Elektroauto: Warum das Akku länger hält, als viele glauben

von | 21.01.2020 | Allgemein | 0 Kommentare

Akkus beim Elektrofahrzeug sind oft der Aufhänger für Diskussionen. Es geht um die Gesamtbilanz nach Herstellung und im laufenden Betrieb. Klar ist schon länger, dass die Zyklenfestigkeit für mehrere 100.000 Kilometer ausreicht. Und klar scheint auch: Je grösser die Kapazität der Batterie ist, desto geringer ist die Belastung. Akkus sind besser, als viele glauben.

von Stefan Blome | emobicon - CoverBild: emobicon

Audi, Daimler, Tesla und andere Elektrofahrzeuge, sind in der Regel mit grossen Akkus ausgestattet. Das Gerücht lebt, dass die Haltbarkeit für viele Kilometer nicht ausreichend ist. Man weiss aber mittlerweile, dass die Akkukapazität und damit die Grösse ein entschiedeneres Kriterium sind. Demnach hängt die Dauerhaltbarkeit davon ab, mit wieviel Akkukapazität ein Fahrzeug unterwegs ist. Diese Daten gehen einher mit der ökonomischen und ökologischen Bilanz eines Stromers. Inzwischen geht man davon aus, dass etliche 100.000 Kilometer problemlos möglich sind – zumindest unter bestimmten Voraussetzungen. Ein grosses Fahrzeug wird eben auch anders geladen – auch das ist ein wichtiges Kriterium.

Die Akkugrösse macht oft den Unterschied

Hersteller loben Garantien aus – entweder auf kalendarischen oder der zyklischen Dauerhaltbarkeit. Das heisst zum Beispiel 160.000 km Laufleistung km garantiert ein Hersteller oder eben die maximale Anzahl der Jahre der Nutzung. Im Laufe des Betriebs kann jedes Akku altern, die Aufnahmefähigkeit sinken. Nicht zwingend ein Problem. Aber kleinere Akku laden anders, meist öfter, als vergleichbar grosse Akkus. 

Die Erfahrungen der Hersteller unterscheiden deutlich an Hand der Akkugrösse und damit über die Laufleistung eines Fahrzeuges mit seinem Energiespeicher.  Ein damit verbundenes Garantieversprechen ist die Mischung aus Zyklus und Ladeleistung.  Man sieht auch deutlich,  dass Hersteller, die noch neu im Geschäft mit den Elektrofahrzeugen sind, vorsichtiger kalkulieren. Bei unterschiedlichen Akkugrössen ist der Ladezyklus wichtig. Das ist jeder einzelne Ladevorgang ist ein Zyklus und jeder Ladevorgang kann ein Akku belasten. Mehrere Faktoren sind wichtig: Temperatur und damit Belastung des Akkus. Ausserdem ist wichtig zu verstehen, mit wieviel Ladeleistung die vorhandene Kapazität geladen wird. Immer zu 100 Prozent zu laden ist genau so schädlich, wie eine Kapazitätsuntergrenze.

Lesen Sie auch

Warum Kraftstoffe trotzdem keine Alternative zum Akku sein können

Teilladungen sind sinnvoll

Bei Premiumfahrzeugen dürfte die Zyklengrösse besser darstellbar sein, als bei kleinen Stromern oder kleinerer Akkukapazität. In den letzten Jahren ist die Qualität der Akkus aber deutlich gestiegen, damit einher die Anzahl der Ladezyklen. Ein Ladezyklus wird berechnet aus dem  kompletten Be- und Entladen einer Zelle von 0 auf 100 Prozent und zurück. 

Lesen Sie auch

Elektroauto: Wenn Mythen und Fake News zur Wahrheit werden sollen

Weniger problematisch können Teilladungen sein. Wir bei emobicon empfehlen diese, wenn man mit Wechselstrom auflädt. Man muss aber auch unterscheiden, dass das Stromladen und die Belastung jeder einzelnen Akkuzelle von der Stärke der Ladung abhängig ist. Ständiges schnell laden ist schädlicher, als die langsame Aufladung zwischendurch. Das hängt auch damit zusammen, dass beim Laden Wärme entsteht. 

Hier ist das Akkumanagement gefragt, dass zum Schutz einer Zelle eingreift, die Ladeleistung ggf. reduzieren wird. Jedes einzelne Modul ist damit eine eigenständige Einheit und kontrolliert sich selbst. Das Management eines Akkus kann zudem sehr unterschiedlich ausfallen. Die Schnelligkeit des Ladens wird auch über die Kapazität bestimmt. So ist es klar, dass in sogenannten Ladestufen die Ladeleistung abnimmt, je mehr Kapazität schon geladen wurde. Aber auch im Fahrzyklus, dass heisst das Strom für das Fahren abgegeben wird, kommt es auf Temperatur an. Beschränkungen sind sinnvoll.

