DIE GESCHICHTE DES ELEKTROMOTORS

Von den Anfängen bis zur Gegenwart

Von den Pferdekutschen, über erste experimentelle Schienenfahrzeuge bis hin zu den heutigen hochmodernen Elektroautos und industriellen Maschinen. Die Erforschung der Elektromobilität hat die Fortbewegung grundlegend verändert. Was viele dabei nicht wissen: Elektromotoren werden nun schon seit mehr als 200 Jahren erforscht und weiterentwickelt. In diesem Ratgeber möchten wir Ihnen einen Überblick über die spannenden und prägenden Innovationen in der Geschichte der Elektromobilität verschaffen – von den ersten Entwicklungen bis in unsere heutige Zeit.

Die Erfindung des Elektromotors

Die Frage, wer den Elektromotor wirklich erfunden hat, ist schwer zu beantworten. Weltweit arbeiteten viele Wissenschaftler gleichzeitig an der Aufgabe, die Entdeckungen im Gebiet der Elektromotoren voranzutreiben. Fast jeden Tag wurden neue Erkenntnisse gewonnen und alte wieder verworfen. Oft kam es zwischen den Erfindern auch zu Überschneidungen und unabhängig voneinander zu ähnlichen Ideen, da sie nichts voneinander wussten. Zum Teil bauten die Erkenntnisse auch aufeinander auf oder wurden von jemand anderes weitergeführt, sodass sich nicht genau bestimmen lässt, wer der wahre Erfinder des Elektromotors ist.

Die ersten Grundlagen für den Bau des Elektromotors legten Allessandro Volta mit der Erfindung der Batterie (um 1800), Hans Christian Oersted mit der Entdeckung von magnetischen Feldern aus elektrischem Strom (1819) und William Sturgeon mit dem Elektromagneten (1826).

Im Jahre 1821 knüpfte der britische Wissenschaftler Michael Faraday an das Prinzip des Elektromagnetismus, welches Oersted entdeckte, an und startete einen Versuchsaufbau. Bei diesem versetzte er einen Draht mithilfe von Elektromagnetismus in Rotation. Dieser Aufbau gilt heutzutage als einer der ersten Elektromotoren, denn alle folgenden Elektromotoren bauen auf diesem Prinzip auf – der Erzeugung von Rotation durch elektromagnetische Felder.

Der Gleichstrommotor

Nach vielen weiteren Jahren der Forschung und gescheiterten Versuchen entwickelte der britische Wissenschaftler William Sturgeon 1832 den ersten Kommutator-Gleichstrommotor, der Maschinen antreiben konnte. Jedoch war dieser aufgrund der hohen Batteriekosten für den Betrieb der Motoren noch nicht tauglich, wie sich herausstellte. Auch weitere Erfinder folgten Sturgeons Idee von der Entwicklung eines Gleichstrommotors, aber alle stießen letzten Endes auf die gleichen Batteriekostenprobleme. Da es zu dieser Zeit noch kein durchgehendes System zur Stromverteilung gab, konnte sich kein praktischer oder kommerzieller Nutzen für diese Motoren entwickeln.

Wer entwickelte den ersten praxistauglichen Elektromotor?

Im Jahr 1834 präsentierte der deutsch-russische Physiker und Ingenieur Hermann Jacobi den ersten rotierenden Elektromotor mit einer beachtlichen mechanischen Leistung von 220 Watt. Seinen Motor verbaute er 1838 in St. Petersburg in einem Boot, worin 12 Personen Platz fanden. Dies war die erste richtige und nachgewiesene Praxisanwendung eines Elektromotors.

Zeitgleich erfand der US-Amerikaner Thomas Davenport aus Vermont den ersten offiziellen batteriebetriebenen Gleichstromelektromotor und erhielt darauf ein Patent. Dieser war einer der ersten Elektromotoren, der genug Kraft aufwies, um eine größere Aufgabe zu erfüllen, was Davenport noch im selben Jahr bewies. Er entwickelte das erste elektrische Schienenfahrzeug, was einen Meilenstein in der Geschichte der Elektromobilität darstellte. Aufgrund dessen entschied sich die amerikanische Regierung dazu, diese Forschung zu unterstützen, wovon auch andere Erfinder profitierten. Somit waren die ersten Fahrzeuge, welche durch einen Elektromotor angetrieben wurden, Schienenfahrzeuge.

