Elektroautos im Winter – das Problem mit der Reichweite

Die kalte Jahreszeit verlangt den Akkus der Elektroautos einiges ab. Egal ob Renault Z.E. ZOE, BMW i3 oder Nissan Leaf, die Reichweite der Fahrzeuge nimmt bei niedrigen Temperaturen deutlich ab. Die zusätzlichen Verbraucher und die temperaturempfindlichen Akkus führen zu einer merklichen Einbuße der Reichweite.

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Die Auswirkung von niedrigen Temperaturen auf die Reichweite des Elektroautos am Beispiel des Mitsubishi i-MIEV

Wie sich die Außentemperatur auf die Reichweite auswirkt, ist aus den Ergebnissen eines durch den ADAC durchgeführten Tests sehr deutlich erkennbar. Geprüft wurde die Reichweite des Mitsubishi i-MIEV bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und einer Variation der Außentemperatur. Bei einer Geschwindigkeit von 50 km/h ist bei +20°C Außentemperatur eine Reichweite von 158 km und eine Fahrzeit von 3 Stunden und 9 Minuten möglich. Bei 0°C Außentemperatur verringert sich die Reichweite um 52 km auf 106 km. Bei -20°C verringert sich die maximale Reichweite um weitere 24 km auf 82 km.
Zusammengefasst: Die Reichweite verringert sich zwischen +20°C und -20°C um fast 50 %.

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Elektroauto Reichweite im Winter - Quelle: ADAC

Gründe für die geringere Reichweite der Elektroautos im Winter

Schlechter Wirkungsgrad des Akkus

Der ideale Temperaturbereich von Lithium-Ionen-Akkus liegt bei etwa +5 °C bis +35 °C. Sowohl zu Hohe, als auch zu niedrigen Temperaturen wirken sich negativ auf den Wirkungsgrad und die Akkulebensdauer aus. Bei niedrigen Temperaturen unter 5 °C sind die chemischen Prozesse im Akku selbst träger. Die Beweglichkeit der Ladungsträger nimmt ab, was sich sowohl auf den Aufnahmestrom bei der Ladung, als auch auf den Abgabestrom bei der Entladung auswirkt. Die Behinderung des Stromflusses ist auf die geringere Leitfähigkeit des Elektrolyts also der Substanz zwischen Plus- und Minuspols zurückzuführen. Der sogenannte „innere Widerstand“ der Batterie steigt somit bei fallenden Temperaturen. Wird bei niedrigen Temperaturen ein zu hoher Ladestrom eingespeist, kann dies zu irreversiblen Schädigungen in der Zellchemie führen. Aus diesen Gründen ist dem aktiven Temperaturmanagement des Elektrofahrzeugs eine große Bedeutung zuzuschreiben. In der Regel wird die Temperaturregelung durch das Batteriemanagementsystem (BMS) übernommen, welche das Be- und Entladen überwacht und entsprechende Steuerungen und Regelungen auf Zell- und Systemebene durchführt.

Temperierung der Antriebsbatterie

Durch das BMS wird die Antriebsbatterie bei niedrigen Außentemperaturen beheizt. Der Akku wird dadurch im idealen Temperaturbereich betrieben. Diese Maßnahme kostet zum einen Strom und somit auch Reichweite, jedoch wird der Akku damit schonend betrieben und die Gefahr von möglichen Schädigungen sowie schnellerer Alterungen verringert.

Hoher Verbrauch durch die Klimaanlage

Um bei winterlichen Temperaturen das Fahrzeug auf wohlige Temperaturen zu bringen, muss es beheizt werden. Das Heizen kostet Energie, was dem Fahrer eines konventionellen Fahrzeugs mit Benzin- oder Dieselmotor nicht sonderlich auffällt, jedoch dem Fahrer eines Elektroautos umso mehr, denn jeder Zusatzverbraucher wirkt sich auf die Reichweite aus. Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor haben den Vorteil, dass die Abwärme des Motors für das Heizen des Fahrzeuginnenraums genutzt werden kann. Für das Heizen in Elektroautos wird die gesamte Energie aus der Antriebsbatterie entnommen, was sich somit unmittelbar auf die Reichweite auswirkt, da weniger Energie für den Antrieb zur Verfügung steht. Eine elektrische Heizung benötigt im Elektrofahrzeug ca. 4 bis 6 kW. Bei einer Akkukapazität von 33 kWh wie z.B. im i3 94 Ah wäre der Akku allein durch die Heizleistung innerhalb von 6 bis 7 Stunden leer. Der Klimakompressor ist wie gezeigt sehr Energiehunger. Ergänzend muss gesagt werden, dass in der Praxis im Normalfall nicht durchgehend die maximale Heizleistung benötigt wird. Nach Erreichen der eingestellten Wunschtemperatur wird die Energieaufnahme der Heizung reduziert.

Alterung der Batterie durch niedrige Temperaturen

Die kalendarische Alterung von Akkus hängt von mehreren Faktoren ab. Ein wesentlicher Faktor ist der Temperaturbereich, indem die Batterie betrieben wird. Wird der Akku beispielsweise für längere Zeit unter 0°C betrieben, findet eine schnellere Alterung statt. Dies hat Auswirkungen auf die maximal mögliche Kapazität des Akkus und die Leistungsabgabe. Ältere Akkus sind somit nicht mehr so leistungsfähig wie zum Zeitpunkt des Neuwagenkaufs.

Kaufkriterium Reichweite ist im Winter von hoher Bedeutung

Die Reichweite eines Elektroautos mit einem vollgeladenen Akku kann im Winter halb so groß sein, wie im Sommer. Beim Fahrzeugkauf spielt neben dem Preis die Reichweite nicht umsonst eine sehr große Rolle. Wer das Elektroauto für eine bestimmte Strecke einplant, sollte beim Kauf darauf achten, dass die durch den Hersteller angegebene Reichweite mindestens ein Drittel höher, besser noch doppelt so hoch ist, als die geplante Strecke. Wer im Winter im Elektroauto nicht frieren möchte und ohne Komforteinbußen und Sparmaßnahmen am Ziel ankommen möchte, achtet auf einen Akku mit entsprechend hoher Kapazität.

Welche Möglichkeiten es gibt eine größere Reichweite im Winter zu erreichen erfahren Sie im Artikel „Elektroautos im Winter – Tipps für eine größere Reichweite“