E-Autos 2020

Laden von E-Autos: Es geht nicht nur um die Größe der Akkus

Beim Laden von E-Autos entscheidet nicht der Akku, wie schnell er wieder voll ist. Hier gibt es noch viel mehr zu beachten – und Grundwissen anzueigenen.

Das Wissen um Verbrennungsmotoren hat man in den vergangenen Jahrzehnten beinahe mit der Muttermilch eingesogen. Schon beim Kauf des ersten Mofas mit 15 Jahren musste man sich mit der Technik befassen – spätestens dann, wenn die ersten Probleme auftraten. Zumindest das Prinzip der Funktionsweise von Benziner und Diesel dürfte darüber hinaus heute jedem geläufig sein.

Mit dem Elektromotor und der darauf aufbauenden Technik verhält es sich nicht anders. Auch hier gibt es einiges zu lernen, weniger was den E-Motor angeht, sondern das Strommanagement. Denn die Größe des Akkus ist nicht das allein entscheidende Kriterium: Auch wie schnell er sich im Alltag aufladen lässt, ist ein wichtiger Punkt. Und was ist eigentlich der Unterschied zwischen AC und DC? Und was muss man noch beachten beim Laden von E-Autos? Eine kleine Einführung.

Wann schnell, wann langsam?

Beim Laden von E-Autos gibt es prinzipiell zwei Arten: schnell und langsam. Ersteres erfolgt in der Regel an großen Gleichstrom-Säulen (DC), die sich oft an Autobahnen und sonstigen Hauptverkehrsachsen finden. Rund 2.000 davon gibt es in Deutschland. Langsam laden kann man das E-Auto an der normalen Schuko-Steckdose, an der heimischen Wallbox und an den rund 18.000 meist innerstädtischen Normal-Ladesäulen. Im Gegensatz zu den schnellen Pendants fließt dort jeweils normaler Wechselstrom (AC) ins Auto. Wie schnell die Ladesäulen den Strom Richtung Akku pumpen können, ist aber nur ein Teilaspekt, wenn es um die Dauer eines Ladevorgangs geht. Viel wichtiger ist, wie schnell das Fahrzeug am anderen Ende der Leitung den Strom aus der Säule saugt.

Beim AC-Tanken ist in erster Linie der Bordlader für die tatsächliche Ladegeschwindigkeit zuständig. Er wandelt den Wechselstrom aus dem Netz in Gleichstrom um, der in der Batterie gespeichert werden kann. Diesen „On-Board“-Lader gibt es in diversen Leistungsstufen, in der Regel mit 3,6 kW, 7,2 kW, 11 kW und 22 kW. Je höher die Stufe, desto mehr Energie fließt pro Zeiteinheit – und desto teurer ist die Hardware.

Laden von E-Autos
Schafft 80 Prozent Ladung in 40 Minuten: der neue VolvoXC40 Recharge. Foto: Volvo

Auf die Ladeleistung kommt´s an

Viele E-Autos beschränken sich aus Kostengründen auf 3,6 beziehungsweise 7,2 kW Ladeleistung. Diese Geräte nutzen nur eine der bis zu drei Stromphasen, kosten dann aber den Hersteller auch nur rund ein Drittel an Material und finanziellem Aufwand. Zu finden sind die einphasigen Lader vor allem in Modellen aus den USA und Asien, wo das Haushaltsstromnetz gar nicht für höhere Leistungen ausgelegt ist.

Hierzulande wären netzseitig zwar problemlos auch 11 oder 22 kW möglich, viele Hersteller bieten entsprechende Lader aber gar nicht oder nur gegen Aufpreis an. Wer sich ein E-Auto zulegen will, sollte das beachten. Denn der Lader entscheidet, ob der Akku am Arbeitsplatz oder über Nacht überhaupt komplett geladen werden kann. Eine einfache Rechnung: Das Elektro-SUV Jaguar i-Pace lädt trotz eines Preises von rund 80.000 Euro nur einphasig mit maximal 7,4 kW. Wer rechnen will, wie lange es grob dauert, die 90 kWh große Batterie zu laden, teilt 90 durch 7,4 – und kommt auf 12 Stunden und ein paar Minuten. Ohne gelegentliches Schnellladen lässt sich die volle Batteriekapazität und damit die volle Reichweite in der Praxis also nur schwer nutzen.

