Gehören Ladestationen für Elektrofahrzeuge bald schon der Vergangenheit an?
Medium – The Infinite Universe
Will EV charging stations become a thing of the past?
Gregory Daigle
16. September 2023
Wenn sich eine für Ende Oktober in Italien geplante Demonstration als erfolgreich erweist, könnten die derzeit geplanten Netze öffentlicher Ladestationen für Elektrofahrzeuge sich schon bald als überflüssige Infrastruktur zeigen. Bei dieser Demonstration soll eine neue Technologie vorgestellt werden, mit deren Hilfe die Batterien von Elektrofahrzeugen während der Fahrt aufgeladen werden können, ohne dass dazu zusätzliche Brennstoffzellen oder in die Fahrzeugkarosserie integrierte Solarzellen benötigt würden. Diese Technologie, welche in ein Elektrofahrzeug als integraler Bestandteil seines Antriebssystems eingebaut wird, könnte das stetig wachsende Netz von Ladestationen obsolet machen, die Attraktivität von Plug-in-Hybridfahrzeugen verringern und die Umstellung auf vollelektrische Fahrzeuge beschleunigen, da sie die Furcht vor einem zu niedrigen Ladezustand der Batterien während langer Fahrten nimmt.
Anfang dieses Monats war in der New York Times ein Artikel zu lesen, in dem die Strategie von Toyota, sich auch weiterhin auf Hybridfahrzeuge zu konzentrieren, in Frage gestellt wird: „Der Absatz von vollelektrischen Fahrzeugen wächst schneller als derjenige von Hybriden. Einige Analysten sagen jedoch voraus, dass die Verkäufe von Hybriden in die Höhe schnellen werden, weil potenzielle Käufer von Elektrofahrzeugen befürchten, dass sich das öffentliche Ladenetz als unzureichend und unzuverlässig erweisen wird.“ Sollte die geplante Demonstration auf einer Rennstrecke erfolgreich verlaufen, könnte diese Sorge vollständig ausgeräumt werden.
Bei der besagten Technologie handelt es sich um den E-Cat (was für „Energy Catalyzer“ steht), der von dem Italiener Andrea Rossi erfunden wurde. In seiner aktuellen Version wird er als E-Cat SKLep bezeichnet (dabei steht das „SK“ für Rossis Mitarbeiter, den Physiker Sven Kullander, das „L“ für die Muttergesellschaft Leonardo Corporation und das „ep“ für elektrische Energie). Die Entwicklung des E-Cat hat über die letzten 12 Jahre zahlreiche Konfigurationen durchlaufen, von kleinen wärmeerzeugenden Geräten über große wärmeerzeugende Kraftwerke in Containergröße bis hin zur heutigen kleinen stromerzeugenden Einheit, die Berichten zufolge eine Gleichspannung von 1 bis 12 Volt bei einer Spitzenleistung von 10 Watt erzeugt. Mit seinen 30 Gramm und etwa der Hälfte des Volumens einer D-Zellen-Batterie beträgt die geschätzte Energiekapazität etwa 1000 kWh während einer voraussichtlichen Lebensdauer von 100 000 Stunden. Wie bei den Batteriepaketen für Elektrofahrzeuge würde eine Anordnung derartiger Einheiten (die im Zuge des Zusammenbaus zu einem Paket noch weiter verkleinert werden könnten) in das Antriebssystem eines Elektrofahrzeuges integriert werden, um die Batterien während der Fahrt aufzuladen.
Über Jahrzehnte durchgeführte Experimente
Im Jahr 1996 gründete Dr. Rossi die Leonardo Corporation, um den E-Cat einer kommerziellen Nutzung zuzuführen. Von Anbeginn seiner Tätigkeit hat Rossi mit einigen der angesehensten Physiker Italiens zusammengearbeitet, wie etwa mit Professor Sergio Focardi von der Fakultät für Mathematik, Physik und Naturwissenschaften der Universität Bologna in Italien, der das italienische Nationale Institut für Kernphysik leitete. In einem Interview aus dem Jahr 2011 erklärte Dr. Edmund Storms, ein Nuklearchemiker, der mehr als 30 Jahre lang am Los Alamos National Laboratory gearbeitet hat, über Rossi und dessen Zusammenarbeit mit Focardi: „Sie [Rossi und Focardi] haben einen Weg gefunden, den Effekt auf ein Niveau zu verstärken, welches diesen als industrielle Energiequelle attraktiv werden lässt“.
