Wie langstreckentauglich ist das E-Auto? Mit 800-Volt-Technik gegen die „Reichweitenangst“

„Reichweitenangst“ – eine noch verhältnismäßig junge Wortkonstruktion aus dem Vokabelheft der Elektromobilität – hat sich natürlich längst ihren Stammplatz im altehrwürdigen Duden gesichert. Die Befürchtung, mit einem Elektroauto aufgrund begrenzter Reichweite das Fahrtziel nicht oder nur mit langwierigen Ladevorgängen zu erreichen, ist für viele Zeitgenossinnen und -genossen immer noch einer der wichtigsten Gründe, um (noch) nicht vom Verbrenner auf einen Stromer umzusteigen. Vor allem, wenn es um die Langstreckentauglichkeit geht. Die hängt neben einer ausreichend großen Batterie mit akzeptabler Reichweite aber vor allem von den Schnelllademöglichkeiten an öffentlichen Ladepunkten ab. Und da gibt es große Unterschiede, sowohl bei den Ladesäulen als auch bei den Fahrzeugen mit 800- oder 400-Volt-Technik. Doch zunächst: Wo ist der Unterschied zum Stromtanken an der heimischen Wallbox? Zu Hause wird grundsätzlich mit Wechselstrom geladen. Das sogenannte AC-Laden (Alternating Current) ist in Europa derzeit mit einer maximalen Leistung von 22 Kilowatt (kW) möglich und gilt als normales oder langsames Laden. Dass die meisten Wallboxen sogar nur 11 kW zur Verfügung stellen, muss keinen ärgern, weil die meisten Fahrzeuge am Markt ohnehin nur das Laden bis zu dieser Marke unterstützen. Bisweilen sind es sogar nur 7,2 kW. Dennoch reicht für alle aktuellen Elektroautos am Markt eine Nacht für eine Vollladung der Batterie aus. Genesis GV60: Premiumkonkurrenz aus Korea Mercedes Vision EQXX: der Marathonstromer Schneller und schöner: Wie das Laden von E-Autos verbessert werden soll Sofern es an der Möglichkeit mangelt, eine eigene Wallbox zu installieren, hilft nur die öffentliche AC-Ladesäule mit 22 kW. Ein Ladekabel mit einem Mennekes- oder Typ-2-Stecker verbindet Ladepunkt und Fahrzeug. Da die Ladedauer hier aber eher in Stunden gemessen wird, eignet sich diese Methode kaum für lange Touren. Dazu müssen schon die Gleichstrom- oder DC-Schnelllader (DC steht für Direct Current) angesteuert werden, die meistens an oder in der Nähe von Autobahnen zu finden sind. Dort können mit Ladeleistungen von 50 bis 350 kW binnen weniger Minuten Reichweiten von ein-, zweihundert oder noch mehr Kilometern „nachgetankt“ werden. Oberhalb von 150 kW wird dabei von HPC-Ladern (High Power Charging) gesprochen. Doch da wird es kompliziert. Da das Gleichstromladen von mehreren Faktoren abhängt und jeder Autohersteller bei der Abstimmung seine eigene Philosophie anwendet, differieren die Ladeleistungen zum Teil recht deutlich. Hyundai als einziger Massenhersteller bei 800 Volt: Allein schon bei der Hochvolttechnik. Während mit Abstand die meisten Elektroautos auf ein Spannungsniveau von 400 Volt setzen, hat Porsche von Anfang an beim Elektrosportler Taycan und damit auch Audi beim Schwestermodell E-Tron GT die 800-Volt-Technologie eingesetzt. Und bemerkenswerterweise hat sich bisher als einziger mit dem koreanischen Hyundai-Konzern ausgerechnet ein Massenhersteller dieser Technologie angeschlossen. Ioniq 5, Kia EV6 und der ab Juni verfügbare Genesis GV60 stehen allesamt auf der neuen Elektroplattform des Konzerns und nutzen mit der höheren Spannung die Vorteile beim Schnellladen. Um zu verstehen, warum das so ist, sollte man eine einfache Formel aus dem Physikunterricht hervorkramen: Die elektrische Leistung (Watt) ergibt sich aus dem Produkt von Spannung (Volt) und Stromstärke (Ampere). Um die elektrische Leistung zu erhöhen, muss also einer der Faktoren erhöht werden. „Während eine höhere Stromstärke negative Einflüsse wie eine höhere Wärmeentwicklung und unerwünschte Ladeverluste mit sich bringen würde, resultieren aus einer hohen Spannung keine Nachteile“, erklärt Thilo Klemm von Hyundai Deutschland. Eine Verdopplung der Voltzahl beschert also auch eine doppelte Ladeleistung, ohne dass dickere und schwerere Kabel eingebaut werden müssten. Was das bedeutet, rechnet Christian Hartmann, Technologiesprecher von Audi, vor: „Die Zellen der 93 kWh großen Hochvoltbatterie eines E-Tron GT füllen sich unter Idealbedingungen mit einem Spitzenwert bis zu 270 kW Ladeleistung in nur 22,5 Minuten von 5 auf 80 Prozent.