Ladezyklen und Akkugrösse

Je höher oder niedriger die Akkutemperatur ist, um so unterschiedlich ist die Stromabgabe oder Speicherkapazität und Ladeleistung. Verschiedene Rechenmodelle zeigen besonders widrige  Zustände an. Geht man von einer Akkugrösse aus, die eine Fahrt von 400 km Strecke schafft, dann ergeben sich bei realistischen 1500 Ladezyklen 600.000 km, die man zurücklegen kann. Diese Annahme verschiebt sich aber mit dem Ladeverhalten und der Akkugrösse. Selbst bei nur noch 80 Prozent Ladekapazität ist man gut unterwegs. Eine Einschränkung der Akkukapazität verringert zwar die mögliche Kilometerleistung, nicht aber das Fahrverhalten. Die Einschränkungen beim Ladeverhalten sind nur minimal.

Das 2. Leben eines Akkus heisst meistens Second Life

Die erste Akkus in den ersten Generationen der Fahrzeuge waren nicht nur Testfeld für die Hersteller, sondern haben weit weniger Ladekapazität gehabt, als man heute als alltagstauglich ansieht. Die ersten Akkus werden bereits in einem 2. Akkuleben als externes Speichermedium eingesetzt. Heute geht man davon aus, dass bis 2032 eine voraussichtliche Batteriekapazität von mindestens 1.522 GWh an Gebraucht-Akkus anfallen wird, die für den Einsatz als Second-Life-Speicher zu Verfügung steht. So es ist es nicht verwunderlich, dass Autohersteller wie Nissan, Renault, BMW, Daimler oder BYD an verschiedenen Projekten zum zweiten Gebrauch von Batterien als Energiespeicher arbeiten – teils als „Batteriefarm“, teils als Heimspeicher.

Eine sinnvolle Angelegenheit, die bei Marktdurchdringung üblich sein wird.

Lesen Sie auch

Elektromobilität: Es muss ein Ruck durchs Land gehen

Der Bruttowert eines Akkus soll vor Überbeanspruchung schützen

Die Möglichkeiten der Weiterverwendung liegt u.a. in der Bereitstellung von Primärregelenergie und in der Verwendung als Hausspeicher in Verbindung mit Photovoltaikanlagen. Damit lässt sich die Rentabilität dieser beiden Systeme durch den Einsatz von Second-Life-Batterien erheblich steigern. Wirtschaftlich betrachtet sieht man nach 20 Jahren eine Erhöhung des Kapitalwertes um 33 Prozent, bei Nutzung von Primärregelenergie – für Hausspeichersysteme eine Verbesserung um 26 Prozent, so Experten. Fahrzeuge mit grösseren Akkus werden ihr Akku allerdings länger zum Fahren nutzen, bevor es zur weiteren Nutzung als Energiespeicher nutzbar ist. 

Fortlaufend tief zu entladen oder ständig schnell oder dauernd  voll zu laden schädigt die Akkuzellen. Die Hersteller setzen zur Vorbeugung immer einer höhere Bruttokapazität an. Sie soll verhindern, dass das Akku Schaden nimmt, wenn zu wenig geladen wurde oder die Kapazität zu gering ist. Hier geht man beim Nettowert aus der verfügbar ist und dem Bruttowert, der dem Schutz des Akkus dient. Mit Hilfe von Softwareeinstellungen lässt sich einstellen, wie man in vielen Punkten reagiert. So gibt es Einschränkungen der Rekuperation, wenn das Akku voll ist, oder Leistungseinschränkungen wenn das Akku zu wenig Kapazität hat. Das schützt vor Kapazitätsverlust und erhöht die Leistungsfähigkeit. 

Kleine Akkus, wie bei Plug in Hybriden sind ein Problem

Lesen Sie auch

Auto: Warum das Gejammer eine ziemliche Doppelmoral ist

Gerade Plug in Hybrid Fahrzeuge, die mit kleinen Akkus einhergehen und in einem besonderen Verhältnis zum Motor stehen, leiden demnach am stärksten. Das liegt auch daran, das sie meistens voll geladen werden. Eine Mogelpackung sind die meisten Fahrzeuge dieser Gattung ohnehin, aber das zeigt sich aus technischer Sicht ganz besonders. 

Die Software gibt meist nicht vor, wie die Kapazität wirkt. Klar ist: Ein teils hoher Verbrauch im elektrischen Betrieb und die geringe Kapazität des Akkus verschleissen die Akkus ganz offensichtlich besonders schnell. Änderungen sind nur möglich, wenn ein intelligentes Softwaremanagement das Ladefenster steuert. Meistens ist das nur bei reinen Elektrofahrzeugen der Fall.

