifiziert. Doch selbst Länder mit etablierten elektrischen Schienennetzen streben nach Verbesserungen bei Geschwindigkeit und Effizienz, um moderne Hochgeschwindigkeitszüge zu ermöglichen.

Wir arbeiten mit Eisenbahnunternehmen zusammen, um die Größe, das Gewicht und das aerodynamische Profil von Zügen durch Komponenten wie unsere Flachdachlösungen zu verbessern, die den Luftwiderstand verringern und die Effizienz steigern. Gleichzeitig sorgen sie für mehr nutzbaren Raum innerhalb des Zuges.

Die aufkommende Technologie der batteriebetriebenen Tender ist für die Ausweitung des elektrischen Schienennetzes in Ländern, die noch mit einer älteren Diesel-Infrastruktur arbeiten, am vielversprechendsten. In Kalifornien werden bereits batterieelektrische Züge getestet, und die kontinuierliche Verbesserung von großen Batteriepacks und Schnellladelösungen wird es den Ländern ermöglichen, Dieseltender durch diese umweltfreundlicheren batteriebetriebenen Modelle zu ersetzen. Hierdurch entfallen die erheblichen Investitionen, die für die Entwicklung eines vollständig elektrifizierten Bahnsystems erforderlich sind.

Obwohl heute nur kleine, propellergetriebene Elektroflugzeuge verfügbar sind, hat die Luftfahrtbranche seit Jahren wichtige Schritte in Richtung Elektroflug unternommen. In der ersten Phase der Elektrifizierung von Flugzeugen wurden hydraulische und mechanische Systeme wie Flugsteuerung und Bremsen ersetzt, um Gewicht einzusparen und die Effizienz zu erhöhen. Jetzt testen die Hersteller Elektromotoren für das Rollen zu und von den Gates. Hybride Antriebssysteme, die die Treibstofftriebwerke für den Start und den Steigflug nutzen, aber für den Reiseflug auf effiziente Elektromotoren umschalten, werden ebenfalls getestet.

Ein vollständig elektrifizierter Antrieb ermöglicht elektrisch betriebene Senkrechtstarter und -landeflugzeuge (eVTOL). Es handelt sich um eine völlig neue Klasse von Kurzstreckenflugzeugen, die sich gut für Lufttaxidienste, automatisierte Frachtlieferungen und sogar persönliche Luftfahrzeuge eignen. Früher kannte man diese Technologie nur aus Filmen, heute konkurrieren mehrere Unternehmen darum, ihr Produkt als erstes auf den Markt zu bringen. Wir gehen davon aus, dass sie sich sehr schnell durchsetzen werden. Paris plant, eVTOL-Flugzeuge für den Transport zwischen den Austragungsorten der Olympischen Sommerspiele 2024 einzusetzen. Wahrscheinlich wird dieses Vorgehen ein öffentlichkeitswirksames Schaufenster für diese Technologie sein.

Das bedeutet, dass die Optimierung von Gewicht und Leistung auf dem eVTOL-Markt noch wichtiger ist, da die Betreiber die Flugzeit maximieren wollen. Zu dieser komplexen Gleichung kommt noch hinzu, dass eVTOL-Antriebsstränge vollständig redundant sein müssen: Eine leere Batterie mag in einem Auto eine Unannehmlichkeit sein – in einem Flugzeug ist sie ein großes Sicherheitsrisiko. Aus diesem Grund arbeitet TE mit den Herstellern von eVTOLs an der Entwicklung kleinerer, leichterer und zuverlässigerer Komponenten, um das Gewicht der Flugzeuge zu reduzieren und die Effizienz zu steigern, ohne dabei auf Redundanz zu verzichten. 

Im Vergleich zu Autos werden eVTOLs auch ein höheres Maß an Autonomie aufweisen und eine Reihe von Sensoren benötigen, die riesige Datenmengen generieren, um Flugzeuge sicher über die Städte zu leiten. Die Fortschritte von TE bei Hybridkabeln, die Strom und Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung über Glasfaser kombinieren, können Herstellern dabei helfen, ihren Bedarf an Bandbreite und Strom zu decken, ohne das Gewicht der Fahrzeuge zu erhöhen. 

Ein eher bodenständiger Übergang findet in Fabriken und Lagern statt, in denen industrielle Nutzer von traditionellen gasbetriebenen manuellen Fahrzeugen wie Gabelstaplern auf neue Geräte wie fahrerlose Transportsysteme (FTS) umsteigen. Obwohl kleinere Batterien die Anforderungen an Leistung und Reichweite dieser Fahrzeuge problemlos erfüllen können, besteht die größte Herausforderung darin, die Betriebszeit der Fahrzeuge aufrechtzuerhalten.

Gabelstapler und FTS müssen fast ununterbrochen arbeiten, um den heutigen Anforderungen in der Produktion und im Versand gerecht zu werden. Es ist daher keine praktikable Option, sie für längere Zeit an feste Ladestationen anzuschließen. Stattdessen erfordert die Elektrifizierung der Fertigungsindustrie eine neue, verteilte Infrastruktur, die ein schnelles Aufladen ermöglicht, z. B. überfahrbare Ladeanschlüsse, die strategisch auf dem Betriebsgelände verteilt sind. Wir unterstützen diese Art von Ladesystem, indem wir darüber nachdenken, was es für jede Komponente im elektrischen System des Fahrzeugs bedeutet. Ein Beispiel hierfür wäre der Bedarf an speziellen Ladeeingängen und Komponenten, die für eine hohe Betriebszeit sorgen.

Unabhängig von der Branche oder dem Endprodukt ist es wichtig, die richtigen Talente zu finden, um bahnbrechende Innovationen zu entwickeln, welche die Elektrifizierung von allem ermöglichen. Zusätzlich zu den traditionellen elektrischen, elektronischen und mechanischen Fähigkeiten müssen die Ingenieure in der Lage sein, Hochspannungssysteme zu entwerfen, die auch bei hohen Temperaturen in der Lage sind, zuverlässig zu arbeiten. Designer in allen Bereichen werden sich zunehmend auf Größe, Gewicht und Leistungsvariablen konzentrieren, die früher hauptsächlich auf die Luft- und Raumfahrt beschränkt waren. Da die Hersteller immer mehr Intelligenz und Automatisierung in fast jedes Produkt einbauen, werden Softwarekenntnisse weiterhin von hoher Bedeutung sein.

Diese neuen Möglichkeiten sind der Grund, warum es für Unternehmen wie TE so wichtig ist, über engagierte Mitarbeiter und starke Weiterbildungsprogramme zu verfügen, um in Sachen Technologie und Kundenorientierung auf dem neuesten Stand zu bleiben. Gemeinsam können wir die Innovationen liefern, die für die Verwirklichung einer elektrischen Zukunft erforderlich sind.