Die Elektromobilität steckt im Innovationsstau fest. Für die zwei Grundprobleme mangelnde Reichweite und unzureichende Ladeinfrastruktur gibt es momentan keine kurzfristigen Lösungen. Unbemerkt von Öffentlichkeit und Industrie haben ein erfinderischer Querdenker und sein Team vor fünf Jahren begonnen, eine Lösung für diese Probleme zu entwickeln. Sie heißt iOLS, und sie ist so genial einfach, dass man sich fragen muss, warum sie erst jetzt umgesetzt wurde.

Paris im Jahr 1900: Als die Weltausstellung ihre Pforten öffnet, richten sich alle Blicke himmelwärts, der eleganten Konstruktion des Eiffelturms folgend. Der Stahl gab dem Hochbau damals ungeahnte neue Möglichkeiten. Dass Gleiches auch auf die Elektromobilität zutraf, daran erinnert sich heute kaum noch jemand. Denn im Schatten des Turms stellten Ferdinand Porsche und Jakob Lohner das erste Automobil mit Elektroantrieb vor. Trotz der seitdem dahingegangenen stolzen 117 Jahre für mögliche Weiterentwicklungen ist die individuelle elektrische Mobilität bis heute ihre Kinderkrankheiten nicht losgeworden.

Die angegebenen Reichweiten der Hersteller von bis zu 500 Kilometern sind ähnlich seriös wie die Abgaswerte von Dieselfahrzeugen. Der Ausbau der Ladeinfrastruktur läuft schleppend. Wichtige Fragen wie Robustheit und Ladezeiten sind für ein flächendeckendes eTankstellennetz noch ungelöst. Dazu kommt der immer noch hohe Preis der eAutos, trotz beginnender Massenproduktion.

Karl Salzmann (61) will der E-Mobilität endlich zum Durchbruch verhelfen.

Karl Salzmann (61) will der E-Mobilität endlich zum Durchbruch verhelfen.

Um wenigstens das Reichweitenproblem in den Griff zu bekommen, rüsten die Hersteller ihre eMobile mit immer größeren Batterien aus. Mit allen Folgen für die Umwelt, die die Rohstoffgewinnung und Herstellung dieser Riesenspeicher verursachen. Bis zu 100 Kilowattstunden Energie stecken heute in den riesigen, aber immer noch recht ineffizienten Akkumulatoren.

So sieht ein komplett neu erdachtes Auto aus: das iMC-Chassis.

Immer größere Akkus sind für den Freigeist Karl Salzmann, Meister für Karosserie- und Fahrzeugtechnik, der völlig falsche Weg. Für ihn muss die saubere Mobilität der Zukunft schlank und elegant sein. „Wenn das Akku-Problem nicht zu knacken ist, muss es andere Wege geben“, davon war Salzmann schon vor fünf Jahren überzeugt. Er baute ein Team auf und investierte Gedanken und Mühen in ein System, das die Batterien einfach während der Fahrt nachladen sollten. Und er hat es geschafft! Sein Intelligent Onboard Loading System, kurz iOLS, macht heute genau das.

Das Aufladen während der Fahrt löst alle heutigen Probleme der Elektromobilität. iOLS ist der technologische Befreiungsschlag, der der E-Mobilität den langersehnten Durchbruch beschert. Bis dahin war es jedoch ein weiter und teilweise steiniger Weg. Das iOLS-System besteht aus unterschiedlichen Komponenten, die Salzmann und sein Team erst in ein harmonisches Zusammenspiel bringen mussten.

Endlos-Energie: Das iMC-eAuto lädt während der Fahrt nach

Endlos-Energie: Das iMC-eAuto lädt während der Fahrt nach

Dirigent der kinematischen Bewegungen

Die Initialzündung für die Entwicklung von iOLS war, wie so oft bei genialen Erfindungen, ein Geistesblitz gepaart mit der Übertragung schon bekannten Wissens auf ein anderes, ebenfalls schon bekanntes Technologiefeld. In diesem Fall kamen diese Faktoren bei der Konstruktion eines organisch intuitiven 3D-Gelenks zusammen. Dieses konnte die Kräfte, die das eigene Gewicht auslöst, selbstständig für eine Lagekorrektur nutzen. Als Meister der Fahrzeugtechnik kam Salzmann der Gedanke, dieses Wirkprinzip der „potenziellen Lageenergie“ in einem mobilen Fahrwerk einzusetzen. Dort wo früher die Federung eines Autos die Energie einfach „wegpufferte“, nutzt iOLS heute mit einem dualen Hebelgetriebe genau diese kleinen Hebe- und Senkbewegungen des Fahrzeugs, die bei jeder Geschwindigkeit und auf jedem Untergrund in ausreichender Stärke und Anzahl vorkommen. Das Getriebe übersetzt einen Millimeter vertikale Bewegung in einen Zentimeter horizontale Bewegung. Da nach dem Rauf auch immer wieder das Runter folgt, steht der elektrischen Komponente des Systems die Energie aus zwei Zentimetern Bewegung zur Verfügung.