Das ursprüngliche Ziel von Rossi bestand eigentlich darin, die Erforschung von Experimenten im Bereich der Reaktoren für die „Kalte Fusion“ voranzutreiben, bei denen es zur Erzeugung von Wärme kommt. Obwohl viele Unternehmen (darunter auch Google) die Kalte Fusion trotz des negativen Medienechos, welches von dieser 1989 ausgelöst wurde, weiterverfolgen, ist heute weitestgehend anerkannt, dass die erzeugte Wärme höchstwahrscheinlich nicht auf eine Fusion, sondern auf eine Form der Niederenergetischen Kernreaktionen (LENR) zurückzuführen ist, bei der die Freisetzung von Energie durch eine Isotopieverschiebung in den Reaktanten Nickelmetall und Lithiumhydrid verursacht wird. Allerdings vertritt Rossi die Ansicht, mit der neuesten Generation des E-Cat die Grenzen von LENR überschritten zu haben und eine viel grundlegendere Art von direkter Stromerzeugung zu nutzen, welche auch als Wasserstoff-Metall-Plasma-Erzeugung bekannt geworden ist.
Worin besteht nun diese neue Energiequelle? Rossi geht davon aus, dass sie auf die Bildung von dichten Clustern aus exotischen Elektronen zurückzuführen ist, wie sie bei langreichweitigen Teilchenwechselwirkungen entstehen, welche im Pikometermaßstab stattfinden. In der theoretischen Abhandlung „E-Cat SK and long-range particle interactions“ (in Deutsch), die Rossi gemeinsam mit dem verstorbenen Physiker Sven Kullander, einem emeritierten Professor für Hochenergiephysik an der schwedischen Universität Uppsala, verfasst hat, werden die Grundlagen für den sogenannten „Rossi-Effekt“ beschrieben. Bei der SK-Serie konzentrierte sich Rossi zum ersten Mal auf diese von einem Plasma ausgelösten Quanteneffekte zweiter und dritter Ordnung, die der theoretische Physiker David Bohm bereits vor fünfzig Jahren mit dem sogenannten Aharonov-Bohm-Effekt vorhergesagt hatte. Rossi vertrat die Ansicht, dass es sich bei der plasmabasierten Reaktion nicht um ein nukleares Phänomen handelt, sondern eher um eine Art von Pikochemie, die sich zwischen der nuklearen und der atomaren Skala vollzieht und Cluster kohärenter Elektronen hervorbringt, welche eine Energie erzeugen, die um viele Größenordnungen über der von chemischen Reaktionen liegt. Hierzu hat Rossi einige mögliche, sich nicht gegenseitig ausschließende Mechanismen vorgeschlagen, darunter die Casimir-Kräfte, auch wenn seine Datenblätter zu diesem Gerät immer noch auf die Verwendung von Nickel und Lithium als Katalysatoren verweisen, welche zum Einsatz kommen, um die Fluktuationen des Quantenvakuums aus der (... okay, jetzt spreche ich es aus: ...) Nullpunktsenergie zu nutzen.
Der Weg von LENR zur Vakuumenergie
Und wenn Sie dies noch nicht dazu gebracht hat wegzuklicken, dann möchte ich Ihnen verraten, dass es in den mehr als zwei Jahrzehnten der Entwicklung von LENR bis hin zur Vakuumenergie als der Grundlage für jene anomale Energie bereits zahlreiche Testversuche mit dem E-Cat gegeben hat. Eine erste kommerzielle E-Cat-Anlage, ein 1-MW-Wärmekraftwerk in Bologna, wurde von Andrea Rossi bereits am 28. Oktober 2011 in Betrieb genommen. Im Oktober 2014 wurde von einem Forscherteam der Universität Uppsala ein Bericht veröffentlicht, der von einem E-Cat-Reaktor handelt, der während eines 31-tägigen Experimentes im Februar und März 2014 in Lugano in der Schweiz in Betrieb war. Das Team berichtet davon, dass der Reaktor mehr als doppelt so viel Energie erzeugt hat, wie ihm zugeführt wurde, und dass die Analysen im Laufe des Versuches gezeigt haben, dass sich die Isotopenzusammensetzung der im Brennstoff verwendeten Elemente erheblich verändert hat. Weitere Informationen zu diesem und zu weiteren aktuellen Tests finden Sie hier.
Am 25. August 2015 hat das Patent- und Markenamt der Vereinigten Staaten Rossi ein Patent für seine Erfindung erteilt, welche im Antrag als „Fluid Heater“ bezeichnet wurde. Am 27. Februar 2016 gab Andrea Rossi bekannt, dass der einjährige Test seiner 1-MW-E-Cat-Anlage abgeschlossen sei. Am 6. April 2016 gab die von Rossi gegründete Leonardo Corporation eine Pressemitteilung heraus, in der sie verkündete, dass die E-Cat-Anlage „mehr als das Sechsfache der von der Anlage verbrauchten Energie erzeugt hat, oftmals sogar mehr als das Fünfzigfache der im gleichen Zeitraum verbrauchten Energie.“
Bereits im August 2019 begann Rossi dann mit Tests an einem autarken Modul. Im November 2021 entwickelte Rossis Team seinen ersten E-Cat für die Stromerzeugung (E-Cat SKLep) und im März 2023 entwickelte Rossis Team eine Version des E-Cat, die keine externe Stromversorgung mehr benötigte, um ihren Betrieb zu initiieren, den sogenannten E-Cat SKLep SSM (für Self-Sustain Mode – Selbsttragender Modus). Anfang 2023 veröffentlichte Rossi die Leistungstests des SSM sowie ein Datenblatt und startete am 13. März einen Livestream seiner Energiezelle, wie diese ununterbrochen einen 12-V-LED-Honda-Motorradscheinwerfer mit 6000 K – 400 LM betreibt, der zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Artikels im September weiterhin in Betrieb war.
