Das A bis Z der Elektromobilität

#nutzermeinung

Wer auf ein E-Auto umsteigt, muss einige neue Begriffe lernen. So wie man jetzt den Verbrauch in Kilowattstunden pro 100 km rechnet, gibt es einige Ausdrücke, die jeder E-Mobilist für seine nächste Unterhaltung an der Ladesäule kennen sollte:

Bidirektionalität

Der Begriff beschreibt, wie Energie in beide Richtungen, also ins Auto und auch wieder hinaus fließt. Das ist praktisch, um den Strom im Haushalt zu verwenden, ein anderes E-Auto zu laden oder die Energie wieder ins Stromnetz zu leiten. Allerdings fehlt noch ein Industriestandard, mit dem Bidirektionalität umgesetzt wird. Einige Hersteller setzen auf die Abgabe von Wechselstrom, was praktisch für den Gebrauch im Haushalt ist. Andere setzen auf Gleichstrom, was höhere Leistungen ermöglicht, doch für die Nutzung im Haushalt wird ein Wechselrichter benötigt. Der müsste in die Wallbox integriert werden, was ihre Anschaffung deutlich teurer macht. 

CCS

Der CCS-Stecker hat sich als Standard für Schnellladen in Europa etabliert. Das Kabel mit dem CCS-Stecker ist stets fest mit der Ladesäule verbunden. Das liegt an den hohen Ladeleistungen und teilweise werden die Kabel mit einer Flüssigkeit gekühlt. Das Akronym steht für Combined Charging System. Es wurde tatsächlich zwei Stecker kombiniert: Der obere Teil sieht aus wie ein Typ 2-Stecker für das normale Laden mit Wechselstrom. Hier werden nun die Sicherheits- und Kommunikations-Pins des Typ 2-Anschlusses verwendet. Der Gleichstrom fließt durch die zwei Pins im unteren Teil des CCS-Steckers.

E-Kennzeichen

Reine E-Autos und Plug-in-Hybride bekommen in Deutschland ans Ende des Kennzeichens ein E. Darauf sollte man nicht verzichten. Es erleichtert den Mitarbeitern der Parkraumüberwachung die Identifikation von E-Fahrzeugen. In etlichen Städten ist das Parken auf kostenpflichtigen Stellplätzen für E-Autos mit Parkscheibe bis zur Höchstparkdauer kostenlos. Auch das Parken an öffentlichen Ladesäulen ist teilweise auf E-Fahrzeuge beschränkt. Mit dem E auf dem Kennzeichen vermeidet man unnötige Diskussionen über die Berechtigung zum Parken bzw. Laden.

High Power Charging (HPC)

Das Akronym steht für High Power Charging und beschreibt die nächste Stufe des Schnellladens. Zu Start der öffentlichen Ladeinfrastruktur gab es Schnelllader, die bis zu 50 Kilowatt (kW) Gleichstrom als Ladeleistung lieferten. Ab einer Ladeleistung von 100 kW spricht man von HPC. Die neueste Generation der Schnelllader liefert inzwischen 300 bis 350 kW, wobei das noch kein Serienfahrzeug nutzen kann. Doch der Trend ist eindeutig: Schnellladen geht in Zukunft noch schneller.

Hybrid-Fahrzeuge

Als Hybrid-Fahrzeuge bezeichnet man Autos, die unterschiedliche Antriebsarten kombinieren. Dabei unterscheidet man Mild-Hybrid (MHEV), Voll-Hybrid (HEV) und Plug-in-Hybrid (PHEV).

Mild-Hybrid

Mit dieser Variante kann man nicht rein elektrisch Fahren. Der E-Motor hat keine Verbindung zu den Rädern. Er unterstützt lediglich den Verbrennungsmotor beim Anfahren oder Beschleunigen. Beim Verzögern wird der E-Motor zum Generator und speist elektrische Energie in die Batterie, die beim Mild-Hybrid nur eine kleine Speicherkapazität hat. 

