Wie effizient sind Elektrofahrzeuge?
Energieeffizienz ist ein Begriff, der uns im Alltag oft begegnet – und das aus gutem Grund! Egal, ob es um dein Zuhause oder dein Auto (oder irgendetwas dazwischen) geht, je größer die Effizienz, desto effektiver das System.
Wahrscheinlich hast du dich schon eingehender mit Elektrofahrzeugen (EVs) beschäftigt oder besitzt vielleicht sogar eins. Aber weißt du, wie effizient Elektrofahrzeuge im Gegensatz zu Autos mit Verbrennungsmotor sind? Oder wie Elektrofahrzeuge Energie nutzen (also wohin die Energie eigentlich geht)?
Legen wir los …
Wie wird die Effizienz von Elektrofahrzeugen gemessen?
In Bezug auf Elektrofahrzeuge sagt die Energieeffizienz aus, wie weit du mit einer vollen Ladung fahren kannst. Die einfachste Methode, die Energieeffizienz eines Elektrofahrzeugs zu ermitteln, ist die Berechnung der Kilometer pro kWh (das Äquivalent zu Liter pro 100 Kilometer). Im Durchschnitt kommen die meisten Elektrofahrzeuge auf 5–6 Kilometer pro kWh.
Die Kilometer pro kWh kannst du wie folgt berechnen:
EV-Reichweite ÷ Batteriegröße in kWh = Kilometer pro kWh.
Je höher die Zahl, desto effizienter das Fahrzeug.
Der Volkswagen ID.3 hat beispielsweise eine Reichweite von 450 Kilometern und eine Batteriegröße von 77 kWh. 450 ÷ 77 = 5,8 Kilometer pro kWh.
Der Volkswagen ID.Buzz hat hingegen eine Reichweite von 330 Kilometern bei einer Batteriegröße von 77 kWh. 330 ÷ 77 = 4,3 Kilometer pro kWh.
Auch wenn diese Methode sehr nützlich ist, solltest du sie mit Vorsicht genießen, denn Fahrzeuge mit einer größeren Reichweite sind nicht unbedingt immer effizienter. Ein SUV-ähnliches Elektrofahrzeug (damit sind große Autos gemeint) mit einer schweren Batterie verbraucht mehr Energie pro Kilometer, obwohl es eine größere Reichweite hat.
Der Polestar 3 hat beispielsweise eine Reichweite von 490 Kilometern bei einer Batteriegröße von 107 kWh. 490 ÷ 107 = 4,6 Kilometer pro kWh.
Es gibt noch einige weitere Faktoren, die Einfluss auf die Effizienz der Kilometerleistung haben, aber dazu später mehr.
Wie effizient sind Elektrofahrzeuge im Vergleich zu Benzin- oder Dieselfahrzeugen?
Lass uns zuerst über Benzin- und Dieselfahrzeuge sprechen …
Abgesehen davon, dass Fahrzeuge mit Benzin- und Dieselmotor Abgasschleudern sind, verbrauchen sie laut Schätzungen nur 12–30 % der Energie aus dem Kraftstoff, den du für den Antrieb einsetzt. Die restlichen 70–88 % der Energie gehen durch Ineffizienz verloren (zum Beispiel durch den Kraftstoffverbrauch im Stand oder Leerlauf und Abgaswärme) oder werden für den Betrieb von Zubehör (wie Heizung, Klimaanlage, Servolenkung, Scheinwerfer usw.) verwendet.
Elektrofahrzeuge verbrauchen im Vergleich dazu nur ungefähr 23 % ihrer Energie für den Betrieb von Zubehör und des elektrischen Antriebssystems. Das bedeutet, Elektrofahrzeuge haben eine Effizienz von ungefähr 77 %.
Der größte Unterschied? Regeneratives Bremsen.
Was das genau ist, erfährst du in unserem Blog: Wie funktionieren Elektrofahrzeuge?
Wenn sich ein Fahrzeug bewegt, nimmt es kinetische Energie auf – und wie jedes Kind weiß, muss diese Energie irgendwohin. Leider wird die kinetische Energie beim mechanischen Bremsen (das in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor zum Einsatz kommt) als Abfallprodukt in Form von Wärmeenergie freigesetzt. Deshalb heizen sich Bremsscheiben auf und nutzen sich mit der Zeit ab.
Zum Glück ist das bei den Bremsen von Elektrofahrzeugen anders. Anstatt die kinetische Energie als Abfallprodukt freizusetzen, wandelt das regenerative Bremsen sie in elektrische Energie um, die in der Batterie gespeichert wird. Das ist nicht nur effizienter, sondern verbessert auch die Reichweite deines Fahrzeugs, weil die Energie wieder zur Batterie zurückgeführt wird.
Wie funktioniert das in der Praxis?
