Kangoo Be Bop Z.E.

Als einer der ersten Automobilhersteller testet Renault einen seriennahen Elektroauto-Prototypen ausführlich in der Praxis. Mit dem rein elektrisch angetriebenen Kangoo be bop Z.E. (Zero Emission) wird die Elektroauto-Zukunft schon jetzt probeweise Realität. Die breite Einführung von Serienfahrzeugen mit Elektroantrieb plant Renault für das Jahr 2011. Damit setzt die Renault-Nissan Allianz planmäßig ihre Gesamtstrategie um, zu den führenden Anbietern von emissionsfreien Fahrzeugen zu zählen.

Dieses Fahrzeug ist ein Prototyp. Es kann nicht gekauft werden!

Der Prototyp Kangoo be bop Z.E. wird von einem Elektromotor mit 44 kW/60 PS Leistung bei 12.000 1/min angetrieben. Die moderne Lithium-Ionen-Batterie verfügt über eine Kapazität von 15 kWh und ermöglicht im momentanen Entwicklungsstand eine Reichweite von 100 Kilometern. Zum Marktstart der ersten Serienfahrzeuge in rund 18 Monaten wird sich der Aktionsradius dank der Weiterentwicklung der Batterietechnologie auf rund 160 Kilometer vergrößern - ideal für den schadstofffreien Einsatz in dicht besiedelten Ballungsgebieten. Im Zuge früherer Erprobungsfahrten hat Renault festgestellt, dass viele Autofahrer sich erst an das neue Fahrgefühl eines Elektroautos gewöhnen müssen. Der lautlose Motor, das hohe Startdrehmoment und die kräftige lineare Beschleunigung erfordern eine angepasste Fahrweise. Deshalb will Renault jetzt mehr Autofahrern die Gelegenheit geben, erste Erfahrungen mit einem Elektroauto zu sammeln. Die dabei gewonnen Erkenntnisse werden in die weitere Entwicklung des Serienmodells einfließen, das wie alle Renault Modelle großzügige Platzverhältnisse, erstklassigen Fahrkomfort und höchste Sicherheit bieten wird.

Die Renault-Nissan Allianz hat sich bereits mehrfach zur breiten Einführung von Elektroautos verpflichtet. Anders als Modelle mit optimiertem Verbrennungsmotor oder Hybridantrieb stoßen reine Elektroautos im Fahrbetrieb keine Schadstoffe aus. Die Gesamtemission von Treibhausgasen, die durch die Produktion des Stroms entstehen, variiert jedoch signifikant - je nachdem, in welchem Land der Strom produziert wird und wie hoch der Anteil regenerativer Energie ist. Auch bei der "Well to wheel" Betrachtung (Gesamtemissionen einschließlich Energieerzeugung) ist der CO₂-Ausstoß eines Elektroautos deutlich geringer als bei allen anderen Antrieben.

Auf Basis des durchschnittlichen Energiemixes in Europa (mit großen Anteilen Kernenergie und Kohle) betragen die CO₂-Gesamtemissionen (inklusive Stromerzeugung) eines Elektroautos nur rund die Hälfte eines herkömmlichen Verbrennungsmotors. Werden Wind- und Wasserkraft oder Photovoltaik zur Stromerzeugung genutzt, sinken die Kohlendioxidemissionen auch in der Gesamtbetrachtung bis auf null. Weitere Vorteile lassen sich erzielen, wenn die Batterien nachts aufgeladen werden. In den Schwachlastzeiten wird heute oft noch zu viel Strom produziert, der mangels Speicherbatterie ungenutzt verschwendet wird. Das Elektroauto wäre hier der optimale Zwischenspeicher. Autofahrer würden anfangs zudem von den niedrigeren Nachtstromtarifen profitieren. Renault ist davon überzeugt, dass die breite Markteinführung von Elektroautos den Durchbruch in der nachhaltigen Mobilität ermöglicht und dauerhaft einen substanziellen Beitrag zur Umweltschonung leisten wird.