Im Laufe der Jahre wurde Rossi von jenen Vertretern aus dem Bereich der Physik der kondensierten Materie verspottet, die der Meinung sind, dass der mediale Schwerpunkt bei den neuen LENR-basierten Energiequellen liegen sollte und nicht bei Rossis E-Cat-Entwicklung. Sie verweisen dabei auf jene juristischen Probleme, mit denen sich Rossi in Italien konfrontiert sah, als er ein Biodiesel-Verfahren für die Lagerung, das Recycling und die Reinigung von Ölen entwickelt hatte, die damals als Sekundärrohstoffe eingestuft wurden, nach der Verabschiedung neuer Gesetze aber als Abfall galten – was Rossi de facto zu einem rechtswidrigen Umweltverschmutzer machte und ihm rückwirkend zusätzliche Steuerzahlungen auferlegte, für die er die Verantwortung zu übernehmen hatte. Daraufhin gab Rossi die Technologie seines Petroldragon-Verfahrens auf und übersiedelte in die Vereinigten Staaten, während sein Biodiesel-Verfahren in der Industrie noch eine ganze Zeit lang weiter verwendet wurde.
Die Demonstration
Im vergangenen März hatte Rossi Fragen aus der Öffentlichkeit zu seiner SSM-Technologie bezüglich des Aufladens der Batterien von Elektrofahrzeugen beantwortet. Dabei erklärte er, dass es möglich ist, mehrere Module des E-Cat SKLep SSM in Reihe zu schalten, um so eine höhere Eingangsspannung zum Aufladen der Batterien zu erhalten, und dass das System mit verschiedenen Lasten getestet wurde, sowohl mit ohmschen (elektrische Heizungen) als auch mit induktiven/kapazitiven Lasten (z. B. die Aufladung von Batterien, kleine Gleichstrommotoren, große Wechselstrommotoren).
Für die Liveübertragung der Demonstration auf der Rennstrecke plant er, zwei Elektrofahrzeuge im Abstand von einer halben Runde zueinander fahren zu lassen. Während das eine Fahrzeug mit einer zusätzlichen Anordnung aus E-Cat-Modulen ausgestattet sein wird, handelt es sich bei dem anderen Fahrzeug um ein serienmäßiges Elektrofahrzeug, das mit zusätzlichem Ballast versehen sein wird, um das Gewicht der beiden Fahrzeuge in der Weise zu regulieren, dass beide das gleiche Gewicht aufweisen. Nachdem das serienmäßige Elektrofahrzeug seine Batterieladung aufgebraucht haben wird, setzt das modifizierte Elektrofahrzeug seine Fahrt auf der Rennstrecke fort. Die Demonstration wird schätzungsweise 12 bis 14 Stunden andauern, also etliche Stunden länger, als das serienmäßige Elektrofahrzeug mit einer einzigen Batterieladung fahren kann. Am Ende der Demonstration wird ein unabhängiger Sachverständiger eine zertifizierte Messung der verbliebenen Batterieladungen vornehmen und die Batterien auch vorher und nachher einer Überprüfung unterziehen, um Manipulationen auszuschließen. Rossi geht davon aus, dass das modifizierte Fahrzeug bei dieser Überprüfung zeigen wird, dass es immer noch vollständig geladen ist.
Anwesend sein werden Professoren von der Universität La Sapienza in Rom sowie Reporter und Technologie-Blogger, darunter Frank Acland, Chronist des E-Cat und des Werdeganges von Rossi. Dr. Rossi hat noch nie Vorauszahlungen für Produktbestellungen akzeptiert (obwohl es einige kriminelle Websites gegeben hat, die in betrügerischer Absicht Vorauszahlungen entgegengenommen haben), und er geht davon aus, dass er sein Ziel von 1 Million Vorbestellungen für seine Geräte schon bald nach der Demonstration erreichen wird, um dann mit der Auslieferung beginnen zu können.
Rossi hat außerdem erwähnt, dass seine Module zu einem späteren Zeitpunkt aus dem Fahrzeug auch wieder ausgebaut werden könnten, um beispielsweise das Haus des Nutzers mit Strom zu versorgen, was eine interessante Ergänzung zu integrierten Heimbatteriesystemen wie Teslas Powerwall darstellen würde.
Für weitergehende Informationen zum Entwicklungsweg des E-Cat von Andrea Rossi siehe die Website E-Cat-World.
Der Autor: Gregory Daigle ist Professor für Industriedesign im Ruhestand, Dozent für Design Thinking, Unternehmer für MINT-Software, internationaler Blogger und Querdenker.