So fing es an. Original Skizze einer Komponente des iOLS-Systems aus den ersten Tagen der Entwicklung.

So fing es an. Original Skizze einer Komponente des iOLS-Systems aus den ersten Tagen der Entwicklung.

iOLS löst Probleme

Das Problem der heutigen Batterien für eAutos ist deren geringe Energiedichte, d. h., wie viel Leistung in ein Kilogramm Gewicht oder ein Liter Volumen „passt“. Zur Speicherung einer Kilowattstunde benötigt die aktuelle Lithium-Ionen-Technologie etwa 8 Kilogramm und 5 Liter Bauraum und kostet dabei 200 Euro. Für ein Tesla Model S mit 100-kWh-Akkumulator bedeutet dies:

• 800 Kilogramm Gewicht
• 500 Liter Volumen
• bei Kosten von 20.000 Euro

Durch die kontinuierliche Aufladung mit der iOLS-Technologie halbieren sich diese Werte. Dazu kommen die entsprechend positiven Folgen für die Umwelt durch halbierte Ressourcengewinnung und dementsprechend geringeren Aufwand bei Herstellung und Entsorgung alter Batterien.

Vorbild Natur: Zitteraal macht Energie elektrisch

Aus der Bewegungsenergie muss natürlich elektrische Energie werden. Hier hat sich der Erfinder aus dem Taunus von der Natur inspirieren lassen, genauer gesagt vom Zitteraal. Dessen stromerzeugende Organe, die Elektrozyten, liefern jeweils eine sehr geringe Spannung. Das Tier besitzt aber 5.000 bis 6.000 davon. Mit hoher Effizienz sammelt der Aal diese Spannungsimpulse und gibt sie, in Reihe wie auch parallel geschaltet, konzentriert ab. So entsteht ein Strom-Impuls von etwa 900 Volt.

Künstlerische Darstellung eines Vorbilds: der Zitteraal.

Künstlerische Darstellung eines Vorbilds: der Zitteraal.

Dieses Funktionsprinzip ahmt iOLS mit Kupferspulen und Magneten nach. Die röhrenförmigen Elemente nennt Salzmann „Organic Electric Eels“. Für einen Mittelklassewagen sieht er 32 davon vor. Sie erzeugen 135.000 Spannungsimpulse pro Sekunde, die sich genau wie beim Zitteraal und mit ähnlicher Effizienz entladen. Gleichgerichtet werden die Impulse über eine spezielle digital-binäre Leistungselektronik in Kondensatoren eingespeist und der Batterie in der richtigen Spannung zugeführt. Damit wird aus kleinen Unebenheiten auf der Straße elektrischer Strom, der die Batterie kontinuierlich auflädt.

Berlin – Paris – elektrisch und nonstop

Über die Anzahl der eingesetzten „mechanischen Aale“ ist das Nachladesystem einfach skalierbar. Das ermöglicht der schon gegründeten iOLS GmbH eine behutsame Markteinführung. Der erste Meilenstein, der in der Öffentlichkeit für Furore sorgen dürfte, ist kein Auto, sondern ein Fahrrad. Im Frühjahr des kommenden Jahres wird das erste, in Kooperation mit einem namhaften eBike-Hersteller entwickelte iOLS-Fahrrad eine rein elektrische Fahrt von 300 Kilometern absolvieren. Dies entspräche dann in etwa einer Verdopplung der Reichweite im Vergleich zum bisherigen Stands der Technik.
Die wirklich heiße Phase beginnt Mitte 2018. „Wir haben einen ganz normalen Renault ZOE mit unserer iOLS-Technologie ausgerüstet. Damit fahren wir ohne Zwischenstopps von Berlin bis nach Paris“, erläutert Karl Salzmann mit bescheidenem Stolz. „Ein Kleinwagen, zwei Personen, 1.027 Kilometer – danach wird die Welt der Elektromobilität eine andere sein!“ Um die Fahrt möglichst realistisch zu gestalten, wird Salzmann in einem älteren Modell des ZOE sitzen, das noch über den kleinen 22-kWh-Akkumulator verfügt. „Mehr brauchen wir nicht, wenn wir iOLS mit an Bord haben“, sagt er und lächelt verschmitzt. Doch noch bevor die Fahrt losgeht, hat er das iOLS-System zu Ende gedacht und um eine weitere entscheidende Komponente erweitert.