Renault sieht zum Elektroauto langfristig keine Alternative: Die Internationale Energie Agentur prognostiziert, dass der weltweite Energiebedarf bis zum Jahr 2030 um 45 Prozent steigen wird. Nur mit fossilen Energien ist dieses Wachstum weder ökonomisch noch ökologisch darstellbar. Um den Klimawandel aufzuhalten, wird zudem die Europäische Union bis 2012 erneut strengere Emissionsgrenzwerte vereinbaren. Renault und Nissan haben sich schon vor mehreren Jahren dazu verpflichtet, die CO2-Emissionen zu reduzieren, und dabei bereits große Fortschritte erzielt. Renault gehörte 2008 zu den Top drei Automobilherstellern in Europa, deren Fahrzeuge den niedrigsten CO₂-Ausstoß und den geringsten Kraftstoffverbrauch aufwiesen. 60 Prozent der Modelle, die Renault und Dacia in Europa 2008 verkauft haben, stoßen weniger als 140 g/km Kohlendioxid aus. 20 Prozent der Fahrzeuge emittieren sogar weniger als 120 g/km. Die Renault-Nissan Allianz wird ab 2011 eine umfangreiche Modellpalette von bezahlbaren Elektroautos anbieten, die mit null Emissionen im Fahrbetrieb und dem geräuscharmen Motorlauf den Durchbruch im umweltschonenden automobilen Individualverkehr erzielen werden. Dabei profitieren Renault und Nissan von ihrer zehnjährigen Zusammenarbeit. Bis Ende Mai 2009 hat die Allianz mit zahlreichen Regierungen, Stadtverwaltungen und Energieerzeugern Kooperationen abgeschlossen, um die schnelle und weite Verbreitung von Elektroautos sowie der erforderlichen Infrastruktur zu beschleunigen.

Im Bereich strategische Forschung und Zukunftstechnologien erzielen beide Unternehmen deutliche Synergieeffekte durch verbesserte Koordination, Vermeidung von Parallelentwicklungen und die optimierte Zuteilung von Ressourcen. So werden etwa die Elektroautos von Renault und Nissan mit gemeinsam entwickelten Batterien und Antriebssträngen ausgerüstet. Das 2008 präsentierte Renault Brennstoffzellen-Fahrzeug nutzt beispielsweise ebenfalls Technologien von Nissan. Auch beim gemeinsamen Einkauf von Komponenten für Elektrofahrzeuge wird die Allianz ihre Stärken ausspielen. Beide Hersteller werden jedoch unterschiedliche Modelle anbieten.

Renault beginnt die Serienfertigung von Elektrofahrzeugen im Jahr 2011 auf Basis zweier Modelle, die bislang von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Den Auftakt macht eine Familienlimousine, die zunächst in Israel und Europa vermarktet wird. Danach folgt der Kangoo Rapid mit Elektroantrieb. Hinzu kommen zwei vollkommen neu konstruierte Modelle, die speziell für die Aufnahme eines Elektromotors ausgelegt sind. Es handelt sich dabei um ein modernes Stadtfahrzeug, das sein Debüt ebenfalls noch in 2011 feiern soll, sowie eine kompakte Schräghecklimousine, die 2012 auf den Markt kommen wird.

Die Einführung der Renault Elektro-Modellpalette folgt einem genau definierten Stufenplan und liegt exakt in der Zeitvorgabe. Im Januar 2008 kündigte Renault erstmals die Details seiner Elektroauto-Strategie an und veröffentlichte das Ziel, 2011 serienreife Produkte auf den Markt zu bringen. Im Herbst 2008 zeigte Renault seine erste Elektroauto-Studie auf dem Pariser Automobilsalon, den Z.E. Concept.

Im Juli 2009 folgt der Kangoo be bop Z.E. als fahrfertiger Prototyp für erste Testfahrten. Er dient auch dazu, den Fahrspaß und das kraftvolle Beschleunigungsvermögen von Elektroautos zu demonstrieren und Autofahrer für deren Besonderheiten zu sensibilisieren. 2010 wird Renault die ersten Prototypen des Kangoo Rapid Elektro vorstellen und im realen Straßenverkehr ausführlich erproben. Mitte 2011 werden die ersten serienmäßig hergestellten Kangoo Rapid Elektro bei ausgewählten Renault Partnern zur Verfügung stehen.

