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Elektroauto - Reichweiten im Winter

Warum halten Elektroautos die versprochenen Reichweiten nicht ein?

von Stefan Sauerborn 04 / 2017

Das Elektroauto liebt es, wie wir Menschen, gerne etwas wärmer. Bei Temperaturen unter null sinkt der Bewegungsradius des E-Fahrzeuges um bis zu 50 Prozent. Ein von der FAZ auf winterlichen Straßen getesteter Renault Zoe brachte es immerhin auf noch 68 Prozent seiner normalen Reichweite von 400 Kilometern. Warum ist das so? Ein Lithiumionenakku lässt sich unterhalb von minus 10 Grad aus Sicherheitsgründen nicht mehr laden, sofern die Batterie nicht beheizt wird. Jenseits von 40 Grad Celsius altert die Batterie schneller. Ihre volle Kapazität erreicht sie in einem Temperaturbereich, der zwischen 20 und 40 Celsius liegt.

Dass die heutigen Akkus so reagieren, hat zwei Gründe: Der eine Grund liegt in der Batteriechemie. Beim Laden transportiert der Akku im Inneren Lithiumionen von der Kathode zur Anode. Zwischen diesen beiden Polen befindet sich ein leitfähiges Medium, der sogenannte Elektrolyt. Die in den heutigen Akkus verwendeten Elektrolyte sind flüssig. Bei niedrigen Temperaturen wird die Flüssigkeit zähflüssig und friert irgendwann ein. Um den Temperaturschwankungen vorzubeugen, werden Lithiumionenakkus in allen rein batterieelektrischen Autos wassergekühlt. Mithilfe des Kühlkreislaufs kann das Kühlmittel auch elektrisch beheizt werden. Die Energiemenge, die fürs Kühlen oder Heizen der Batterie benötigt wird, ist relativ gering, auch wenn hierdurch natürlich elektrische Energie verbraucht wird.

Der andere Grund ist die Wärmepumpe. Aus einem Kilowatt elektrischem Strom kann sie 3 Kilowatt Wärmeleistung erzeugen. Heute ist bei vielen Elektrofahrzeugen daher auch eine Wärmepumpe an Bord. Intensiv geforscht wird derzeit auch an Festkörperakkus, in denen ein fester Elektrolyt zum Einsatz kommt. Solche Akkus werden allerdings frühestens 2020 produktionsreif, so die FAZ. Zudem ist die Leitfähigkeit der eingesetzten Materialien auch bei den Festkörperakkus stark temperaturabhängig.

Thermomanagement nennt sich die Ingenieurdisziplin, die sich mit dem Wärmetransport beschäftigt. Für das Elektroauto ist der Wärmetransport von elementarer Bedeutung, wenn dauerhaft die Reichweite im Winter gegenüber der des Sommers auf nur noch 20 Prozent Reichweitenverlust abschmelzen soll.

Bei der Technik des E-Autos sind noch einige Hürden zu nehmen, um die Reichweite zu verbessern und somit die Reichweitenangst der Elektrokunden zu verringern.

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