Ladetechnologie und Reichweite beim E-Auto
Wie lange ist die Ladedauer beim E-Auto? Und wie schaut es mit der Reichweite aus?
Je nach Akkukapazität des Fahrzeugs und verwendeter Ladeinfrastruktur ist die Ladedauer eines Elektrofahrzeuges unterschiedlich. Ladungen an Schukosteckdosen (einphasig, 230 V / 10 A / 2,3 kW) dauern in der Regel sehr lange, Ladungen an Wallboxen oder Ladestationen sind deutlich schneller. Die schnellste Ladung ist an Gleichstrom Schnellladestationen möglich.
Ladetechnologie
Im Bereich der Ladetechnologie unterscheidet man grundsätzlich zwischen der Ladung mit Wechselstrom (AC - Alternating Current) und der Ladung mit Gleichstrom (DC – Direct Current). Der Strom der aus dem öffentlichen Netz kommt und den man daheim von der Steckdose kennt ist immer Wechselstrom. Batterien bzw. Akkumulatoren - wie jene im Elektrofahrzeug - können jedoch nur Gleichstrom speichern. Aus diesem Grund benötigt es bei der Ladung mit Wechselstrom eine Umwandlung in Gleichstrom, der in der Batterie des Fahrzeuges gespeichert werden kann. Diese Umwandlung erfolgt durch einen sogenannten Gleichrichter.
Bei der Ladung mit Wechselstrom (bspw. daheim an der eigenen 11 oder 22 kW Wallbox bzw. auch an der öffentlichen Ladestation) befindet sich dieser Gleichrichter direkt im Elektrofahrzeug und wird als sogenannter „Onboard-Charger“ bezeichnet. Dieser wandelt den von der Ladestation kommenden Wechselstrom in speicherbaren Gleichstrom für den Fahrzeugakku um. Im Bereich der Wechselstromladung hat sich in Europa einheitlich der Ladestecker Typ 2 durchgesetzt. Mit dem Typ 2 und der Ladung mittels Wechselstrom sind technologisch bedingt max. 43 kW möglich. Hier kommt es dann jedoch wieder darauf an, was das eigene Fahrzeug max. aufnehmen kann. Bestimmt wird dies durch den eben angesprochenen Onboard-Charger. Am häufigsten anzutreffen sind heutzutage Fahrzeuge, die über einen 3-phasigen Onboard-Charger mit 11 kW verfügen. Wenige Hersteller bieten Fahrzeuge mit 22 kW Ladern an. Die 43 kW Ladetechnologie kommt mittlerweile bei Neufahrzeugen nicht mehr zum Einsatz. Bei nahezu allen Plug-In Hybriden sowie auch manchen reinen Elektrofahrzeugen wird ein nur einphasiger Onboard-Charger verbaut, mit dem eine Ladeleistung von 3,7 kW bzw. max. 7,2 kW möglich ist.
Ladet man das Fahrzeug hingegen mit Gleichstrom an einer bspw. öffentlichen Ladestation, dann wird der Wechselstrom aus dem Netz nicht im Fahrzeug sondern in der Ladestation in Gleichstrom umgewandelt. D.h. der Unterschied zwischen dem Laden mit Wechsel- oder Gleichstrom ist letztendlich der Ort, an dem der Netz-Wechselstrom in Gleichstrom für die Batterie umgewandelt wird. Entweder im Auto (Typ 2) oder bereits in der Ladestation (Ladung mit CCS bzw. CHAdeMO).
Das bedeutet, der Ladestrom wird direkt in den Fahrzeugakku eingespeist und benötigt keinen im Fahrzeug integrierten Wandler. Im Bereich der Gleichstromladung hat sich in Europa der CCS bzw. Combo 2 Stecker durchgesetzt. Dieser ist lediglich eine Erweiterung des Typ 2 Steckers um 2 Gleichstrompins. Neben dem CCS gibt es aber auch heute noch immer Fahrzeuge die gleichstromseitig über den CHAdeMo-Stecker verfügen. Diese Technologie ist in Europa aber mittlerweile rückläufig.
Was das eigene Fahrzeug an Gleichstrom maximal aufnehmen kann hängt wiederum von der eingesetzten Technologie ab. Hier ist es entscheidend welche maximale Ladeleistung der Hersteller im Datenblatt des Fahrzeuges angibt.
