Wie groß ist der „Kraftstofftank“ in einem Elektrofahrzeug?

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Liebhaber von Elektrofahrzeugen stellen häufig zwei durchaus berechtigte Fragen: „Warum haben die meisten Elektrofahrzeuge eine elektronisch begrenzte Höchstgeschwindigkeit?“ und „Warum ist die Reichweite im Vergleich zu einem ähnlichen Auto mit Verbrennungsmotor geringer?“

Um diese Fragen zu beantworten, müssen die Energiedichte der verschiedenen Antriebskraftstoffe und natürlich die vergleichbare Energie untersucht werden, die in der Hochspannungsbatterie gespeichert ist, die normalerweise den bzw. die Motoren eines Elektrofahrzeugs antreibt.

Energiegehalt von Benzin und Diesel

Beginnen wir mit dem Energiegehalt der beiden heute weltweit beliebtesten Kraftstoffe. Ein Liter Benzin hat einen Energiegehalt von 9 kWh, während ein Liter Diesel fast 10 kWh hat. Um diese Daten ins rechte Licht zu rücken: Ein typischer Kleinwagen mit einem bescheidenen 40-Liter-Kraftstofftank bedeutet, dass er bei einem Benziner 360 kWh Energie transportiert, bei einem Diesel sind es 400 kWh.

Energieinhalt der Hochspannungsbatterie

Eine typische Hochvoltbatterie in einem Kompaktfahrzeug hat heutzutage einen Nettoenergieinhalt von 50–80 kWh. Net ist hier das Stichwort, denn der gesamte Energieinhalt der Hochvoltbatterie steht dem Antriebsstrang nicht zur Verfügung. Es gibt einen notwendigen oberen und unteren Puffer in der Packung. Der obere Puffer ist immer niedriger als der untere Puffer, da die Tiefentladung eines Hochspannungsbatteriesatzes katastrophale Folgen haben kann. Deshalb gehen die Hersteller mit dem unteren Puffer etwas großzügiger um. Generell gilt: Je höher der Puffer, desto länger hält der Akku. Dies ist für die Hersteller ein sehr schwieriges Problem, da ein größerer Puffer bedeutet, dass weniger Nettoenergie zum Bewegen des Fahrzeugs zur Verfügung steht und sie daher gezwungen sind, diese durch mehr Module zu erhöhen, was wiederum das Gewicht und den Platzbedarf im Auto erhöht. Das Pufferproblem ist sehr wichtig, deshalb schlagen die Hersteller vor, dass die Ladung des Akkus für den täglichen Gebrauch zwischen 20 und 80 % gehalten werden sollte. Auf diese Weise können wir die oberen und unteren Puffer erhöhen, indem wir einfach unsere Ladegewohnheiten anpassen.

Vergleich der Antriebsmethoden

In der folgenden Tabelle vergleichen wir drei Antriebsmethoden im selben Auto – Benzin, Diesel und Elektro – und die äquivalenten Energieinhalte zwischen den „Kraftstoffen“. Wir haben den Peugeot 208 als Beispiel genommen, aber die Zahlen sind bei anderen Fahrzeugen, die mit mehreren Kraftstoffversionen erhältlich sind, ähnlich. Für einen einfacheren direkten Vergleich haben wir alle Brennstoffe in kWh umgerechnet.

Wrap-up

Mit der heutigen Batterietechnologie enthält ein typischer Kraftstofftank in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor fast zehnmal mehr Energie als eine typische Batterie. Andererseits kommt dem Elektrofahrzeug der deutlich höhere Wirkungsgrad zugute. In der obigen Tabelle können wir leicht erkennen, dass das Elektroauto für die gleiche zurückgelegte Strecke fast dreimal weniger Energie benötigt als das entsprechende Auto mit Verbrennungsmotor, was zu erwarten ist, da der Elektromotor einen Wirkungsgrad von bis zu 94 % erreichen kann, während die modernen Benzin- und Dieselmotoren mit Turbolader und Direkteinspritzung einen Wirkungsgrad von bis zu 38–40 % erreichen. Wie viel Energie benötigen Elektrofahrzeuge also, um eine vergleichbare Reichweite zu haben? Wenn wir die obige Tabelle als Referenz verwenden, benötigen wir 128 kWh, um mit dem Benzinmodell mitzuhalten, und 158 kWh, um die gleiche Reichweite wie mit dem Dieselmodell zu erreichen. Die tatsächliche Zahl ist sogar noch höher, denn wenn wir eine solche Batterie im Auto haben, ist der Gewichtsnachteil enorm und der Stromverbrauch steigt. Daher ist es mit der aktuellen Batterietechnologie praktisch unmöglich, die gleiche Reichweite wie ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor zu erreichen. Erste Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass Festkörperbatterien diese Lücke erheblich schließen können. Sie sollten auch bei einem anderen verwandten Problem erheblich helfen – dem Laden.

Den Ladeleistungsvergleich zwischen den Kraftstoffen können Sie in der folgenden Tabelle sehen.

Die modernsten Elektrofahrzeuge können heute mit einer Leistung von bis zu 270 kW laden. Die äquivalente „Ladeleistung“ eines 50-Liter-Tanks beträgt 13.500 kW für den Benziner und 15.000 kW für den Diesel. Dies liegt daran, dass die „Ladezeit“ für das ICE-Fahrzeug etwa 2 Minuten beträgt. Auch hier ist der Unterschied in der „Ladegeschwindigkeit“ zugunsten des ICE-Fahrzeugs enorm.

Offensichtlich kann dies bis zu einem gewissen Grad gemildert werden, indem das Elektrofahrzeug über Nacht aufgeladen wird, wenn Sie das Auto nicht benutzen – etwas, das Sie mit einem ICE-Auto nicht tun können. Aufgrund der Tatsache, dass der „Tank“ bei Elektrofahrzeugen viel kleiner ist, ist der tatsächliche Unterschied bei den Ladezeiten nicht so groß, wie der Unterschied bei den Laderaten vermuten lässt. Dennoch brauchen wir natürlich noch schnellere Lademöglichkeiten, und es ist gut, dass diese nicht weit weg sind.