Das Problem langsamer Lader

Dass das Laden von E-Autos nur langsam vonstatten geht, mag bei einem Luxus-SUV mit einer Reichweite von knapp 500 Kilometern aufgrund der üppigen Reserven vielleicht keine entscheidende Rolle spielen. Wer aber zuhause keine Lademöglichkeit hat und im Büro oder unterwegs laden will, sollte sich eine geringe Ladeleistung vor dem Kauf bewusst machen. Das kostenlose Laden an einer der immer zahlreicheren Supermarkt-Säulen etwa ist in solch einem Fall kaum attraktiv. Wer fummelt schon umständlich das Kabel aus dem Kofferraum, nur um Umsonst-Strom für ein paar wenige Kilometer Gratis-Fahrt zu tanken? An vielen öffentlichen Ladesäulen ist zudem die Parkdauer auf ein paar Stunden beschränkt. Mit einem langsamen Lader reicht das unter Umständen nicht einmal, um Strom für 100 Kilometer Fahrtstrecke zu tanken, während der Akkus eines Kleinwagens mit schnellem Lader möglicherweise schon voll ist.

Beim Schnellladen hingegen gelten andere Regeln. Dort spielt der Bordlader keine Rolle, weil direkt der vom Akku verwertbare Gleichstrom getankt wird. Allerdings sind die Säulen vergleichsweise selten, zudem ist der Strom meist teurer als an Normalladesäulen. Die Ladeleistung liegt bei älteren Geräten bei 50 kW, gelegentlich bei 100 kW. Die modernsten schaffen auch 350 kW, was selbst große Batterien in Rekordzeit komplett vollmacht. Auch dort ist allerdings das Auto der limitierende Faktor – diesmal in Form des Batteriemanagements.

Wenn es flott gehen soll

Diese Steuerungs-Software regelt, wie viel Leistung aktuell aufgenommen werden kann, ohne den Akku zu schädigen und dessen Lebensdauer zu beeinträchtigen. Wie hoch die akzeptierte Leistung ist, hängt einerseits von der grundsätzlichen Philosophie des Herstellers ab, andererseits von konkreten Faktoren wie der aktuellen Umgebungs- und Akkutemperatur. Je höher beide Werte sind, desto langsamer wird geladen. Bei teureren Modellen entlastet ein aktives Temperaturmanagement den Akku, günstigere Modelle ohne Kühlung tanken im Zweifel nur sehr langsam, wenn die Batterie nach längerer Fahrt heiß geworden ist. Wer mit solch einem Auto plant, lange Strecken durch mehrmaliges Schnellladen absolvierbar zu machen, sollte bedenken: Spätestens beim zweiten Tankstopp tröpfelt der Strom nur noch. Aus einer halben Stunde Wartezeit werden dann schnell anderthalb Stunden oder mehr, bis ausreichend Energie für die nächste Etappe an Bord ist.

Mal schneller, mal langsamer

Darüber hinaus liegt bei keinem E-Auto über den gesamten Schnellladevorgang die maximale Ladeleistung an. In der Regel hält sie sich nur für wenige Minuten auf dem höchsten Level, um dann langsam, stufenweise oder rapide abzusinken. Meist wird nur wirklich schnell geladen, solange die Batterie noch sehr leer ist. Je voller sie wird, desto länger dauert es, zusätzliche Kilowattstunden zu verstauen. Wer regelmäßig lange Strecken fahren will, sollte sich vor dem Kauf daher über die Schnellladefähigkeiten seines Wunschmodells informieren. Weil die Hersteller-Datenblätter in dieser Hinsicht unvollständig bis irreführend sein können, lohnt dort besonders ein Blick in einschlägige Online-Foren. Dort teilen Fahrzeughalter eigene Erfahrungen und Messdaten zu einzelnen Modellen.