Voll-Hybrid

Die Antriebseinheit ist eine Kombination aus Verbrennungs- und E-Motor. Mit einem Voll-Hybriden kann man rein elektrisch fahren. Doch sobald man stärker beschleunigt, schaltet sich automatisch der Verbrennungsmotor hin. Die rein elektrisch gefahrenen Strecken bleiben extrem kurz oder beschränken sich auf Stop-and-Go-Verkehr. Auch hier wird Bewegungsenergie beim Bremsen in elektrische Energie umgewandelt. 

Plug-in-Hybrid

Die Vorsilbe Plug-in verrät es: Das Auto hat einen Anschluss, um die Batterie an einer Ladesäule oder Wallbox aufzuladen. Auch die Speicherkapazität ist bei dieser Hybrid-Variante die größte, so dass der Wagen rein elektrisch fahren kann. Typische Distanzen liegen zwischen 50 und 80 km. Die Hersteller hatten hier stets die Vorschriften für den Umweltbonus im Blick. Allerdings ist inzwischen klar, dass Plug-in-Hybride ab 2023 nicht mehr staatlich gefördert werden. Hauptkritikpunkt an Plug-in-Hybriden ist das erhöhte Fahrzeuggewicht, was negativ auf den Gesamtverbrauch wirkt. Da immer nur eine Antriebsart aktiv ist, wirken entweder Tank und Verbrennungsmotor oder Batterie und E-Motor als Ballast. Da es keine Verpflichtung zum Aufladen der Batterie gibt und diese auch nicht während der Fahrt geladen wird, sind viele Plug-in-Hybride als reine Verbrenner-Modelle unterwegs. 

Induktives Laden

Wir kennen induktives Laden bei elektrischen Zahnbürsten als auch Smartphones. Eine Senderspule im Ladeteil erzeugt ein elektromagnetisches Feld. Die Empfangsspule auf der Gegenseite wandelt die Signale in elektrische Energie um, die in der Batterie gespeichert wird. Bei Zahnbürste und Smartphone haben beide Teile direkten Kontakt, was die Ladung erleichtert. Bei einem E-Auto verbleibt beim induktiven Laden ein kleiner Spalt, den die Energie überwinden muss. Die Senderspule kann ihre Leistung erhöhen, doch spielt hier die elektromagnetische Verträglichkeit eine Rolle. Menschen als auch Tiere reagieren auf Magnetfelder. Einerseits soll das E-Auto auch beim induktiven Laden schnell voll sein. Andererseits will man mögliche Einflüsse auf Organismen minimieren. Induktives Laden bieten den Komfort auf das Einstecken des - mitunter schweren - Steckers zu verzichten. Für gewerbliche Nutzer wie Taxi- und Lieferfahrer hätte induktives Laden während kurzer Standzeiten einen enorm praktischen Nutzen und würde die tägliche Reichweite erhöhen. Induktiven Laden funktioniert nicht nur im Stand. Die Forscher arbeiten auch an induktiven Ladespuren auf der Autobahn, so dass ein E-Auto während der Fahrt geladen wird.

Ladeinfrastruktur

Mit Ladeinfrastruktur ist das gesamte Angebot an öffentlich zugänglichen Ladepunkten gemeint, von der Ladesäule am Straßenrand, auf Supermarktparkplätzen als auch den Raststätten entlang der Autobahnen. Laut Bundesnetzagentur gibt es in Deutschland 55.570 Normalladepunkte und 10.231 Schnellladepunkte in Deutschland (8/2022). Der Bundesregierung geht der Ausbau der Ladeinfrastruktur nicht schnell genug. Darum investiert sie 1,9 Milliarden Euro in das Deutschlandnetz. Im Laufe des Jahres 2023 sollen 1.100 neue Ladeparks entstehen. E-Autofahrer finden durch das Navigationssystem im Auto oder durch eine Ladeapp auf dem Smartphone die nächstgelegene Ladesäule.

