Temperaturunterschied
Elektroauto - Reichweiten-Unterschiede im Sommer und Winter
Es sind viele Faktoren, die die Reichweite von E-Autos beeinflussen: die Akkugröße, das Gewicht, die Aerodynamik, auch die Effizienz des Elektromotors. Allerdings hat nichts so viel Einfluss auf die Leistungsfähigkeit und Ausdauer des Fahrzeugs wie die Temperaturunterschiede zwischen Winter und Sommer. In extremen Fällen halbiert sich im Winter die Reichweite. Warum ist das so?
Mehr Reichweite im Sommer, weniger im Winter
Für E-Auto Nutzer ist das eine bekannte Erfahrung und manch einen fröstelt es schon bei dem Gedanken, wie stark die kalte Jahreszeit wieder an der Reichweite des Fahrzeugs knabbern wird. Hauptursache dafür ist die Sensibilität des Akkus in Bezug auf Temperaturunterschiede. Die Lithium-Ionen-Akkus, die durch ihre hohe Energiedichte besonders leistungsfähig sind, benötigen ein bestimmtes Temperaturfenster, um optimal zu arbeiten. Jeder kennt das von seinem Smartphone. Dieses liegt ungefähr bei 20 bis 25 ° C Umgebungstemperatur. Ist es deutlich kälter (oder deutlich wärmer), fallen die Akkus aus ihrem Wohlfühlfenster heraus und liefern weniger Leistung und damit Reichweite. Ab + 10° C und niedriger verlangsamen sich die chemischen Prozesse innerhalb des Akkus signifikant. Die Zellchemie tritt, sozusagen, auf die Bremse.
Wenn die Ionen auf mehr Widerstand treffen
Welche chemischen Prozesse beeinflussen das Geschehen? Je stärker die Außentemperatur sinkt, um so mehr steigt die Viskosität der Elektrolyte in den Lithium-Zellen an. Viskosität ist die Maßeinheit für die Zähflüssigkeit eines Fluids. Nimmt sie zu, läuft alles langsamer ab. Bei Kälte erhöht sich also der Innenwiderstand in den Akkuzellen und die Ionen sind in ihrer Beweglichkeit eingeschränkt. So verliert der Akku sein Leistungspotenzial. Je höher der Widerstand ist, um so stärker bricht die Leistung ein – und damit die Reichweite des Fahrzeugs. In der Regel ist mit einem Reichweitenverlust von 10 bis 30 % zu rechnen (Quelle: ADAC).
Der Akku im Formtief – und was dagegen hilft
Während dem Akku die winterliche Kälte zusetzt, steigt gleichzeitig der Bedarf an Heizwärme. Schließlich sollen die Insassen ein halbwegs angenehmes Reiseklima haben. Also ist eine höhere Heizleistung erforderlich. In diesem Moment hat das E-Auto gegenüber dem Verbrenner einen Systemnachteil:
Der Verbrenner produziert an sich eine Menge Wärme (quasi als Abfallprodukt), die er jetzt aber als Heizwärme sinnvoll verwenden kann. Elektromotoren tun das in dem Ausmaß natürlich nicht. Was jetzt helfen kann, ist eine Wärmepumpe. Viele Hersteller statten ihre E-Autos deshalb schon serienmäßig damit aus. Die Wärmepumpe zieht bekanntermaßen Energie aus der Umgebungsluft und wandelt sie in Heizwärme um – ohne dabei selbst viel Strom zu benötigen. Sie schont also den Akku und erhöht darüber hinaus seine Leistungsfähigkeit noch dadurch, dass sie ihn in ein besseres Temperaturfenster bringt. Das hilft dann beim Laden. Das geht deutlich schneller, wenn der Akku nicht eiskalt ist. Im Vergleich verbraucht das Heizen im Winter übrigens mehr Energie, als das Kühlen im Sommer.
Welche Rolle spielen die winterlichen Straßenverhältnisse?
Schnee, Matsch, glatte Straßen – auch das hat (in einem vergleichsweise geringeren Maße) Einfluss auf die Performance. Was aber natürlich ebenso für nicht-elektrische Fahrzeuge gilt. Es ist zunächst ein Reifenthema. Damit die Winterreifen Grip liefern haben sie ein besonders stark ausgeprägtes Profil. Das wiederum ist die Ursache für eine höhere Reifenverformung beim Fahren. Die Folge davon ist ein gestiegener Rollwiderstand. Der kostet dann – wie jeder zusätzliche Widerstand – Energie.
Zum Rollwiderstand kommt dann noch der Reibwiderstand dazu. Für den sind tatsächlich die Straßenverhältnisse verantwortlich: Nässe oder schneebedeckte Fahrbahnen erfordern ihrerseits einen höheren Energieeinsatz, um das Wasser zu verdrängen und Haftung aufzubauen. Um das Gleiche wie im Sommer zu erreichen, muss man nun also mehr Leistung abfordern.
Fazit
E-Autos sind vor allem durch ihren Akku temperaturempfindlich. Deshalb entstehen im Winter Reichweitenverluste, die allerdings je nach Fahrzeug schwanken. Alles, was dabei hilft, den Akku näher an sein bestes Temperaturfenster zu bringen, verbessert die Reichweite. Eine zusätzliche Wärmepumpe kann da sehr hilfreich sein. Ob Serien- oder Sonderausstattung – gönnen Sie sich diese Technik, denn nachrüsten lässt sie sich derzeit noch nicht!
An den Fahrzuständen durch winterliche Straßen ist natürlich nichts zu ändern. Die erhöhen auch beim Verbrenner den Verbrauch. Anpassen kann man allerdings seine Fahrweise. Sanfter Umgang mit dem Fahrpedal und der reduzierte Betrieb zusätzlicher Stromverbraucher, helfen buchstäblich weiter.