Der Durchbruch des Elektromotors

Um das Jahr 1838 waren die Grundlagen für einen elektromotorischen Antrieb bis hin zur Praxisanwendung entwickelt und bekannt. Den richtigen Durchbruch erlangte der Elektromotor im Jahr 1866 mit der Entwicklung der Dynamomaschine durch den deutschen Forscher Werner von Siemens. Seine Erfindung ermöglichte es erstmals, elektrische Energie in einem größeren Umfang zu erzeugen. Der Generator musste nur am Anfang an eine Batterie angeschlossen werden, um dann im Elektromagneten ein Magnetfeld zu erzeugen. Anschließend genügte ein Teil des erzeugten Stroms, um das Magnetfeld weiter zu verstärken. Dies geschah so lange, bis der Elektromagnet seine maximale Feldstärke erreicht hatte. Nach dem Ausschalten des Generators blieb ein ausreichend starkes Magnetfeld, welches für den nächsten Start genutzt werden konnte. Somit war die Dynamomaschine von Siemens die erste dauerhafte und wirtschaftliche Stromquelle.

Ende des 19. Jahrhunderts gelang dem Elektromotor dann endgültig der Durchbruch aufgrund einiger technischer Entwicklungen. In vielen Staaten wurden die ersten Elektronetze und Kraftwerke errichtet, was eine ausschlaggebende Voraussetzung für die Verwendung des Elektromotors darstellte.

Auswirkungen und Bedeutung der Erfindung

Mit dem dauerhaften Zugang zu elektrischer Energie verbreitete sich der Elektromotor im Handumdrehen. Diese Entwicklung der Elektrifizierung sowie der Fortschritt in der chemischen Industrie stellten die wichtigsten Schlüsselaspekte der zweiten industriellen Revolution dar. Öffentliche Pferdebahnen machten Platz für elektrische Straßenbahnen und in der Industrie ersetzten Elektromotoren zunehmend die Dampfmaschinen als Antriebsquelle unterschiedlichster Arbeitsmaschinen. Auch auf das Privatleben der Menschen hatte die Erfindung des Elektromotors viele Auswirkungen. Die Häuser der Bürger konnten dauerhaft mit Strom versorgt werden. Somit gab es neben elektrischem Licht auch eine Vielzahl anderer elektrischer Geräte, die ihnen die alltäglichen Aufgaben erleichterten und einen verbesserten Lebensstandard ermöglichten.

Das erste fahrende Elektroauto

Mit nur drei Rädern, einer maximalen Geschwindigkeit von 12 km/h und einer Reichweite von bis zu 16 Kilometern präsentierte der Franzose Gustave Trouvé 1881 das „Trouvé Tricycle“ auf der internationalen Elektrizitätsmesse. Das Fahrzeug auf drei Rädern gilt heutzutage als das erste Elektroauto. Streng genommen handelte es sich dabei aber eher um Dreirad, da ein Automobil laut Definition vier Räder haben muss. Das Trouvé Tricycle wurde mit Blei-Akkus betrieben, konnte aber auch mit einem Pedalantrieb weitergefahren werden, um nicht auf die kurze Laufzeit des Stroms begrenzt zu sein. Aufgrund der großen Begeisterung folgten schnell weitere Innovationen.

Die ersten Automobile orientierten sich bei dem Design oft an der Pferdekutsche und waren nicht darauf ausgelegt, mehrere Personen zu transportieren. Dies änderte sich mit dem Jahr 1888, als die deutsche Maschinenfabrik A. Flocken den ersten vierrädrigen PKW mit Elektroantrieb auf den Markt brachte. Der „Flocken Elektrowagen“ war mit einem Motor ausgestattet, welcher eine Leistung von 0,7 Kilowatt erreichen konnte. Dies war ein echter Meilenstein in der Geschichte der Elektromobilität und sorgte dafür, dass die Entwicklung weiter Fahrt aufnahm.

