Darum entstehen im E-Auto Ladeverluste
#nutzermeinung
Beim E-Auto kommt nicht die vollständige Energiemenge der Ladesäule in der Batterie an. Man spricht von Ladeverlusten. Jetzt könnte man denken, Autos mit Verbrennungsmotor sind besser, denn wenn man 50 Liter Benzin in den Tank füllt, kommen auch 50 Liter im Motor an. Das stimmt, dennoch ist der Wirkungsgrad beim E-Auto deutlich höher. Entscheidend ist, wie viel Energie aus der Flüssigkeit bzw. aus der Batterie in Bewegungsenergie umgesetzt wird. Beim Verbrennungsmotor liegt der Wirkungsgrad zwischen 20 und 30 Prozent. Der Rest ist Wärme. Beim E-Auto liegt der Wirkungsgrad bei 80 Prozent.
Ladeverluste wird man beim E-Auto auch durch technische Weiterentwicklungen nie ganz verhindern können. Sie sind physikalisch begründet. Jeder elektrische Leiter besitzt beim Transport geladener Elektronen einen spezifischen Widerstand. Der Durchmesser des Kupferdrahts im Kabel und seine Länge haben direkten Einfluss auf diesen Widerstand. Je größer die Querschnittsfläche des stromführenden Drahtes ausfällt und je kürzer das Kabel ist, desto geringer ist der Widerstand.
Widerstand kompensieren
Das haben sich bereits einige Hersteller zu Nutze gemacht. Sie verdoppelten die Spannung in der Batterie von 400 auf 800 Volt. Dadurxh lassen sich Kabel mit kleinerer Querschnittsfläche bei gleichem Widerstand verlegen. Das spart Gewicht und Platz im E-Auto. Dünnere Kabel lassen sich zudem leichter um eine Ecke verlegen. Der Hauptgrund für die teurere Technik ist allerdings die deutlich höhere Ladeleistung dieser Batteriesysteme. Damit sinkt auch die Dauer eines Ladestopps am Schnelllader.
Wechsel- und Gleichstrom im E-Auto
Im Elektroauto kommen beide Arten des Energieflusses, Gleich- und Wechselstrom, zum Einsatz. Beim Gleichstrom (DC) fließt Energie in eine Richtung durch den elektrischen Leiter. Das ist in der Batterie der Fall, sie speichert Gleichstrom. Wechselstrom (AC) dagegen ändert laufend seine Richtung. Im Haushalt beispielsweise 100 mal pro Sekunden. 50 mal in die eine, 50 mal in die andere Richtung, warum man von einer 50 Hertz Frequenz spricht. Im E-Motor kommt Wechselstrom zum Einsatz. Man kann auch vom Drehstrom sprechen, denn im Stator des E-Motors entstehen durch Wechselstrom wandernde Magnetfelder. Durch ihre 360 Grad-Bewegung ziehen sie den ebenfalls magnetischen Rotor hinter sich her. Die Achse dreht sich.
Der Gleichstrom aus der Batterie muss also erst zu Wechselstrom werden, bevor er im Elektromotor eingesetzt wird. Das passiert im Konverter oder Wechselrichter.
Verluste beim Gleichrichten
Wird das E-Auto an der Wallbox mit Wechselstrom geladen, muss daraus im Gleichrichter oder On-Board-Charger Gleichstrom werden, um in der Batterie gespeichert zu werden. Dabei passiert der Wechselstrom eine Diode. Die funktioniert wie ein Drehkreuz an Eingangstüren. Sie drehen sich nur in eine Richtung. Nur der Wechselstrom einer Frequenz passiert die Diode. Die andere Flussrichtung ist gesperrt. Damit würde man jedoch die Hälfte der Energie verlieren. Bei einer Brücken-Gleichschaltung arbeiten mehrere Dioden, so dass alle Frequenzen abgedeckt sind. Der gesamte Wechselstrom wird zu Gleichstrom. Gut, auch hier wird aus einem kleinen Teil Wärme. Somit zählen die Verluste beim Umspannen ebenfalls zu den Ladeverlusten.
Keine kalte Batterie laden
Auch die Batterie verfügt über einen so genannten Innenwiderstand. Dieser steigt an, je älter eine Batterie ist als auch je kälter die Außentemperatur ist. Batterien mögen es angenehm warm (21 bis 26 Grad Celsius). Darum sollte die Batterie warm sein, bevor man zum Schnelllader fährt. Entweder automatisch über die Vorkonditionierung des Fahrzeugsystems oder einige gefahrene Kilometer.
An der Ladesäule lädt ein E-Autofahrer also etwas mehr Energie als später die Batterie für die Fahrleistung zur Verfügung stellt. Doch sind diese Verluste bei der Verbrauchsangabe bereits berücksichtigt. Die ECE-Richtlinie seht vor, dass Hersteller den Normverbrauch eines Fahrzeugs bereits vor dem Konverter ermitteln und angeben.