Stell dir vor, du fährst die Straße entlang und die Ampel vor dir schaltet auf Gelb – du fängst an zu bremsen. Durch das Betätigen des Bremspedals wird die kinetische Energie, die das Fahrzeug bewegt, auf den Motor übertragen, der das Fahrzeug abbremst. Während sich der Motor dreht, erzeugt er Strom, der in die Batterie des Elektrofahrzeugs zurückfließt und zur Verfügung steht, sobald die Ampel auf Grün springt und das Fahrzeug beschleunigt.
Wo – und wie – wird Energie in Elektrofahrzeugen verwendet?
Obwohl jedes Elektrofahrzeug anders ist – und neuere Modelle effizientere Technologien einsetzen – wird der Energieverbrauch von Elektrofahrzeugen etwa wie folgt geschätzt:
13 % der Energie für Verluste im elektrischen Antriebssystem
10 % der Energie für Ladeverluste – wenn ein Elektrofahrzeug aufgeladen wird, verursacht die elektrische Energie von der Ladestation eine chemische Reaktion in der Lithium-Ionen-Batterie, die als Folge von Leistungsverlusten Wärme erzeugt. Weitere Informationen zu diesem Vorgang findest du in unserem Blog: Wie funktionieren Elektrofahrzeuge?
0–7 % der Energie für elektrisches Zubehör, wie Servolenkung und Heizung/Kühlung
Aber 22 % des Energieverlustes werden durch das regenerative Bremsen wieder wettgemacht!
Was beeinflusst die Effizienz von Elektrofahrzeugen?
Wir haben bereits über die internen Mechanismen von Elektrofahrzeugen gesprochen, aber was ist mit den anderen Faktoren, die Einfluss auf die Effizienz haben?
Umgebungstemperatur
Wusstest du, dass die optimale Temperatur für Lithium-Ionen-Batteriezellen zwischen 15 und 45 Grad Celsius liegt? In Deutschland liegen die Temperaturen im Winter durchschnittlich zwischen -5 - 5 Grad Celsius. Das liegt zwischen 15 - 20 Grad unterhalb der Temperatur für die optimale Leistungsfähigkeit einer Lithiumbatterie. Basierend auf der Kinetik im Inneren der Batteriezelle wird die chemische Reaktion durch niedrigere Temperaturen verlangsamt.
Was bedeutet das in der Praxis? Die Reichweite wird um 10 bis 15 % herabgesetzt.
Es gibt jedoch viele Möglichkeiten, diesem Reichweitenverlust entgegenzuwirken. Mehr dazu erfährst du in unserem Blog: Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Kapazität von EV-Batterien?
Nutzlast/Gewicht
Das Gleiche gilt für Benzin- und Dieselfahrzeuge – je schwerer dein Fahrzeug ist, desto mehr Energie wird benötigt, um es in Bewegung zu setzen. Solange deine Nutzlast nicht ungewöhnlich schwer ist, sollte sich das aber nicht allzu sehr auf die Reichweite deiner Batterie auswirken.
Alter der Batterie
Wie bei den meisten wiederaufladbaren Batterien nimmt die Leistung mit der Zeit ab, aber bitte vergleiche eine EV-Batterie nicht mit einem Smartphone. Die Batterien von Elektrofahrzeugen sind widerstandsfähig und die Autohersteller gewähren in der Regel eine Garantie von etwa acht Jahren oder 160.000 Kilometern. Immer mehr Elektroautos überdauern jedoch ihre 8-jährige Garantie, und mit den Fortschritten bei den Festkörperbatterien dürfte es nicht mehr lange dauern, bis EV-Batterien 30 Jahre lang optimal funktionieren! Das würde sich auch auf die Reichweite eines Elektrofahrzeugs auswirken, die laut einigen Berichten um etwa 50 % steigen soll.
Starke Beschleunigung (Windwiderstand und Straßenqualität)
Wusstest du, dass Benzin- und Dieselfahrzeuge bei 70–80 km/h am effizientesten sind? Im Vergleich dazu haben Elektrofahrzeuge keine optimale Fahrgeschwindigkeit – sie werden ohne Motor gebaut und arbeiten mit einem Ein-Gang-Antrieb. Das bedeutet, dass das volle Drehmoment (Leistung) sofort zur Verfügung steht. Im Gegensatz dazu müssen Benzin- und Dieselfahrzeuge die Drehzahl erhöhen (mehr Kraftstoff verbrennen), um mehr Leistung zu erzielen.
Ähnlich wie bei Benzin- und Dieselfahrzeugen steigt jedoch auch die Antriebskraft eines Elektrofahrzeugs, je schneller es fährt, da es gegen den Luftwiderstand ankämpft.
Die Moral von der Geschichte: Je entspannter du fährst, desto weiter kommst du.
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