Ladeverluste bei Elektroautos reduzieren

Die Faktoren, die dabei eine Rolle spielen, sind vielfältig. Das Spektrum reicht von Kabeldurchmesser und Kabellänge über die Ladetemperatur und den Batterieladezustand bis hin zur abgerufenen Ladeleistung. 

Grundsätzlich lässt sich Strom nicht völlig verlustfrei transportieren – auch auf kurzen Wegen, wie von der Wallbox zum Akku des Elektroautos, gibt es elektrische Widerstände. Gleiches gilt für den Wechselrichter im Ladegerät des E-Autos: Bei jeder Wandlung elektrischer Energie entstehen wie beim Transport geringe Verluste. Der Wechselrichter ist Bestandteil des fest im Fahrzeug verbauten Ladegeräts und sorgt dafür, dass beim Laden mit Wechselstrom (AC) dieser in Gleichstrom umgewandelt wird. Denn Batterien speichern grundsätzlich Gleichstrom (DC). Hoch effiziente Wechselrichter haben einen Wirkungsgrad von gut 98 Prozent, sodass also nur ein geringer Teil der geladenen Energie unterwegs verloren geht. 

Gleiches gilt allerdings für das Laden von Gleichstrom an Schnellladestationen. Dabei entsteht ein ähnlich hoher Ladeverlust wie beim Laden mit Wechselstrom. Denn aufgrund der Ladegeschwindigkeit müssen beim Schnellladen die Ladekabel gekühlt werden, dafür muss wiederum ein Teil der Energie aufgewendet werden. Ultraschnelles Laden mit großer Leistung geht daher auch zu Lasten der Effizienz. Effizienter ist das langsamere Laden über mehrere Stunden. 

Auch der Lademodus spielt eine Rolle: An der Haushaltssteckdose etwa fallen in der Regel höhere Verluste an als an einer Wallbox. Das liegt daran, dass die Widerstände aufgrund der niedrigen Ladeleistung der Steckdose höher sind, wodurch das E‑Auto nicht die volle Ladeeffizienz abrufen kann. 

Dann ist da noch der Innenwiderstand des Lithium-Ionen-Akkus. Der ergibt sich aus dem "Wanderweg" der Teilchen zwischen Anode und Kathode bei der Elektrolyse. Im Laufe des Batterielebens wird dieser "Weg" länger, wodurch der Innenwiderstand zunimmt. Das geht zu Lasten der nutzbaren Energie.

Doch auch wenn bei Verbrennungsmotoren solche Energieverluste nicht vorkommen, sollten sich umweltbewusste an einem Elektroauto Interessierte nicht von den geringen Ladeverlusten abschrecken lassen. Denn E-Autos weisen einen deutlich besseren Wirkungsgrad als Verbrenner auf. Bei Dieseln oder Benzinern kann der Wirkungsgrad bei idealen Bedingungen kurzzeitig bei 40 bis 50 Prozent liegen, im Durchschnitt beträgt er aber nur rund 20 Prozent. Das heißt: Gut vier Fünftel des verbrauchten Treibstoffs verpuffen und kommen nicht an der Antriebsachse an. 

Beim E‑Auto hingegen werden rund 80 Prozent der eingesetzten Energie in Bewegung umgesetzt. Der Elektromotor ist damit der deutlich effizientere Antrieb, die E‑Mobilität damit nachhaltiger. Die ECE-Richtlinie, nach der die Autohersteller den Normverbrauch von Elektrofahrzeugen angeben, berücksichtigt die Ladeverluste übrigens, denn gemessen wird der zugeführte Strom vor dem Ladegerät.

Interessanter ist bei der reinen betriebswirtschaftlichen Betrachtungsweise beim Kauf eines E-Autos deshalb der Stromverbrauch. Der wiederum hat starken Einfluss auf die Reichweite. Der ADAC hat die Reichweite und den Stromverbrauch marktüblicher Elektroautos im realitätsnahen ADAC Ecotest-Verfahren gemessen. Dass größere und schwerere Autos deutlich mehr Energie auf 100 Kilometern verbrauchen als kleine Modelle, liegt auf der Hand. 

Wer sich damit beschäftigt, auf ein E‑Auto umzusteigen, sollte sich bei der Modellauswahl auch mit dem eigenen Fahrprofil – dabei hilft zum Beispiel die EV Check App – und der Akkugröße genauer beschäftigen. Ein größerer Akku erhöht das Gewicht und damit den Verbrauch – ohne, dass die Reichweite zwingend zunehmen muss. Das ist von Hersteller zu Hersteller und von Fahrzeug zu Fahrzeug unterschiedlich. 

Der ID.3 von Volkswagen schneidet in einem Test besonders effizient ab: Um beispielsweise den ID.3 mit 58-kWh-Batterie (Stromverbrauch in kWh/100 km: kombiniert 13,7; CO₂-Emission in g/km: kombiniert 0; Effizienzklasse: A+++) vollständig zu füllen, müssen an einer Schnellladesäule bei einer Ladeleistung von zu Beginn 102 kW (später, mit abfallender Ladekurve, 50 und dann um die 20 kW) über eine Dauer von gut einer Stunde insgesamt nur 62,2 kWh geladen werden (1–100 Prozent Energieinhalt). Das ergibt einen minimalen Ladeverlust von nur etwa sieben Prozent, den man im Alltag verschmerzen kann.