Maximale Ladeleistung
Die maximale Ladeleistung eines Elektroautos hängt grundsätzlich von drei Faktoren ab:
- der Ladeleistung, die durch das interne Ladesteuergerät des Elektroautos abgerufen werden kann
- der maximalen Ladeleistung, welche die Ladestation bereitstellt
- der maximalen Ladeleistung, die über das Ladekabel übertragen werden kann
Wie schnell dabei geladen werden kann, bestimmt stets die schwächste Komponente in der Kette zwischen Ladestation, Ladekabel und Fahrzeug.
Beispiel 1
Hat das Elektroauto eine maximale Ladeleistung von 11kW AC, dann lädt es auch mit einer 22kW-Wallbox nur mit max. 11kW.
Beispiel 2
Wenn das E-Auto eine maximale Ladeleistung von 22 kW hat, dann lädt es an einer Ladestation mit maximal 11 kW Ladeleistung auch nur mit maximal 11 kW.
Beispiel 3
Liefert die Ladestation eine maximale Ladeleistung von 22 kW und kann das E-Auto dabei auch 22 kW aufnehmen, das Ladekabel kann jedoch maximal 11 kW übertragen, dann lädt das Fahrzeug ebenfalls nur mit max. 11kW.
Ladedauer
Die Dauer eines Ladevorgangs hängt von zwei Faktoren ab: der maximalen Ladeleistung (kW) und der Batteriekapazität (kWh). Teilt man nun die Kapazität durch die Ladeleistung, erhält man die ungefähre Ladedauer in Stunden. Der tatsächliche Ladevorgang dauert meist ein wenig länger, da die Ladeleistung wie bereits erwähnt mit steigendem Ladestand reduziert wird. Fast alle Fahrzeuge zeigen die Restdauer des Ladevorgangs im Info-Display oder per App an.
Reichweite der Fahrzeuge
Autofahrer fahren im Schnitt kaum mehr als 120 Kilometer am Tag, um eine typische Pendler-Distanz herzunehmen. In diesem Fall wäre es auch möglich, den Wagen während der Arbeitszeit auf einem passenden Stellplatz wieder aufzuladen, sodass nur die Einmaldistanz von 60 km relevant wären. Bei Wochenendausflügen oder Urlaubsfahrten sieht der Bedarf aber ganz anders aus. Die Herstellerangabe kann oft nicht erreicht werden, wenn etwa Klimaanlage oder Heizung im Vollbetrieb laufen, was für eine Urlaubsfahrt typisch wäre.
- Die diversen Hybridmodelle haben im Schnitt eine rein elektrische Reichweite zwischen 25 und 60 Kilometern (aber sie haben ja noch den Verbrennungsmotor eingebaut).
- Die reinen E-Mobile fahren heutzutage zwischen 100 Kilometern (kleine Stadtflitzer) und 600 Kilometern (teure Oberklasse mit großen Batterien und Range-Extendern).
Herstellerangaben zu den Reichweiten Ihrer Autos sind nicht immer realistisch. Die tatsächliche Reichweite eines Elektroauto hängt von verschiedenen Faktoren ab:
- Umgebungstemperatur
- Heizung / Klimaanlage
- Art der Strecke (Stadt, Überland, Autobahn, Bergfahrt…)
- Reifendruck
- Beladung des Fahrzeugs
- Fahrverhalten (Rasen kostet Reichweite)
Ladezeit und Reichweite eines E-Autos kann man auch selber ausrechnen
Die Ladezeit des Akkus berechnet man, indem man Batteriekapazität (Angabe in Kilowattstunden, kWh) durch die Ladeleistung (in Kilowatt, kW) teilt. Zum rechnerischen Ergebnis sollte man noch eine 30 Minuten Aufschlag dazu geben, weil der Zustand der Batterie auch seinen Einfluss haben kann.
Die Reichweite ergibt sich rein rechnerisch aus Batteriekapazität in kWh (Kilowattstunden) durch den Energieverbrauch x 100. Die reale Reichweite hängt dann von der Fahrweise sowie der Nutzung von elektrischen Verbrauchern im Auto (Heizung, Infotainment, Klimaanlage) ab. Außerdem wird zum Schutz der Batterie oft nicht die gesamte Kapazität abrufbar sein.