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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