Wie Tesla und Ferraris die Zukunft der Elektromotoren prägten

In den 1880er Jahren forschten Nikola Tesla und Galileo Ferraris fast zeitgleich und unabhängig voneinander an derselben Erfindung – einem zweiphasigen Induktionsmotor. 1885 gelang es dann Ferraris, den ersten Induktionsmotor mit zwei Phasen zu bauen. Allerdings verwarf Ferraris seine Erfindung wieder und verlor das Interesse, da er annahm, dass diese Motoren niemals über einen Wirkungsgrad von 50 % kommen könnten. Da Tesla zu diesem Zeitpunkt nichts von der Erfindung wusste, entwickelte er kurze Zeit später seinen eigenen Induktionsmotor. Nach zwei weiteren Jahren der Forschung reichte Tesla 1887 schlussendlich die ersten Patente für sein Zweiphasen-Wechselstromsystem mit vier Leitungen ein. Dieses bestand aus einem Generator, einem Übertragungssystem und einem Mehrphasenmotor.

Die Arbeiten von Tesla und Ferraris im Bereich der Mehrphasenmotoren legten damit den ersten Grundstein für unsere heutigen Elektroautos, die allesamt mit mehrphasigen Drehstrom-Motoren angetrieben werden.

Aufschwung und Einbruch der Elektromobilität

Im letzten Jahrzehnt des 19. Jahrhunderts erreichte die Elektromobilität seine erste Blütezeit. Der Markt und die Nachfrage wuchsen und somit gründeten sich immer mehr Unternehmen, die auf die Entwicklung von E-Autos spezialisiert waren. Um 1900 boomte vor allem in den USA der E-Auto-Markt. Hier fuhren bereits rund 34.000 elektrisch betriebene Fahrzeuge auf den Straßen mit einer Reichweite von bis zu 100 km. Zwischen 1896 und 1939 produzierten weltweit über 500 Hersteller elektrische Fahrzeuge. Vorreiter bei der Produktion war zu dieser Zeit Ford mit ca. 78.000 Modellen. Der Aufschwung fand jedoch schnell sein Ende, als 1911 Charles Kettering einen elektrischen Anlasser entwickelte und damit das Starten der Verbrennungsmotoren revolutionierte. Zudem schafften Autos mit Benzinmotoren eine deutlich längere Strecke und die Erdölpreise machten das Fahren deutlich günstiger im Vergleich zum Elektroauto. So kam es, dass die Nachfrage nach Elektroautos immer weiter zurückging und sie bis 1990 fast völlig vom Markt verschwunden waren.

Die Verkehrswende in den letzten Jahrzehnten

Zum Ende des 20. Jahrhunderts kam eine neue globale Herausforderung hinzu: die Klimakrise. Die kontinuierlich steigenden Treibhausgasemissionen erforderten ein Umdenken in zahlreichen Industrien, vor allem in der Automobilbranche. Mit der wachsenden Nachfrage nach energiesparenden und umweltfreundlichen Fahrzeugen erlebten Elektroautos ein Revival. Die Forschung wurde vorangetrieben und der Markt für Elektrofahrzeuge hat sich in den letzten Jahrzehnten rasant weiterentwickelt. Elektrische Antriebsmotoren erreichten eine wettbewerbsfähige Leistung, wodurch schlussendlich die uns allen bekannte Verkehrswende eingeleitet wurde.

Der Elektromotor in der heutigen Zeit

Der Elektromotor ist aus der heutigen Zeit nicht mehr wegzudenken. Ob bei E-Fahrzeugen, bei modernen Produktionsprozessen oder größeren technischen Anlagen – Elektromotoren sind von zentraler Bedeutung für den umweltfreundlichen und effizienten Antrieb. Zudem tragen sie zur Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und zur Verringerung der Umweltverschmutzung bei. Durch ständige Verbesserungen und Innovationen in der Technologie werden Elektromotoren immer effizienter, die Energiekosten geringer und die Anwendungsbereiche immer vielfältiger. Diese Entwicklung trägt zu dem Ziel einer nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Zukunft bei.

Elektromotoren von MOTEG

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