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Laden von Elektroautos : Bisschen Verlust ist immer

  • -Aktualisiert am

Die Anzeige der Ladesäule weist eine höhere Anzahl an Kilowattstunden aus, als sich aus den Bordcomputerangaben zu Reichweite und Durchschnitts-Stromverbrauch errechnen lässt. Bild: dpa

Von zehn Elektronen, die ein Elektroauto aus dem Netz zieht, kommen nur neun im Akku an. Warum ist das so?

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          Energie geht nicht verloren. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik gilt auch für Elektrofahrzeuge. Wer das verinnerlicht hat, kann beim Laden eines Elektrofahrzeugs ins Grübeln kommen. Die Anzeige der Ladesäule weist eine höhere Anzahl an Kilowattstunden aus, als sich aus den Bordcomputerangaben zu Reichweite und Durchschnitts-Stromverbrauch errechnen lässt. Im Schnitt zehn Prozent beträgt die Abweichung bei zwei kürzlich von der F.A.Z. getesteten Elektrofahrzeugen, eines aus Kalifornien, das andere aus dem deutschen Süden. Haben die Hersteller die Verbrauchsanzeigen geschönt? Oder entfleuchen die Elektronen als Kriechstrom? Völlig auszuschließen sind beide Phänomene nicht, doch physikalisch ist die Diskrepanz zwischen aus dem Netz gezapften und im Motor genutzten Strom anders zu erklären.

          Wichtigster Grund sind die Verluste, die direkt beim Laden entstehen, und zwar sowohl auf dem Weg in die Batterie als auch innerhalb des Akkus. Strom lässt sich nämlich nicht verlustfrei transportieren. Es ist zwar kein weiter Weg, den die Elektronen vom Anschlusspunkt der Wallbox zum Stecker am Batteriegehäuse passieren müssen, aber jedes Material, auch Kupferdraht, weist einen spezifischen elektrischen Widerstand auf. Er entsteht, weil sich der elektrische Impuls auf der Reise durch das Leitermaterial abschwächt. Verändert sich das Material nicht, dann nimmt der Widerstand mit der Länge des Leiters zu und mit seinem Durchmesser ab.

          Hinter dem Stecker wartet dann die nächste Hürde für das Elektronenheer: Sie müssen durch einen sogenannten Gleichrichter, der aus dem von der Wallbox gelieferten Wechselstrom jenen Gleichstrom macht, mit dem die Batterie gefüttert werden will. Im Prinzip handelt es sich dabei um ein Ladegerät, wie man es von den Akkus für Fotoapparate kennt, nur dass es fest im Fahrzeug verbaut ist. Moderne Wechselrichter arbeiten mit hohen Wirkungsgraden von mehr als 98 Prozent. Aber 100 Prozent schafft keiner. Schließlich hat jeder Lithium-Ionen-Akku einen Innenwiderstand. Er rührt daher, dass beim Aufladen Lithium-Ionen von der Kathode zur Anode wandern und dort einen Rastplatz finden müssen. Auch wenn es sich um einen recht kleinen Materiebaustein handelt, er ist weder masse- noch dimensionslos. Auf dem Weg durch den Elektrolyt muss er sich mitunter durchboxen und gibt dabei Energie ab. Der Innenwiderstand ist keine Konstante, sondern verändert sich im Lauf des Batterielebens, leider nicht zum Positiven.

          Vom Verbrennungsmotor kennt man Tankverluste nicht

          In der Summe landen mindestens fünf, eher zehn Prozent der Ausgangsenergie in Form vom Wärme im Kühlsystem des Fahrzeugs oder in der Umgebungsluft und sind somit als Nutzenergie für den Elektromotor verloren. Das Ultraschnellladen mit Gleichstrom und hohen Ladeleistungen produziert übrigens kaum höhere Verluste. Dass eine größere Wärmemenge entsteht, so groß, dass die Ladekabel zum Teil flüssiggekühlt sind, ist allein der Tatsache zu verdanken, dass wesentlich mehr Energie in kürzerer Zeit durch die Leiter fließt. Vom Verbrennungsmotor kennt man Tankverluste nicht, kann sich aber damit trösten, dass der bei der Umwandlung in mechanische Energie einen erheblich schlechteren Wirkungsgrad aufweist. Die ECE-Richtlinie, nach der die Autohersteller den Normverbrauch von Elektrofahrzeugen angeben, berücksichtigt die Ladeverluste übrigens, denn gemessen wird der zugeführte Strom vor dem Ladegerät.

          Allerdings: In einem Fahrzeug mit Benzin- oder Dieselmotor ist über einen Schwimmer ganz einfach zu bestimmen, wie voll der Tank aktuell ist. Der Akku eines Elektrofahrzeugs hingegen ist nie völlig entladen, das würde ihn schädigen. Und auch ein Ladezustand von 100 Prozent besagt nur, dass das Batteriemanagement entschieden hat: Jetzt ist Schluss, das Weitermachen lohnt nicht.

          Die gezeigte Restreichweite wiederum ist nicht nur vom gewählten Fahrprogramm und dem eigenen Fahrverhalten abhängig, sondern auch von der eingestellten Innenraumtemperatur. So kann es vorkommen, dass während einer längeren Parkpause die verfügbare Reichweite um 40 Kilometer schrumpft und nach wenigen zurückhaltend gefahrenen Kilometern wieder den Ursprungswert erreicht. Das allerdings ist von Ingenieuren programmierte Software, die sich, anders als die Physik, ändern lässt.

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