Ladeleistung

Oft werden kW und kWh verwechselt. Die Angabe in kW (Kilowatt) ist eine Leistungsangabe und stellt eine Momentaufnahme dar. Kann ein E-Auto mit 120 kW laden, ist das der maximale Wert. Die Ladekurve entwickelt sich so, dass man mit einer geringeren Ladeleistung startet. Die maximale Ladeleistung hält nur an, bis das Lademanagement zum Schutz der Batteriezellen die Leistung schrittweise herunterfährt. Die Angabe kWh (Kilowattstunden) ist eine Arbeitsleistung, also wie viel Energie in einer Zeiteinheit (h = Stunde) geladen wird. Rechnerisch ist eine 60 kWh Batterie mit einer Ladeleistung von 120 kW in 30 Minuten voll (das lässt allerdings Hochlauf und Abklingen der Ladeleistung außer acht). Auch die Speicherkapazität einer Batterie wird in kWh angegeben. Vereinfacht gesagt bedeuten 60 kWh, das in einer Stunde die Leistung von 60 kW oder über 60 Stunden 1 kW abgegeben werden könnte.

Ladetarife

Strom an öffentlichen Ladesäulen wird per Kilowattstunde (kWh) abgerechnet. In der Regel ist eine Kilowattstunde an Normalladern (AC) günstiger als am Schnelllader. Dafür ist dort die Batterie aufgrund der höheren Ladeleistung schneller wieder voll. Aus einer Ladesäule fließt stets mehr Energie, als in der Batterie ankommt. Das liegt an den physikalisch bedingten Ladeverlusten. 

Um Energie für das E-Auto an einer öffentlichen Ladesäule zu bezahlen, gibt es zwei Möglichkeiten: eine Ladekarte mit oder ohne monatlicher Grundgebühr sowie eine Kreditkarte. Nur mit Bargeld kann man (bislang) keinen Ladevorgang begleichen. 

Für Spontanlader, also Menschen die keinen Vertrag abschließen möchten, wird das Bezahlen ab Sommer 2023 einfacher. Ab dann müssen neue Ladesäulen über einen Kreditkartenleser verfügen. Den findet man heute bereits vereinzelt an Ladesäulen. In manchen Fällen funktioniert das Bezahlen ohne Vertrag über einen QR-Code an der Ladesäule, den man mit der Smartphone-Kamera scannt. Das öffnet eine Webseite, auf der man seine Kreditkartendaten für die Bezahlung eingibt. 

Der einfachste Weg ist eine Ladekarte. Dafür gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Anbieter: Stadtwerke, Autohersteller, Ladeanbieter als auch E.ON bieten Ladekarten mit eigenen Tarifen an. Am einfachsten ist es, wenn man einen Anbieter wählt, der den Zugang zu möglichst vielen Ladepunkten anbietet. So kann man mit einer Ladekarte in Stadt A als auch Stadt B sowie den Ladesäulen entlang der Autobahn laden. Im Idealfall sind sogar Ladepunkte im europäischen Ausland abgedeckt. In Deutschland gibt es rund 3.500 Ladepunktbetreiber (Charge Point Operators - CPO). Allerdings sind 50 Prozent dieser Ladepunkte in der Hand der 50 größten CPOs. Die meisten Anbieter haben zusätzlich eine Ladekarte mit monatlicher Gebühr im Angebot. Dabei reduziert sich der Preis pro geladener Kilowattstunde Energie. Das lohnt sich in der Regel für Vielfahrer, die nicht daheim laden können. Als weitere Nebenkosten wird gelegentlich eine Grundgebühr pro aktiviertem Ladevorgang vom Säulenanbieter in Rechnung gestellt. Damit Ladesäulen für den nächsten Kunden freigemacht werden, berechnen manche Anbieter Blockiergebühren, die nach festgelegten Zeitspannen anfallen. 