Der Kangoo be bop Z.E. unterscheidet sich auch äußerlich in vielen Details vom Schwestermodell mit Verbrennungsmotor. Schon die Scheinwerfer tragen zum niedrigen Energieverbrauch bei. Sie sind mit Strom sparenden Leuchtdioden ausgestattet und sehr langlebig. Darüber hinaus haben die Renault Ingenieure die aerodynamischen Eigenschaften des Kangoo be bop Z.E. verbessert: Die verkleideten Alufelgen und die um 20 Millimeter abgesenkte Bodenfreiheit verringern den Luftwiderstand. Eine außen an der Fahrertür platzierte Leiste beginnt zu leuchten, wenn sich die Passagiere nähern. Wie bei einem Handy signalisiert sie den aktuellen Ladezustand der Batterie. Eine ähnliche Anzeige findet sich in der Armaturentafel. Weiteres Kennzeichen ist die Lackierung in "Energie-Blau" kombiniert mit blau satiniertem Chrom für das Markenzeichen und die Aluräder.

Als Antrieb für den Kangoo be bop Z.E. Prototyp dient ein Elektromotor mit 44 kW/60 PS Leistung bei 12.000 1/min. Das maximale Drehmoment von 190 Newtonmeter steht antriebsbedingt bereits beim Anfahren zur Verfügung, was eine besonders kraftvolle Beschleunigung aus dem Stand ermöglicht. Das Triebwerk stößt keinerlei Abgase aus, weder CO₂ noch Partikel oder Dampf. Ein weiteres Kennzeichen ist die außerordentlich hohe Energieeffizienz des Elektroantriebs von 90 Prozent. Zum Vergleich: Ein moderner Pkw-Verbrennungsmotor erzielt einen Wirkungsgrad von nur rund 25 Prozent.
Der Elektromotor ist mit einer konstanten Untersetzung verbunden. Auf das herkömmliche Getriebe kann bauartbedingt verzichtet werden, was Gewicht, Kosten und Bauraum spart. Weil auch die Kupplung nicht erforderlich ist, kann der Kangoo be bop Z.E. beim Anfahren nicht versehentlich "abgewürgt" werden.

Die Steuerung des Energieflusses von der Hochvolt-Batterie zum Dreiphasen-Drehstrom-Elektromotor erfolgt über eine leistungsstarke Steuerungselektronik, die kompakt mit dem Motor verbaut ist. Sie regelt auch - vergleichbar dem herkömmlichen Gaspedal - die Leistungs- und Drehmomentabgabe des Motors. Ein Spannungswechsler transformiert die 400 Volt Hochspannung auf 12 Volt Niederspannung, um die herkömmliche Fahrzeugelektrik für die elektrischen Fensterheber, Audiosysteme und andere Funktionen zu versorgen. Per Verteilerkasten wird die elektrische Energie bedarfsgerecht an die weiteren Verbraucher wie Motor, Klimaanlage oder Fahrzeugheizung geleitet. Diese Baueinheit enthält auch das spezielle Batterieladegerät, das den üblichen 220 Volt Haushalts-Wechselstrom beim Ladevorgang in die erforderlichen 400 Volt Gleichstrom für die Batterien umwandelt.

Die hochmoderne Lithium-Ionen-Batterie des Kangoo be bop Z.E. besteht aus insgesamt 48 Modulen, die in zwei Reihen angeordnet sind und jeweils vier Elementarzellen enthalten. In diesen Zellen finden die elektrochemischen Reaktionen zum Abgeben und Speichern von Energie statt. Jedes Modul ist ungefähr so groß wie ein Laptop-Computer und verfügt über eine Spannung von 8,4 Volt. Daraus ergibt sich die Gesamtspannung der Hochvolt-Batterie von 400 Volt. Die Batterie in dem fahrfähigen Prototyp verfügt über eine Kapazität von 15 kWh und verleiht dem Kangoo be bop Z.E. im aktuellen Entwicklungszustand eine Reichweite von 100 Kilometern. Zum Marktstart der ersten Serienfahrzeuge in rund 18 Monaten wird sich der Aktionsradius dank der Weiterentwicklung der Batterietechnologie auf rund 160 Kilometer unter Alltagsbedingungen vergrößern.