Idealerweise passen beim letztlich gekauften Wunschauto Akkukapazität, Bordlader und Schnellladefähigkeit zusammen. Wer beispielsweise einen Stadtwagen mit kleiner Batterie fährt, tankt oft gar nicht an schnellen DC-Säulen. Die Ladeleistung dort ist dann vernachlässigbar. Wer hingegen häufig auch längere Strecken fährt, sollte ein Modell mit gekühltem Akku und vielleicht auch ordentlichen Leistungen an der heimischen Wallbox wählen. Ist zuhause gar keine Auflademöglichkeit vorhanden, ist die Option eines flotten AC-Ladens umso wichtiger. Dann lassen sich auch bei kurzen Zwischenstopps schnell mal größere Energiemengen speichern. HM/SP-X

E-Autos 2020

Volvo XC40: „Die Zukunft ist elektrisch“

Volvo hat den vollelektrischen XC40 vorgestellt. Das Unternehmen verspricht 400 Kilometer Reichweite sowie Maßnahmen für mehr Nachhaltigkeit.

Eigentlich ist die Enthüllung eines neuen Modells für einen Autohersteller zwar ein wichtiges, aber doch routiniertes Ereignis. Nicht so am heutigen Mittwoch, als Volvo mit dem XC40 Recharge sein erstes vollelektrisches Modell präsentierte. Volvo-Präsident Hakan Samuelson war denn auch entsprechend begeistert, vor der internationalen Presse nicht nur den XC40 Recharge, sondern auch die Nachhaltigkeitsstrategie des Unternehmens vorzustellen.

Klimaneutral bis 2040

„Wir haben das schon mehrmals gesagt: Die Zukunft von Volvo ist elektrisch“, betonte Samuelsson. „Heute machen wir mit der Vorstellung des vollelektrischen Volvo XC40 und der Modelllinie Recharge einen weiteren wichtigen Schritt in diese Richtung.“ In den nächsten fünf Jahren wird Volvo Cars jedes Jahr ein vollelektrisches Auto vorstellen. Schon 2025 soll die Hälfte des weltweiten Fahrzeugabsatzes von Volvo auf Elektroautos entfallen, der Rest auf Hybridfahrzeuge. Ob mit vollelektrischem Antrieb oder Plug-in-Hybridsystem: Alle über ein Kabel aufladbaren Volvo Fahrzeuge tragen in Zukunft die Bezeichnung „Recharge“.

Volvo XC40
400 Kilometer Reichweite verspricht Volvo für den XC40 Recharge. Fotos: Volvo

Bis 2025 will man erreichen, dass die Produktion von Pkw 40 Prozent weniger CO2 emittiert, wobei auch Fabriken, Logistik und andere Bereiche eingerechnet sind. Bis 2040 will man sogar klimaneutral produzieren. Zudem will man die Produktion von elektrisierten Modellen verdreifachen.

400 Kilometer und mehr

Doch zurück zum eigentlichen Star des Abends, den XC40 Recharge. Sein Design ähnelt freilich stark dem des konventionellen Modells, allein die Blende am Kühlergrill schafft einen gut sichtbaren Unterschied, sowie der „Recharge“-Schriftzug an der C-Säule oben. Der vollelektrische Allradantrieb soll mit einer Reichweite von über 400 Kilometern (WLTP) und einer Leistung von 408 PS aufwarten. Damit schafft er den Sprint aus dem Stand auf 100 km/h in 4,9 Sekunden.

An einer Schnellladestation kann die 78 kWh große Batterie in 40 Minuten zu 80 Prozent aufgeladen werden. Das neue Android-Betriebssystem ist zudem vollständig mit Volvo on Call vernetzt, die digitale Volvo Plattform für vernetzte Dienstleistungen und updatet sich fortwährend über das Internet. Als Verkehrslotse ist Google Maps an Bord. Und einen kleinen Bonus für Käufer des XC40 Recharged gibt es auch: Im ersten Jahr des Betriebs gibt´s den Strom kostenlos.

Brennstoffzelle

„Die Brennstoffzelle kann im Pkw nicht wirtschaftlicher sein“

Markus Emmert vom BEM hält nicht viel von der Brennstoffzelle im Pkw. Warum? Das erläutert er in einem Interview.