“ Die durchschnittliche Ladeleistung von 186 kW, die natürlich auch für den Taycan gilt, ist tatsächlich ein erstklassiger Wert, auch wenn er deutlich unter dem Lademaximum von 270 kW liegt. Das lässt aber bereits vermuten, dass der Ladevorgang keinen linearen Verlauf nimmt, sondern noch andere Einflüsse eine Rolle spielen. Warum Tesla BMW und Audi in Bedrängnis bringt Neues US-Batteriewerk eingeweiht: Mercedes forciert E-Offensive E-Autos drahtlos laden wie Smartphones? Volvo erforscht Technologie Schneller laden oder weiter fahren ist die Frage: Das beginnt schon beim Entwicklungsprozess, denn bei gleicher Batteriegröße muss über eine höhere Kapazität für mehr Reichweite oder eine höhere Ladeleistung für schnelleres Laden entschieden werden. „Für eine bessere Ladeleistung wird die hohe Batteriespannung von fast 800 Volt über eine Reihenschaltung der Batteriezellen erreicht“, erklärt Thilo Klemm. „Die gleiche Anzahl der Batteriezellen ließe sich aber auch zum Teil parallel schalten, was eine Vergrößerung der Kapazität – jedoch bei geringerer Spannung – zur Folge hätte.“ „Der Ladevorgang ist aber auch abhängig vom Ladezustand und wird von der Batterietemperatur beeinflusst“, erläutert Christoph Starzynski, der Leiter für die Entwicklung der Elektroantriebe bei Mercedes-Benz. „Eine volle Batterie kann nicht so schnell laden wie eine leere. Und eine kalte Batterie kann ebenfalls nicht den vollen Ladestrom aufnehmen.“ Die Schwaben sind deshalb besonders stolz auf ihr Lademanagement „Electric Intelligence“ im Navigationssystem des EQS. Starzynski: „Erstens wird dort die optimale Fahrroute mit entsprechenden Ladestopps so berechnet, dass der Kunde sich nicht selbst um die Einplanung geeigneter Ladepunkte auf der Strecke kümmern muss. Zweitens stellt das System sicher, dass das Fahrzeug mit einer optimal vorkonditionierten Batterie am Ladepunkt ankommt, um die höchstmögliche Ladeleistung abrufen zu können.“ Reichweitenkönig EQS: Immerhin beweist Mercedes, dass auch mit 400-Volt-Technik hervorragende Ladeergebnisse zu erzielen sind. Die Stuttgarter haben selbst bei ihrem E-Flaggschiff EQS auf eine höhere Spannung verzichtet. Die elektrische S-Klasse, mit einem Aktionsradius bis zu 784 Kilometern einer der Reichweitenkönige, holt allerdings auch das Maximum an Ladeleistung heraus, und das sind bei 400 Volt und 500 Ampere Stromstärke genau 200 kW. Langfristig dürfte sich die 800-Volt-Technik zumindest in den höheren Wagenklassen mit großen Batterien durchsetzen. Die Vorteile in den Bereichen Ladeleistung, Packaging und Gewicht überwiegen für Kevin Giek, Baureihenleiter des Porsche Taycan, die Nachteile bei Weitem, zumal sich auch der Faktor Kosten relativiert. Giek: „Die Komponenten der 800-Volt-Technik waren zu Beginn teurer als 400-Volt-Komponenten. Da aber jetzt immer mehr Hersteller auch auf 800 Volt setzen, relativiert sich der Aufpreis wieder. Die 800 Volt-Technologie ist also nicht per se teurer.“ Gebrauchte E-Autos – Batteriezertifikate sollen Sicherheit schaffen Immer mehr Elektroautos auf den Straßen – aber woher kommen eigentlich die Rohstoffe? Autokauf: Warum Elektroautos schon jetzt günstiger als Verbrenner sind Zwar bestätigen alle Hersteller, dass extra hohe Ladeleistungen die Batterie stressen können, und gewiss geben auch alle ihren Kundinnen und Kunden Tipps für batterieschonendes Verhalten an die Hand, doch weder bei Porsche, Audi, Hyundai noch bei Mercedes gibt es Verbote oder Auflagen für die Anzahl der Schnellladevorgänge. Noch einmal Giek: „Die Batteriesteuerung sorgt dafür, dass die Batterie beim Schnellladen keiner erhöhten Beanspruchung unterliegt und lässt abhängig vom Ladezustand und Batterietemperatur den optimalen Ladestrom zu.“ Batteriegarantie auf mindestens 160.000 Kilometer: Üblich sind deshalb eine Garantie auf die Batterie für acht Jahre oder 160.000 Kilometer. Sollte das Akkupack dann weniger als 70 Prozent der Kapazität des Neufahrzeugs haben, wird sie kostenlos ersetzt. Das gilt für die meisten Elektroautos vom Taycan über den Volvo XC 40 bis zum Opel Corsa-E, der zwar nur bis 100 kW am Schnelllader aufnehmen kann, aber aufgrund kleinerer Batterie dennoch in 30 Minuten 80 Prozent der Kapazität wieder erlangt. Nur Mercedes hat für seine neuen Modelle EQS und EQE die Gewährleistung sogar auf 250.000 Kilometer oder zehn Jahre hinaufgesetzt. Das schafft schon ein gewisses Vertrauen in die Langlebigkeit der Batterien, lässt auf immer kürzere Ladestopps hoffen und macht – den weiteren Ausbau der Schnelllade-Infrastruktur vorausgesetzt – das E-Auto zusehends langstreckentauglich. Und von Reichweitenangst redet dann bald niemand mehr. Laden Sie sich jetzt hier kostenfrei unsere neue RND-App für Android und iOS herunter Von Michael Lennartz/RND

„Reichweitenangst“ bei Elektroautos – So will die Autoindustrie potenziellen Kunden die Angst vor der Langstrecke nehmen