Wie funktioniert ein Elektroauto? Infos zu Reichweite & Co.

Für viele der Inbegriff eines Luxus-E-Autos: der Tesla Model S.
Für viele der Inbegriff eines Luxus-E-Autos: der Tesla Model S. (©Tesla 2017)
Franziska Peix Kann die Frage "Welcher Fitness-Tracker ist der beste?" nicht mehr hören.

Es ist umweltfreundlicher unterwegs als ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor – aber wie funktioniert ein Elektroauto eigentlich? Wir erklären Dir, was Du zur Technik, zur Reichweite und zum Aufladen an öffentlichen Ladestationen wissen musst.

Schwindende Ressourcen, steigende Umweltbelastung: Nicht nur Dieselfahrzeuge, auch Benziner tragen zum Klimawandel bei. Es ist also im Interesse aller, dass Alternativen zum Verbrennungsmotor gefunden werden. Zum Beispiel Elektroautos, deren Technik immer alltagstauglicher wird. Eine wirklich neue Technologie steckt jedoch nicht dahinter, E-Fahrzeuge gab es tatsächlich sogar schon vor dem ersten Benziner. Dass Elektroautos bis heute aber ein Nischendasein führten, lag an den Schwierigkeiten, die für den Antrieb nötige Energie zu speichern.

Antrieb & Batterie: Besonderheiten von E-Autos

Was unterscheidet ein Elektroauto von einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor? Rein optisch erst einmal nicht so viel. Hätten manche Autos auf deutschen Straßen kein "E" im Kennzeichen, würdest Du sie vermutlich gar nicht als E-Fahrzeuge wahrnehmen. Nur der fehlende Auspuff könnte Dir auffallen. Die Unterschiede sind also unter der Motorhaube zu suchen. Herzstück eines  Elektroautos ist wie beim Verbrenner der Motor – der in diesem Fall jedoch nicht mit Kraftstoff und Luft betrieben wird, sondern mit Strom. Im Elektromotor wird diese elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt. Mit Energie versorgt wird der Motor aus einer Batterie. Zwischen Akku und Motor sitzt zudem ein Umrichter, der aus dem Gleichstrom der Batterie Wechselstrom für den Motor macht.

So funktioniert ein Elektromotor

Elektromotor ist jedoch nicht gleich Elektromotor. Elektroautos fahren dank eines synchronen Wechselstrommotors oder auch Drehstrommotors, der sich im Prinzip aus zwei wichtigen Teilen zusammensetzt: einem fest montierten Stator und einem drehbaren Rotor. Beim Stator handelt es sich um eine Reihe von Elektromagneten, deren Pole sich ständig ändern, wenn sie mit Strom versorgt werden. Der frei bewegliche Rotor in der Mitte wird vom jeweils nächstgelegenen Pol des Stators angezogen und dreht sich deshalb. Diese Drehbewegung kann nun auf die Antriebsachse des Autos übertragen werden.

Batterie begrenzt die Reichweite von Elektroautos

Damit der Synchronmotor des Elektroautos laufen kann, benötigt er Energie. Diese stammt aus einer Batterie, die in der Regel im unteren Teil des Fahrzeugs untergebracht wird. Das hat den Vorteil, dass der Schwerpunkt von E-Autos vergleichsweise tief liegt. In der Lithium-Ionen-Batterie ist Energie in chemischer Form gespeichert und wird bei Bedarf freigegeben, um den Antriebsmotor zu versorgen. Zusätzlich zur Hochvoltbatterie besitzen Elektroautos noch eine Niedervoltbatterie, die für die Energieversorgung elektrischer Verbraucher wie Licht, Scheibenwischer oder Radio zuständig ist.

Beim Fahren verbraucht das Elektroauto Energie, beim Bremsen wird Energie zurückgewonnen und wieder in der Batterie gespeichert (Rekuperation). Bei einem Verbrennungsmotor hingegen wird die Bremsenergie in Form von Wärme abgegeben und geht verloren.

Dennoch haben E-Fahrzeuge in der Regel noch eine geringere Reichweite als Benziner und Diesel. Wie weit Du mit einem Elektroauto kommst, ist von der Kapazität der eingesetzten Batterie und dem sogenannten Ladefenster abhängig. Um die Lebensdauer der Lithium-Ionen-Zellen zu verlängern, werden sie nämlich niemals komplett geladen oder entladen. Die Reichweite ist also von Automodell zu Automodell unterschiedlich und auch vom Preis abhängig. Als Spitzenreiter rangiert aktuell noch Tesla, dessen Model S etwa bis zu 600 Kilometer weit fahren kann. Der BMW i3 oder der VW e-Golf (2017) kommen immerhin noch etwa auf die Hälfte.

Private und öffentliche Ladestationen für Elektroautos

Was dem Benziner seine Tankklappe ist, ist dem Elektroauto sein Ladeanschluss, der meist an ähnlicher Stelle sitzt. Zwar könntest Du ein E-Fahrzeug auch an der heimischen Steckdose laden, das würde aufgrund geringerer Stromstärken allerdings sehr lange dauern. Die Hersteller bieten daher Wandladestationen für ihre Modelle an, die den Ladeprozess zu Hause verkürzen.

Elektroauto laden
Wer es eilig hat, sollte mit dem Elektroauto eine Schnellladesäule anfahren.

Bei einer Reichweite zwischen 100 und 600 Kilometern muss aber natürlich auch unterwegs mal nachgeladen werden. Das ist sowohl an einer herstellerspezifischen Schnellladestation als auch an öffentlichen Ladestationen möglich, die beispielsweise von Energiekonzernen betrieben werden. Die Alltagstauglichkeit von E-Autos ist also einerseits von den Entwicklungen im Bereich der Batterietechnik abhängig, andererseits aber auch von dem Ausbau der Lade-Infrastruktur. Denn nur wenn man sich keine Sorgen und das Vorankommen machen muss, können Elektroautos als Alternative zum Verbrennungsfahrzeug dienen.

Wo Du aktuell Ladestationen findest, kannst Du etwa der regelmäßig aktualisierten Ladesäulenkarte der Bundesnetzagentur entnehmen. Oder Du greifst auf eine App wie Chargemap zurück.

Zusammenfassung

  1. Elektroautos sind umweltfreundlicher als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, da sie ohne fossile Brennstoffe auskommen und somit ressourcenschonender sind
  2. Wichtigste Antriebskomponenten sind der Elektromotor, ein Umrichter und eine Hochvoltbatterie, in der Regel handelt es sich dabei um Lithium-Ionen-Zellen
  3. Im Elektromotor –bei Elektroautos meist ein synchroner Wechselstrommotor – wird elektrische Energie mit Hilfe von sich drehenden Magnetfeldern in mechanische Energie umgewandelt
  4. Beim Fahren wird Energie verbraucht, beim Bremsen wird Energie zurückgewonnen (Rekuperation)
  5. Die Reichweite von E-Autos ist von der Kapazität der Batterie und dem Ladefenster abhängig, die meisten Modelle kommen nicht so weit wie Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor
  6. Geladen werden können Elektroautos sowohl zu Hause als auch an öffentlichen Ladestationen, eine Übersicht über Ladesäulen bietet etwa die Bundesnetzagentur

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