Derzeit ist der Einsatz der Brennstoffzelle in Verbindung mit Wasserstoff als Kraftstoff wieder ein Thema. Vor allem Toyota möchte das Modell Mirai zum ernsthaften Konkurrenten der batterieelektrischen Pkw aufbauen, die im kommenden Jahr auf den Markt strömen. Kann das gelingen? Wir haben Markus Emmert, Wissenschaftlicher Beirat des Bundesverbandes E-Mobilität (BEM), zum Thema Brennstoffzelle interviewt.

DMT: Wie schätzen Sie das Potenzial der Brennstoffzelle in Pkw ein?

Emmert: Die Wasserstofftechnologie mit Brennstoffzelle ist nur eine Brückentechnologie wie die der Plug-in-Hybride. Diese werden früher oder später wieder verschwinden. Aber wie der Name Brückentechnologie schon sagt: Es ist aktuell eine vielleicht sogar notwendig Brücke. Nicht nur im technischen Sinne, sondern eher oder gar vor allem die gedankliche Brücke in den Köpfen der Menschen, was die Umstellung auf rein batterieelektrische Antriebe angeht.

Brennstoffzelle
Markus Emmert, BEM. Foto: BEM

„Das Brennstoffzellen-Fahrzeug vereint zwei Technologien…“

Viele wissen ja gar nicht, dass ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ohne ausreichend große Batterie gar nicht in der Lage wäre zu fahren. Und wir reden hier nicht von einem kleinen Akku, sondern einer Akkugröße, mit der man rein elektrisch auch schon an die 200 Kilometer weit käme. Letztlich bleibt es ein Hybrid und vereint zwei Technologien. Da kann ich auf kurz oder lang gleich auf eine der beiden verzichten – und das ist nicht der Akku!
Außerdem ist es aus Effizienzgründen und aus energetischer Sicht nicht lange tragbar, da die Wasserstoffproduktion Verluste von rund 70 Prozent aufweist, und das ist nur für eine bestimmte Menge vielleicht leistbar.

Was müsste passieren, damit die Brennstoffzelle im Pkw wirtschaftlicher wäre?

Geht nicht. Diese Technologie ist im mobilen Bereich wirtschaftlich nicht besser als batterieelektrische Lösungen.

„…da kann ich mir eine gleich sparen!“

Wo wäre der Einsatz sinnvoller?

Wasserstoff mit Brennstoffzelle soll dort in Einsatz kommen, wo diese Technologie die besten Effizienzen aufweisen kann ohne weitere Technologien zu benötigen, wie etwa in einem Akku. Das ist ganz klar der stationäre Einsatz etwa in Blockheizkraftwerken mit Brennstoffzelle. Dort wird dann auf Basis von Wasserstoff Wärme und Strom erzeugt. Ideal für den Haushalt, Gewerbe und die Industrie.
Das sind auch die Anforderungen, die wir zu erfüllen haben im Bereich der Energie-/Wärmewende.

Was halten Sie von Oberleitungen für Elektro-Lkw?

Da gibt es bessere und sinnvollere Lösungen. Ich denke, dass hier auch die Implementierung von induktiven Straßenabnehmern im Straßenbelag eher kommen wird. Es wird sich zeigen; aber die Oberleitung macht außerhalb des urbanen Bereichs keinen Sinn. Weder wirtschaftlich noch energetisch.

Oberleitung für Lkw? Es gibt Sinnvolleres“

Im übrigen gibt es für den Gütertransport bereits eine flächendeckende Oberleitung, welche nur nicht so genutzt wird, wie es sinnvoll wäre. Allerdings schienengebunden – die Bahn. Da muss in Zukunft auch der Güterverkehr, vor allem der Fernverkehr, wieder hin! Dann macht auch eine Oberleitung Sinn.

Wie wird das E-Auto in 30 Jahren aussehen?