Die besonders effiziente Lithium-Ionen-Batterie wird von AESC (Automotive Electric Supply Corporation) entwickelt und produziert, einem Joint Venture von Nissan und dem Batteriehersteller NEC. Der innovative Energiespeicher bietet gegenüber Nickel-Metallhydrid-Batterien deutliche Vorteile in Bezug auf Kapazität, Zuverlässigkeit, Sicherheit, Baugröße, Gewicht und Rentabilität. Lithium-Ionen-Batterien kennen außerdem nicht den gefürchteten Memoryeffekt. Dieser führt nach wiederholten unvollständigen Ladeprozessen dazu, dass die Ladekapazität zurückgeht. Die von Renault verwendete, wartungsfreie Batterie verfügt über den gesamten geplanten Lebenszyklus von sechs Jahren über eine Ladekapazität von 80 bis 100 Prozent.

Die 250 Kilogramm schwere Batterie ist beim Kangoo be bop Z.E. platzsparend unter dem Fahrzeugboden zwischen den beiden Sitzreihen installiert. Dadurch stehen die vier Sitzplätze und das Kofferraumvolumen unverändert zur Verfügung. Trotzdem musste die Fahrzeugstruktur gegenüber dem herkömmlich angetriebenen Kangoo be bop umfangreich verändert werden. So wurde der Wagenboden für die Aufnahme der Batterie so modifiziert, dass der Radstand beibehalten werden konnte. Im Innenraum liegt der Wagenboden 45 Millimeter höher. Um trotzdem die identische Sitzposition beizubehalten, sind die Sitzschienen flach im Wagenboden installiert. Die Absenkung der Karosserie um 20 Millimeter reduziert nicht nur den Luftwiderstand, sondern erleichtert auch den Einstieg, insbesondere für die Rückbank-Passagiere.

Willkommener Zusatzeffekt: Der tiefe und zentrale Schwerpunkt verbessert die Handlingeigenschaften des Kangoo be bop Z.E. Die Unterflurposition ist optimal bei einem Unfall: Bei einem Frontal- und Heckaufprall wird die Batterie nicht beschädigt. Beim Seitenaufprall sind die Passagiere durch die erhöhte Sitzposition ebenfalls gut geschützt. Die Batterie wird vom Fahrtwind luftgekühlt. Dank der hohen Wärmeleitfähigkeit des Aluminiumgehäuses sind keine weiteren Kühlmaßnahmen erforderlich. Lithium-Ionen-Batterien lassen sich am Ende ihres Lebenszyklus recyceln. Die Renault-Nissan Allianz entwickelt daher einen wirtschaftlich tragfähigen Recyclingprozess und wird die erforderliche Infrastruktur aufbauen und unterstützen. Lithium-Ionen-Batterien werden aus ungiftigen Bestandteilen (Lithium, Manganoxid, Eisenphosphat und Kohlenstoff) hergestellt und stellen keine Gefahr für die Umwelt dar - anders als herkömmliche Nickel-Cadmium-Akkus. Der Bedarf an Lithium ist vergleichsweise gering: In der 250-Kilogramm-Batterie des Kango be bop Z.E. befinden sich nur drei Kilogramm Lithium. Zum Vergleich: Die aktuellen Lithium-Reserven der Erde werden auf 14 bis 17 Millionen Tonnen geschätzt.

Der Kangoo be bop Z.E. verfügt über eine Marechal-Steckerverbindung für den Ladebetrieb. Der Kabelanschluss liegt komfortabel zugänglich unter dem rechten Scheinwerfer. Prinzipiell sind zwei Lademodi möglich: Die Batterie kann über einen konventionellen Hausstromanschluss von 10 A 220 Volt oder 16 A 220V geladen werden. Der Ladevorgang dauert in diesem Fall rund sechs bis acht Stunden. So können Fahrzeugbesitzer ihr Elektromobil beispielsweise über Nacht oder während der Bürozeiten bequem "volltanken". Darüber hinaus gibt es eine Schnellladeoption. Mittels eines 32 A 400 Volt Dreiphasen-Anschlusses kann die Batterie innerhalb von 30 Minuten zu 80 Prozent aufgeladen werden.

