Gemäß einer Anfang 2014 veröffentlichen Studie des Fraunhofer-Instituts für System und Innovationsforschung ISI zu „Markthochlaufszenarien für Elektrofahrzeuge“ wurde der Frage nachgegangen, welcher Marktanteil an Elektrofahrzeugen bis zum Jahr 2020 zu erwarten sei.
Es wurde ausgeführt, dass es zwar eine hohe Unsicherheit beim Markthochlauf von Elektrofahrzeugen gäbe, da dieser stark von externen Rahmenbedingungen wie der Batterie-, Rohöl- und Strompreisentwicklung abhinge, eine Zahl von einer Million Elektroautos aber unter günstigen Bedingungen auch ohne Kaufförderung möglich erscheine. Selbst unter ungünstigen Rahmenbedingungen, wurde prognostiziert, könnte bis 2020 eine nennenswerte Zahl von Elektrofahrzeugen von 150.000 bis 200.000 Exemplaren in den Markt kommen.
Eine Besonderheit des Elektroantriebs bietet sich aufgrund seiner Konzeptimmanenz dadurch an, dass derartige Fahrzeuge nicht grundsätzlich nur den Antrieb durch einen einzigen Motor nutzen können, sondern den Antrieb direkt über die einzelnen Radnaben ermöglichen. Radnabenmotoren kamen bereits im 20. Jahrhundert in Elektrofahrzeugen zum Einsatz. Schon Ferdinand Porsche rüstete ein Elektroauto für die Weltausstellung im Jahr 1900 mit lenkbaren Radnabenmotoren aus. Zu Beginn des zweiten Jahrzehnts dieses Jahrhunderts wurden im Bereich von Forschung und Entwicklung mehrere Prototypen für leistungsfähige Elektroautos mit Direktantrieb vorgestellt.
Hauptvorteil von Elektroradnabenmotoren ist der Wegfall des klassischen Antriebsstrangs von Antriebskonzepten mit zentralem Motor. Dessen Übertragungsverluste durch Komponenten wie (Schalt-)Getriebe, Kardanwelle, Differentialgetriebe und Antriebswellen bergen Potenziale zur Wirkungsgradsteigerung des gesamten Antriebssystems. Weiterhin bieten Antriebskonzepte mit Radnabenmotoren unter anderem wegen reduzierter Drehträgheit des Antriebsstrangs und der viel prompteren Regelung des Antriebsmoments eine wesentlich verbesserte Dynamik, die beispielsweise für Fahrsicherheitssysteme und die Fahrdynamikregelung genutzt werden kann.
Die „klassische“ Antriebstechnologie von Elektroautos ist die mit zentralem Motor. Der Ladevorgang kann wie folgt umrissen werden. Die Ladezeit hängt nicht nur von der Kapazität der Traktionsbatterie, sondern auch von der Ladetechnik und des zur Aufladung verwendeten Stromanschlusses ab. So steht zum Beispiel der Standardladevorgang zur Verfügung, wobei die Elektroautos mit ihren eingebauten Bordladegeräten an einer herkömmlichen Schuko-Steckdose mit 230-Volt-Haushaltsspannung aufgeladen werden. Zum Übertragen größerer Leistungen und damit zum Erzielen kürzerer Ladezeiten, steht in Europa das 400-Volt-Netz mit Dreiphasenwechselstrom (Kraft- oder Drehstrom) zur Verfügung. Gleichstrom-Schnellladung kann von den Herstellern in den Elektroautos bereits implementiert werden. Hierbei wird die teure Ladetechnik in die Stromtankstelle integriert und die Traktionsbatterie direkt mit angepasst starkem Gleichstrom aufgeladen. Die Gleichstromladetechnik bietet den Vorteil der Schnellladung, ohne in jedes Fahrzeug teure Ladetechnik integrieren zu müssen.
Die Entwicklung und der Einsatz von Elektroautos lassen sich grob unterteilen in Industriefahrzeuge, neu entwickelte Elektroautos, Elektroautos als Anpassung von Serienfahrzeugen und Elektroautos als Umbauten von Serienfahrzeugen. Bei den Industriefahrzeugen handelt es sich zumeist um elektrische Lastkarren und automobile Flurfördergeräte, die in vielen gewerblichen Bereichen, meist außerhalb des allgemeinen Straßenverkehrs oder innerhalb von Gebäuden fahren. Neu entwickelte Elektroautos betreffen Fahrzeuge, für die es keine Ausführungen mit konventionellem Antrieb gibt und bei denen daher keine konstruktiven Kompromisse eingegangen werden müssen. Das Fahrzeugspektrum umfasst Studien und Experimentalfahrzeuge als Prototypen, die mittels modernster Technik akzeptable Reichweiten beziehungsweise Höchstleistungen bei Geschwindigkeit und Beschleunigung erreichen. Stadtfahrzeuge wie Leichtelektromobile schließen die Lücke zwischen Roller und Auto. Es sind kompakte, leichte Fahrzeuge, die sparsam mit Energie umgehen und typischerweise im Alltag etwa 4 bis 10 Kilowattstunden elektrische Energie für eine Strecke von 100 Kilometern benötigen. Für eine Geschwindigkeit von mehr als 80 Kilometern pro Stunde werden autobahntaugliche Elektroautos angeboten und in beachtlichen Stückzahlen auf dem Pkw-Markt geordert. Mehrere große Automobilfirmen beschritten den Weg der Herstellung von Elektroautos als Anpassungen von Serienfahrzeugen an die Anforderungen eines Elektroantriebs. Derartige Fahrzeuge im Alltagseinsatz benötigen typischerweise etwa 12 bis 20 Kilowattstunden elektrische Energie für eine Strecke von 100 Kilometern. Bei den Elektroautos als Umbauten von Serienfahrzeugen mit Verbrennungsmotor wird entweder ein in Serie gefertigter neuer Antriebsstrang verbaut oder es wird über eine Adapterplatte der Elektromotor an das serienmäßige Schaltgetriebe angeflanscht. Anstelle von Kraftstofftank und auch oft Reserverad wird die Traktionsbatterie verbaut. Sportliche Elektroautos mit hohen Fahrleistungen von deutlich über 200 Kilometern pro Stunde und Reichweiten von etwa 500 Kilometern, das heißt, vergleichbar zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, sind im oberen Preissegment angesiedelt.