Auch das iOLS-E-Bike bezieht seine Energie aus der Federung.

Auch das iOLS-E-Bike bezieht seine Energie aus der Federung.

Wer selbst neu denkt, hat alle Freiheiten

Karl Salzmann, 61, hat die Karosserie- und Fahrzeugtechnik von der Pike auf gelernt, und das iOLS erfordert bauliche Veränderungen an einem Automobil. Was liegt da näher, als selbst eine Fahrzeugplattform zu entwickeln, die optimal auf das iOLS-System abgestimmt ist? „Unser iMC-Chassis ist universal variabel konstruiert. So lässt sich schnell an unterschiedliche Fahrzeuggrößen vom Kleinwagen bis hin zum großen SUV anpassen,“ erklärt der Freigeist. iMC steht für „Intelligent Modular Chassis“ – und genau das ist es auch.

Fast startklar: der Prototyp eines eAutos mit iOLS-System.

Fast startklar: der Prototyp eines eAutos mit iOLS-System.

Platzsparende Effizienz: iOLS im Heck eines Renault ZOE.

Platzsparende Effizienz: iOLS im Heck eines Renault ZOE.

Safety first!

iMC und iOLS gehen eine Symbiose ein. Das Ladesystem ist platzsparend im Boden integriert, und das Chassis in Schalenbauweise nutzt die neuen Freiheiten, die aus der viel kleineren Batterie entstehen. Der für Salzmann und sein Team wichtigste Aspekt beim iMC war aber nicht die Integration der Technologien, sondern die Sicherheit. „Nur was wirklich sicher ist, kann auf Dauer am Markt bestehen“, ist Salzmann überzeugt. Die Brand- und Schmorgefahr durch Überhitzung herkömmlicher Batterien kann auch er nicht beseitigen, aber stark eingedämmt hat er sie doch. Die Akkus stecken alle gut gepanzert in einem Tunnel in der Mitte des Chassis. Bei Bedarf ermöglicht ein Schiebesystem ihre einfache Entnahme über den Kofferraum. Der Tunnel verfügt über eine Klimatik, die den Fahrtwind zur Kühlung nutzt. Bei Gefahr beginnen die Vakuumpumpen des ausgeklügelten Sicherheitssystems damit, die Luft aus dem Akkuraum zu saugen – kein Sauerstoff, kein Brand! Das iMC ruft automatisch die Feuerwehr, die über einen speziellen Anschluss den Brandherd separat löschen kann, ohne das Fahrzeug zu beschädigen.

Auf all dies kommt nur, wer wirklich selber Neues ersinnt und nicht durch Abschauen lernt. Es braucht unkonventionelle Denker, die Bestehendes infrage stellen und sich nicht von klassischen Konventionen bremsen lassen. iOLS, gerade in Kombination mit iMC, ist einer der Schlüssel zur sicheren und sauberen Mobilität der Zukunft.

Facts-Check

iOLS-Anlagen

  • Rein elektrische Reichweiten von über 1.500 Kilometern.
  • Geringe Herstellungs- und Installationskosten von etwa 70 Euro pro kW.
  • iOLS-Anlagen arbeiten geräuschlos und sind wartungsfrei.
  • Nachrüstung herkömmlicher Fahrzeuge ist einfach möglich.
  • 35–50 Prozent kleinere Lithium-Ionen-Batteriekapazitäten sowie die damit einhergehende Gewichtsersparnis und verringerte Umweltbelastung bei der Herstellung der Auto-Akkus.
  • iOLS ist einfach skalierbar und so in jedem Fahrzeugtyp vom Fahrrad bis zum Frachter einsetzbar.
  • iOLS arbeitet permanent während der Bewegung. Durch die zusätzliche Ladung erhöht sich die Unabhängigkeit von der zurzeit ohnehin noch unzureichenden Ladeinfrastruktur.

Text: Christian Höher