Renault entwickelt zurzeit zusammen mit rund 20 Automobilherstellern und der deutschen RWE-Gruppe einen neuen, universellen Stromanschluss. Der neue Stecker wurde im April 2009 erstmals auf der Hannover Messe vorgestellt und wird zukünftig bei den serienmäßig hergestellten Elektroautos von Renault zum Einsatz kommen, also auch beim Kangoo Rapid Elektro. In der endgültigen Ausbaustufe wird die Steckerverbindung mit einem dreipoligen 400 Volt-Anschluss bei Serienfahrzeugen den Ladevorgang sogar in 20 Minuten ermöglichen. Der französische Energieversorger EDF und Renault wollen darüber hinaus das Batterieladesystem mit der Zusatzfunktion "Power Line Communication" ausstatten. Es ermöglicht die datensichere Kommunikation zwischen Fahrzeug und Ladestation. Größter Vorteil: Der Fahrer kann jederzeit abrufen, welche Stationen mit der vorhandenen Batteriekapazität noch erreicht werden können. Das Navigationssystem weist ihm dazu den kürzesten Weg.

Beim Kangoo be bop Z.E. lässt sich die Batterie noch nicht schnell und bequem an einer Servicestation auswechseln. Die späteren Serienfahrzeuge werden jedoch über diese Funktion verfügen. Die Reichweite eines Elektroautos hängt ganz wesentlich auch vom Fahrverhalten ab. Deshalb hat Renault ein spezielles Man Machine Interface (MMI) entwickelt, das den Fahrer mit einer separaten Anzeige stets über den aktuellen Ladezustand der Batterie und die momentane Reichweite informiert. Das zusätzliche "Econometer" signalisiert dem Fahrer mit einem neuen Farbcode, wie energieeffizient er gerade unterwegs ist: Hellblau steht für normale Fahrweise, dunkelblau für besonders sparsamen Verbrauch, rot dagegen für Energieverschwendung. Der Bordcomputer wurde ebenfalls angepasst und listet die Batteriekapazität, den durchschnittlichen und momentanen Energieverbrauch sowie die verbleibende Reichweite auf. Auch bei einem Elektroauto kommt der Fahrspaß nicht zu kurz. Der fast lautlose Motor, das hohe Startdrehmoment und die lineare Beschleunigung verlangen aber eine angepasste Fahrweise. Besonders das sehr spontane Antreten aus dem Stand mit maximalem Drehmoment erfordert einen besonnenen "Gasfuß". 

Nimmt der Fahrer den Fuß vom Fahrpedal, arbeitet der Elektromotor als Generator und gewinnt durch die so genannte Rekuperation Energie zurück. Das gleiche gilt beim Bremsen. Der Elektromotor wirkt dabei wie ein Verbrennungstriebwerk als Motorbremse und unterstützt die Radbremsen. Die gewonnene Energie wird in der Lithium-Ionen-Batterie gespeichert und bei Bedarf wieder abgerufen. Das Management des komplexen Systems übernimmt die Steuerungselektronik. Weil ein Elektromotor deutlich vibrationsärmer läuft, steigt der Antriebskomfort. Im Stand merkt der Fahrer nur an einer grünen Kontrolllampe, dass der Motor betriebsbereit ist und läuft. Zu hören ist nichts. Beim Beschleunigen ist das E-Triebwerk deutlich leiser als ein Verbrennungsmotor, gibt aber über die typischen Generatorgeräusche dem Fahrer auch ein akustisches Feedback. Bei der Sicherheit geht Renault keine Kompromisse ein und wird für seine Elektrofahrzeuge das gleich hohe Niveau erreichen wie bei der aktuellen Modellpalette. Die 250 Kilogramm schwere Lithium-Ionen-Batterie ist daher zentral untergebracht und durch die besondere Karosseriestruktur optimal geschützt. Das Layout der erforderlichen Verkabelungen ist sorgfältig geplant, so dass auch bei extremen Einsatzbedingungen kein Kabel scheuern kann und auf diese Weise Kurzschlüsse zuverlässig vermieden werden. Bei einem Unfall wird sofort der Kontakt unterbrochen und das gesamte System stromlos geschaltet.

Technische Daten

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Fotos

Quelle: Renault