Fahrzeuge mit supraleitenden Motorelementen benötigen natürlich entsprechende Kühlungen. Im Falle von Hochtemperatursupraleitern genügt zur Erzeugung des supraleitenden Zustands flüssiger Stickstoff, der bei minus 196 Grad Celsius siedet. Flüssigstickstoff wird industriell in großen Mengen zusammen mit Flüssigsauerstoff durch fraktionierte Destillation von flüssiger Luft hergestellt. Ausreichend isoliert von der Umgebungswärme kann Flüssigstickstoff in Isolierbehältern aufbewahrt und transportiert werden. Flüssigstickstoff ist somit eine kompakte und einfach zu transportierende Quelle von Stickstoffgas.
Seit Beginn des zweiten Jahrzehnts des dritten Jahrtausends beschäftigten sich Firmen mit der Entwicklung von Antrieben auf Supraleiterbasis. Anfangs beschäftigten sich die Hersteller vor allem mit Motoren, deren Rotor supraleitend ausgelegt war, denn durch ihn fließt Gleichstrom. Doch man erkannte, dass es Vorteile bringt, den Stator zu kühlen. Es stellte sich heraus, dass die befürchteten AC-Verluste gering blieben. Um das Verhalten von Autokarosserien zu testen, setzen sie die Hersteller auf Teststände. Alles, was sich im Bereich der Karosserie dreht, übernehmen Elektromotoren.
Unter anderem wurde ein Typ konzipiert, dessen Stator supraleitend ausgelegt ist. Zuvor wurden vor allem Motoren entwickelt, deren Rotoren gekühlt wurden. Ein erster 575-Newtonmeter-Motor mit 40 Kilowatt zeigte, dass die Kraftdichte um den Faktor zwei höher als bei konventionellen Motoren liegt. Bei gleicher Leistung verringert sich das Gewicht um 40 bis 60 Prozent, der Wirkungsgrad liegt bei 99,7 Prozent. Die Drähte der zweiten Generation werden dabei auf minus 196 Grad Celsius gekühlt. Als das einzige gravierende Problem, das es zu überwinden galt, stellte sich die Kryotechnik heraus. Der für die Kühlung erforderliche Aufwand stellte sich als beträchtlich heraus. Er liegt um den Faktor drei höher als für den Motor selbst. Die Speicherung von großen Strommengen in supraleitenden Spulen, wie in der Medizintechnik bereits praktiziert, wäre die Erfüllung von Träumen vieler Technologen. Hierzu sind Supraleiter, die statt mit Helium mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden können, potenzielle Kandidaten.
Wenn es gelänge, HTSL-Generatoren, die für die zur Verfügung stehenden Raummaße entsprechend miniaturisiert angepasst sind, zu entwickeln und zur Serie zu führen, könnte der Automobilsektor hiervon sprungartig profitieren. Doch bis es so weit ist, könnte es noch der Vergabe des einen oder anderen Physiknobelpreises für hierzu erforderliche Entdeckungen bedürfen.
Das Thema Elektromobilität, so wie es öffentlich diskutiert wurde, ließ mir in den Jahren ab 2015 keine Ruhe. Um ein Gedankenmodell vor dem Hintergrund meiner wissenschaftlichen und industriellen Tätigkeiten hinsichtlich möglicher Anwendungen der Koexistenz von Supraleitung und Ferromagnetismus, wie ich sie in meiner Dissertation aus dem Jahre 1982 vorgestellt hatte, zu erstellen, befasste ich mich detailliert mit der Idee der Machbarkeit eines supraleitenden Elektrofahrzeugs und seiner Realisierungspotenziale. Mir war nämlich aufgefallen, dass es eine Reihe von Veröffentlichungen gab, die sich auf supraleitende Elemente, die meines Erachtens nach geeignet erschienen, konzentrierten, auf denen aufbauend ich meine Idee eines supraleitenden Elektroautos konzipieren konnte.
Es lagen Berichte über die Realisierung von Elektromotoren mit Hochtemperatursupraleitern für Leistungen bis zu einigen Hundert PS vor. Kühlsysteme für flüssigen Stickstoff waren ebenfalls Stand