Im Alltag ist es durchaus sinnvoll, sich ein wenig um das Fahrzeugakku zu kümmern. Eine ausgekühlte Batterie lädt anders als eine optimierte, die dann auch Ladeleistungen zulässt, die möglich ist. Eine Akkuheizung unterstützt das Akkumanagement, auch wenn damit ein niedriger Verbrauch einher geht.

Akkupflege ist sinnvoll

Um den Verschleiss so gering wie möglich zu halten kann man selber was tun:

  • Laden sie im Alltag, wenn sie nicht nutzen, nicht auf 100 Prozent voll.
  • Nutzen Sie die Schnellladungen nur, wenn sie anschliessend direkt weiterfahren.
  • Achten Sie bei der Fahrzeugauswahl und der Ausstattung auf den Bestand einer Wärmepumpe und eines flüssig gekühlten Akkus.
  • Nutzen Sie die Gelegenheit zwischendurch und per Wechselstrom nachzuladen.

All das hilft, die Grenzen der Physik auszutricksen, den Verschleiss zu verringern. Es ist völlig normal, dass im Laufe der Jahre die Akkukapazität sinkt. Im Vergleich zu einem kraftstoffbetriebenen Motor ist es nichts anderes. Auch dieser muss gepflegt werden und muss regelmässig gecheckt werden – auch dieser hat ein Lebensende. Pauschal zu sagen, dass ein Fahrzeug mit grossem Akku besser ist, ist aus unserer Sicht falsch. Es kommt auf das reale Streckenprofil an und auch aus Kostensicht muss man wissen, dass jede Kilowattstunde mehr Akkukapazität bei der Anschaffung teurer ist. Teuer ist damit auch eine gewisse Bequemlichkeit, die man mit mehr Akku erkauft. Weniger ist aber in dem Fall durchaus mehr.

Akkurecyceling kommt ganz zum Schluss

Aktuell werden die meisten Elektrofahrzeuge geleast. Damit kann man heute nicht wirklich sagen, wie sich Lade und Fahrverhalten in der technischen Entwicklung beim Akku auswirken. Elektroautos mit mehreren hunderttausend Kilometern sind zwar heute noch selten, aber die, die diese Strecken bereits zurückgelegt haben berichten von wenig Problemen. 

Es sind demnach auch keine anderen Probleme wie bei Verbrennern, dessen Motor und der einhergehende Verschleiss zunimmt, je mehr Kilometer man damit gefahren ist. Der Unterschied liegt auf der Hand: Während der Verbrenner irgendwann an sein Lebensende kommt, kann das Fahrzeugakku meistens weiter genutzt werden, bevor man dann mit dem Recycling an die Zerlegung geht um die wertvollen Rohstoffe wieder verwenden zu können. Hier arbeitet man intensiv an Lösungen. Es dauert noch und wird ein wichtiger Bestandteil eines Kreislaufes und für mehr Wirtschaftlichkeit. 

Da der Anteil der erneuerbaren Energien zunimmt, wird die Begehrlichkeit der Akkukapazität zunehmen. 

Lesen Sie auch

Mobilität: Mit oder ohne uns wird sich unsere Mobilität verändern

Batteriewechsel und Alltag müssen gesehen werden

Die Energiewende wird in Zukunft nur funktionieren, wenn es uns gelingt genügend Zwischenspeicher zu nutzen, um Lastspitzen abzufedern. . Mit dem Lebensende eines Akkus als Bestandteil eines Fahrzeuges wird aber auch wichtig sein, dass man die Fahrzeuge mit neuen, wahrscheinlich besseren Akkus ausstatten kann. Die Wahrscheinlichkeit, dass diese Technologie Bestandteil wird, um angeblich schneller wieder fahrbereit zu sein ist ein Trugschluss. Der Tausch im laufenden Betrieb an Batteriewechselstationen wird sicher kein Marktfeld – zumindest nicht bei den Fahrzeugen. Im Segment von Mofas gibt es solche Lösungen bereits in Asien. Bei Fahrzeugen aller Art scheint es sinnvoller, dass man die Zeit des Stillstandes nutzt, um intelligent zu laden. Klar ist, dass ein Fahrzeug, egal mit welchem Antrieb, in der Regel mehr steht, als es fährt. Diese zwei Realitäten müssen zusammengebracht werden. Elektrofahrzeuge sind bereits die ökologisch bessere Variante und ein Baustein zur Mobilitätswende.

0 Kommentare

Trackbacks/Pingbacks

  1. Mythen: Warum das Akku länger hält, als viele glauben | Energiefahrer – Der eMobilitäts Blog - […] Beitrag Elektroauto: Warum das Akku länger hält, als viele glauben erschien zuerst auf emobicon | Die eMobil […]

Einen Kommentar abschicken

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Über mich: Der Experte rund ums Thema eMobilität.

Über mich: Der Experte rund ums Thema eMobilität.

Autor: Harald

Kategorien