Oh, eine tolle und auch spannende Frage. Die berühmte Glaskugel. Ich bin weder Hellseher noch Vorhersager, aber möchte die Frage gerne an den Fakten festmachen und daraus ein zukünftiges Szenario ableiten, so wie ich es sehe.
Die Fahrzeuge werden sich massiv verändern, so wie auch unser generelles Mobilitätsverhalten. Die Fahrzeuge werden voll sein mit digitaler Technik, On-Demand-Lösungen, Enter- und Infotainment. Die Fahrzeuge werden auf Energieverbrauch optimiert sein und in einigen Punkten nicht mit heutigen Fahrzeugen auch nur annähernd optisch und technisch vergleichbar sein. Die Devise ist hier mit Sicherheit kleiner, flexibler und intelligenter. Autonom und teilautonom. Der Fokus liegt in der maximal flexiblen, effizienten und intelligenten Mobilität/Mobilitätsketten. Klein und fein wird die neue Größe der Fahrzeuge sein.

Vielen Dank für das Gespräch

Fuhrparkmanager

Zulassungen E-Autos: Boom in Deutschland

Der Verkauf von E-Autos in Deutschland boomt. Gegenüber den ersten neun Monaten 2018 gibt es ein Plus von 48 Prozent. Woanders lief es schlechter.

Bei den Zulassungen von E-Autos gibt es in den ersten neun Monaten des Jahres hierzulande einen starken Trend zu vermelden: 74.000 Neuzulassungen entsprechen einem Plus von 48 Prozent gegenüber dem gleichen Zeitraum 2018. Der Zuwachs ging vor allem auf das Konto der reinen E-Autos, die Nachfrage nach Plug-in-Hybriden hingegen stagnierte. Insgesamt lag der Marktanteil von elektrifizierten Autos bei 2,7 Prozent.

China bleibt vorn

In China hingegen hat der Elektroauto-Boom im dritten Quartal erstmals an Wucht verloren. Trotzdem bleibt das Reich der Mitte mit 243.000 neuen E-Autos und Plug-in-Hybriden mit Abstand der größte Markt für elektrifizierte Pkw. Das geht aus dem aktuellen „Electromobility Report“ des Center of Automotive Management (CAM) in Bergisch Gladbach hervor. Auch Deutschland zählt weiterhin zu den großen E-Autoländern.  

Nach jahrelangem Wachstum schrumpfte der Markt in China zwischen Juli und September um 21 Prozent gegenüber dem Vorjahreszeitraum. Grund für den Rückgang war einerseits reduzierte Förderprogramme, andererseits der wirtschaftliche Abschwung durch den Handelsstreit mit den USA. Über neun Monate betrachtet liegt der E-Automarkt jedoch weiterhin im Plus: 871.000 Neuzulassungen entsprechen einem Zuwachs von 21 Prozent. Der Gesamtfahrzeugmarkt war im gleichen Zeitraum um mehr als zehn Prozent rückläufig.

Frankreich und Niederlanden stark

Auf den anderen großen Pkw-Märkten zeigt sich im bisherigen Jahresverlauf ein gemischtes Bild. In den USA gab es zwischen Januar und September lediglich ein leichtes Plus von 1 Prozent auf 236.000 Einheiten, in Großbritannien kamen 48.000 Fahrzeuge neu auf die Straße, was einem Zuwachs von 7 Prozent entspricht. Stärker zulegen konnte die E-Mobilität in Norwegen (plus 18 Prozent auf 62.000 Einheiten), Frankreich (plus 36 Prozent auf 42.000 Einheiten) und den Niederlanden (plus 126 Prozent auf 34.000 Einheiten). HM/Foto: BMW

E-Mobilität schafft mehr Arbeitsplätze als sie zerstört

BEM: E-Mobilität schafft 255.000 Arbeitsplätze

Geht es um E-Mobilität, geht es auch um Arbeitsplätze. Doch es werden nicht nur welche verloren gehen, wie der Verband BEM nun ermittelt hat.

Elektroautos stehen in dem Ruf, Arbeitsplätze zu vernichten, da sie einfacher zu warten sind und weniger Komponenten verbaut werden. Doch das ist nur die halbe Wahrheit. Wie der Bundesverband eMobilität e.V. nun ermittelt hat, wird die Umstellung der Mobilität auf Elektromobilität zahlreiche neue Beschäftigungsmöglichkeiten schaffen. Dabei erfordert allein der Aufbau der Ladeinfrastruktur zur Beladung der E-Autos in den nächsten 10 Jahren ein Personalvolumen von 255.000 Fachkräften. Dabei sind neue Arbeitsplätze im Automotive-Bereich oder bei der Batterieherstellung noch nicht erfasst.