Lastmanagement

Lastmanagement ist Software, die die zur Verfügung stehende Ladeleistung auf die vorhandenen Ladeanschlüsse verteilt. Das gilt für öffentliche Ladestationen als auch für mehrere Wallboxen in einer privaten Tiefgarage. Das Lastmanagement sorgt dafür, dass der Stromanschluss nicht überlastet wird und es zu einem Stromausfall kommt. Das Programm verteilt nach Vorgaben die Ladeleistung entweder gleichmäßig oder priorisiert. Angenommen in der Tiefgarage steht ein Notarzt-Wagen. Mit einem Lastmanagement kann die Ladung dieses Fahrzeugs priorisiert werden, so dass es zuerst geladen wird.

Ladesäule

Mit Ladesäule ist in der Regel eine öffentlich zugängliche Lademöglichkeit gemeint. Dabei wird unterschieden in Normalladen mit Wechselstrom. Hier hat sich als Ladeleistung 11 kW als Standard etabliert, wobei es auch Säulen mit 22 kW Leistung gibt. Dann müssen E-Auto als auch das Typ 2-Ladekabel auf diese Leistung ausgelegt sein. Von Schnellladesäulen spricht man ab 50 kW Ladeleistung und der Nutzung von Gleichstrom. Hier sind die Ladeleistungen höher, weil die Batterie Gleichstrom speichert. Der Strom muss nicht umgewandelt werden. 

Reichweitenangst

Es beschreibt die Angst mit der vorhandenen Energie in der Batterie nicht das gewünschte Ziel zu erreichen. Meist ist diese Angst vollkommen unbegründet. Je umfangreicher die Erfahrung mit einem E-Auto wird, umso kleiner wird die Reichweitenangst. Bei den meisten Modellen sackt die Restreichweitenanzeige ein, sobald man sportlicher fährt. Das System geht davon aus, der Fahrer fährt den Rest der Strecke so schnell. Sobald man wieder etwas langsamer fährt, weil man statt auf einer Autobahn nun auf einer Landstraße unterwegs ist, steigt die Restreichweitenanzeige wieder. Praktisch ist die Option eines so genannten "Range Modus". Dabei berechnet das Fahrzeug die maximal mögliche Geschwindigkeit, um das im Navi eingegebene Ziel mit der vorhandenen Energiemenge zu erreichen.

Rekuperation

Benzin verbrennt im Motor und ist weg. Beim E-Auto wird aus Bewegungsenergie elektrische Energie erzeugt, die zurück in die Batterie fließt. Sobald man den Fuß vom Fahrpedal nimmt, funktionieren die Räder wie ein Dynamo am Fahrrad. Die Drehbewegung erzeugt Energie. Das verlangsamt natürlich das Tempo des E-Autos. In den meisten Modellen kann man die Stärke der Rekuperation in Stufen einstellen. Die höchste Stufe wird häufig als "One Pedal Drive" bezeichnet. Hier ist die Verzögerung so stark, dass der Wagen zu einem vollständigen Stopp kommt. Das bietet sich vor allem in Innenstädten mit vielen Ampelstopps an. Dann fährt man das E-Auto mit nur einem Fahrpedal.

Segeln

Damit ist freies Rollen der Räder gemeint. Durch die Bewegung der Reifen wird keine Energie erzeugt [Rekuperation]. Der Segel-Modus bietet sich für Autobahnfahrten an. Nimmt man den Fuß vom Fahrpedal, möchte man in der Regel nicht, dass der Wagen zu stark verzögert. Freies Rollen genügt. Durch den Reibungswiderstand der Reifen auf der Fahrbahn wird das Auto bereits langsamer. Ist das Hindernis vor einem weit genug entfernt, beschleunigt man wieder. Unter dem Strich fällt Segeln energiesparender aus, als der ständige Wechsel zwischen Rekuperation und Beschleunigung.

