Warum Elektroautos so verdammt lange laden müssen

(oder: Warum tanken so verdammt schnell geht)

Elektroautos haben zwei Nachteile gegenüber herkömmlichen Autos mit Verbrennungsmotor: Erstens muss man eine niedrigere Reichweite in Kauf nehmen und zweitens dauert das Laden der Batterie deutlich länger als das Tanken von Benzin oder Diesel. Warum ist das so, obwohl doch die Reichweite auch noch niedriger ist? Und wird sich das in Zukunft ändern?

Tanken an der Tankstelle dauert nicht besonders lange. Nach gut einer Minute lässt sich ein leerer Tank füllen, so dass man sofort wieder hunderte Kilometer fahren kann. Pro Minute gibt eine Zapfsäule 35 Liter Treibstoff ab. Bei einem Energiegehalt von 9 kWh pro Liter Benzin entspricht das also 315 kWh pro Minute.

Warum dauert das Tanken von Strom so viel länger?

Eine normale Steckdose zu Hause (230V) schafft es, ungefähr eine Leistung von 3 kW dauerhaft zur Verfügung zu stellen. D.h. einer Steckdose kann man 3 kWh pro Stunde entlocken. Wie wir oben aber gesehen haben, nimmt der Tank eines Benziners 315 kWh pro Minute auf, hochgerechnet auf die Stunde sind das also 18.900 kWh! Tanken von Benzin überträgt daher die 6.300fache Energie in der gleichen Zeit wie eine einzige Steckdose. Anders ausgedrückt, dockt man beim Tanken sozusagen an 6.300 Steckdosen gleichzeitig an! Die Leistungsaufnahme von 18,9 Megawatt beim Tanken an einer einzigen Zapfsäule entspricht dem mittleren Stromverbrauch einer Stadt mit 22.000 Einwohnern!

Nun benutzt man für das Laden eines Elektroautos aber in den seltensten Fällen eine einfache Steckdose. Bei einem Verbrauch von 20 kWh pro 100 km benötigt man mindestens 9 Stunden, um das Elektroauto für eine Reichweite von 100 km wieder aufzuladen. Schneller geht es mit Ladestationen für zu Hause. Renault bietet für die Zero Emission Elektromodelle beispielsweise Ladestationen mit einer Leistung von 22 kW an. Laut Herstellerangaben dauert es damit 1,5 Stunden, um den Akku mit 22 kWh vollzuladen. Die Reichweite liegt dann bei über 100 km. Mit einer Leistung von 22 kW elektrisch zu laden ist so, als würde man pro Minute 40ml Benzin tanken – das ist gerade mal ein doppelter Schnaps. Die Tankstelle schafft aber 35 Liter pro Minute – also fast Faktor 900 mehr!

Gibt es überhaupt eine Lösung für die langen Ladezeiten von Elektroautos?

Es gibt verschiedene Ansätze, die Tankzeiten weiter zu reduzieren. Tesla hat hierfür ein Schnellladenetz aufgebaut. An sinnvollen Punkten entlang von Autobahnen hat der Autohersteller die Ladesäulen so platziert, dass man mit Zwischenstopps auch große Distanzen mit dem Elektroauto zurücklegen kann. Eine einzelne Säule bietet eine Leistung von 120 kW und soll es nach einer halbstündigen Pause ermöglichen, 270 km weiterzufahren, so dass die nächste Schnellladestation erreicht werden kann. Mit 120 kW beträgt der Geschwindigkeitsvorsprung der Tankstelle allerdings immer noch Faktor 150.

Die Firma Better Place hatte das Ziel, eine vollautomatische Infrastruktur zum Wechseln von Akkus aufzubauen.  Jeder Batteriewechsel sollte eine sofortige Reichweite von 160 km ermöglichen. Die Firma stellte 2013 jedoch den Geschäftsbetrieb ein.

Eine andere Alternative ist es, den Strom an Board des Elektroautos zu erzeugen. Der Opel Ampera kann rein elektrisch laut Herstellerangabe zwischen 40 und 80 km zurücklegen. Wenn die Batterie nahezu leer ist, springt der mit Benzin betriebene Generator an und erhöht die Reichweite auf 500  km. Da der Motor im optimalen Drehzahlbereich betrieben wird, ist die Effizienz höher als wenn man den Benzinmotor direkt für den Antrieb nutzen würde.

Strom kann auch mit einer Brennstoffzelle aus Wasserstoff erzeugt werden. Der Wasserstoff lässt sich wie Benzin schnell tanken. Der Preis für diese kurze Tankzeit ist jedoch sehr hoch. Beim Elektroauto mit Batterie werden rund 80% von erneuerbar erzeugter Energie auf die Räder gebracht. Nutzt man hingegen Wasserstoff als Energiespeichermedium, so muss dieser erst durch Elektrolyse erzeugt werden und letztendlich in der Brennstoffzelle wieder verstromt werden. Am Ende stehen beim Wasserstoffauto nur noch rund 30% der ursprünglichen Energie für den Antrieb zur Verfügung.

Fazit

Es ist nicht zu erwarten, dass die Ladezeiten von Elektroautos in Zukunft drastisch sinken werden. Die Energiemenge, die beim Tanken von Benzin transportiert wird, lässt sich in dieser kurzen Zeit mit dem heutigen Stromnetz ohnehin nicht flächendeckend zur Verfügung stellen. Nur wenn andere Energiespeichermedien zum Einsatz kommen, lassen sich die Tankzeiten merklich senken, da der Energiegehalt der Speichermedien hoch ist.

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