Die Untersuchung bezieht sich auf die von der Bundesregierung angestrebte Emissionsminderung im Straßenverkehr bis zum Jahr 2030. Demnach sehen Experten einen Bedarf von rund 300.000 Ladesäulen im öffentlichen und halböffentlichen Bereich. Hinzu kommt durch die Umsetzung der EU-Gebäude-Energieeffizienz-Richtlinie die Notwendigkeit zur Errichtung von etwa 10 Millionen Ladepunkten im privaten Wohn- und Mieteigentum sowie an Arbeitsplätzen.

Heute schon zu wenige Fachkräfte

Die Installation dieser Infrastruktur, Wartung und Monitoring, Integration stationärer Speicher zur Lastspitzenkompensation, der Installation zusätzlicher erneuerbarer Energieerzeugungs-Anlagen sowie die Vorgänge zur Prüfung der Mess- und Eichrechtskonformität bilden neue Tätigkeitsfelder, für die schon heute zu wenig Fachkräfte zur Verfügung stehen. Das betrifft insbesondere die Berufsfelder Elektriker, Elektrotechniker, Service, IT und Montage, die maßgeblich bei der Installation und Projektierung der Ladeinfrastruktur benötigt werden.

„Ja, es wird Veränderungen am Arbeitsmarkt durch den Umstieg auf Elektromobilität geben“, kommentierte Markus Emmert, wissenschaftlicher Beirat und Leiter der Arbeitsgruppen im BEM, die erwartete Beschäftigungsentwicklung. „Der Umbau der Fahrzeugindustrie und der Energiebereitstellung erfordern über Jahre enormen Aufwand und neue Jobs. Allein der Bereich Ladeinfrastruktur schafft Arbeitsplätze, die bislang niemand auf dem Schirm hat – insbesondere weil sich hier die Bereiche Energie und Mobilität verbinden. Die ersten Personal-Engpässe zeigen uns bereits schon heute, dass erheblicher Arbeitskräfte-Bedarf besteht, dem wir jetzt entgegenwirken sollten.“

111 Milliarde Euro Investitionsvolumen

E-Mobilität Arbeitsplätze
Versorgungsprobleme beim Strom sind nicht zu erwarten. Foto: pixabay

Die Untersuchung beziffert das Gesamt-Investitionsvolumen zum Aufbau der Ladeinfrastruktur auf 111 Milliarden Euro und den erwarteten Stromverbrauch Erneuerbarer Energie auf 54.020 GWh. Das sind 10 Prozent des heutigen Energiebedarfs. Bei dieser Angabe muss berücksichtigt werden, dass mit zunehmender Elektrifizierung der Mobilität auf der Seite der Herstellung und Bereitstellung fossiler Antriebsenergie (Benzin, Diesel) enorme Mengen der sogenannten Grauen Energie eingespart werden, die den tatsächlichen Strombedarf entsprechend reduzieren.

„Die Berechnungen des Strombedarfs, der inzwischen über 40 Prozent erneuerbar aus Photovoltaik und Windkraft gedeckt wird, zeigen, dass der Aufbau der Infrastruktur für Elektromobilität insbesondere bei netzdienlichem Laden in der Praxis ohne Versorgungsprobleme möglich ist und zudem der Integration der Erneuerbaren dient. Der Umbau zu einer nachhaltigen Mobilität kann faktisch beginnen“, ergänzt Thomic Ruschmeyer, Präsident des Bundesverbands Solare Mobilität.

Die Untersuchung zur Arbeitsplatzentwicklung im Bereich Ladeinfrastruktur wurde gemeinsam mit den BEM-Arbeitsgruppen „Ladeinfrastruktur“ und „Netzdienlichkeit“ erstellt, denen 100 Mitgliedsunternehmen angehören, die die Berechnungsgrundlage, die Annahmen und das Ergebnis bestätigen und mittragen. HM/Titelfoto: VW