Vampir-Entladung

Dieser Effekt wurde nach Vampiren benannt, weil er über Nacht eintritt. Meist sind es sogar mehrere Nächte, bevor man es bemerkt. Steht das E-Auto längere Zeit unbenutzt, verliert die Batterie dennoch Energie. Die Ladezustandsanzeige fällt geringer aus, als zum Zeitpunkt des Abstellens. Das geht zum einen auf eine unerwünschte chemische Nebenreaktion in den Lithium-Ionen-Zellen zurück. Das kennt man von Smartphones, Laptops oder anderen Geräten mit entsprechenden Akkus. 

Zum anderen wird während der Standzeit Energie durch Nebengeräte verbraucht. Ruft der Fahrzeugeigentümer über seine Smartphone-App den Ladezustand des E-Autos ab, muss das System im Auto hochfahren und die Daten verschicken. Dieser Vorgang benötigt Energie, vor allem wenn er automatisiert in regelmäßigen Abständen geschieht. Hinzu kommen Funktionen wie ein Wächtermodus. Dabei reagieren Sensoren oder Kameras auf Bewegungen am Fahrzeug. Auch diese "Überwachung" benötigt Energie aus der Batterie im Fahrzeugboden.

Wallbox

Die Wallbox wurde nach ihrem Montageort benannt: die Wand. Vereinfacht gesagt ist es eine sichere Steckdose für das Laden zuhause. Dabei muss sie nicht zwingend an einer Wand montiert werden. Es gibt auch Stelen für die Montage im Freien. Die klassische Schukosteckdose liefert zum einen zu wenig Leistung (230 Volt x 16 Ampere = 3.680 Watt oder 3,7 Kilowatt) und zum anderen ist sie nicht für die Dauerbelastung durch ein E-Auto ausgelegt. Eine Wallbox nutzt das in Deutschland übliche dreiphasige Stromnetz. Der Anschluss ist vergleichbar mit dem eines E-Herds. Drei stromführende Leitungen sorgen für bis zu 11 kW Ladeleistung (3 x 230 Volt x 16 Ampere = 11.040 Watt oder 11 Kilowatt). Hinzu kommen entsprechende Absicherungen gegen Fehlerströme und Überspannung. Die Wallbox sollte von einem zertifizierten Fachmann installiert werden, da die Sicherheit nur gewährleistet ist, wenn auch die Verkabelung zur Wallbox und der Anschluss im Sicherungskasten den Vorgaben entsprechen. 

WLTP

Das Akronym steht für Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure. Es löst das alte Testverfahren NEFZ ab. Seit 2018 ist der WLTP-Testzyklus für Pkw in Deutschland vorgeschrieben. Damit wird der Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch von Autos mit Verbrennungsmotor sowie E-Motor auf dem Rollenprüfstand getestet. Ein Kritikpunkt lautet: Die angegebenen WLTP-Verbräuche hätten nichts mit der (Fahr-)Realität zu tun. Ein Blick auf die Testbedingungen belegt das, da jedoch die Testvorschriften für alle gelten, ermöglichen die Werte eine Vergleichbarkeit unterschiedlicher Modelle. 

Der Test läuft über eine Strecke von 23,25 km in unterschiedlichen Fahrprofilen für mindestens 30 Minuten. Geprüft wird bei Umgebungstemperaturen von 14 (europäische Durchschnittstemperatur) sowie 23 Grad Celsius. Innerorts wird mit maximal 60 km/h, außerorts mit maximal 90 km/h und auf der Autobahn mit mindestens 90 km/h gefahren. Das zeigt, mit tiefem Winter und klassischer Autobahngeschwindigkeit von 130 km/h hat der Test nichts zu tun. Man darf davon ausgehen, dass während des Tests Musik, Klimaanlage und Sitzheizung ausgeschaltet bleiben. Im Fahrzeug befindet sich weder Gepäck noch sind alle Sitze mit Passagieren belegt.

Habt ihr Vorschläge für weitere Begriffe? Schreibt sie bitte in die Kommentare.