Wissen über Batterien für E-Autos

Was muss man über Batterien für E-Autos wissen?

Inhalt

• Richtige Pflege von Elektroauto-Akkus
• Wie lang sind die Ladezeiten von Elektroauto-Akkus?
• Welche Lebensdauer haben E-Auto-Batterien?
• Kosten: Wie hoch sind die Preise für E-Auto-Akkus?
• Was ist beim Laden zu beachten?
• Wie pflegt man den Akku richtig (Wartungsintervall)?
• Wie wirken sich Temperaturschwankungen aus?
• Schaden bestimmte Fahrweisen dem Akku?
• Schaden Standzeiten dem Elektroauto-Akku?
• Elektroauto-Akku leasen oder kaufen?
• Auf welche Akku-Garantien sollte man achten?
• Batterien als Energiespeicher nutzen?
• Welche Akku-Technologien gibt es?

Beim Betrieb eines Elektroautos gewinnt vor allem die Batterie bzw. der Akku an Relevanz. Wir klären hier die wichtigen Fragen nach Preis, Kosten und Umfang der Wartung, Pflege von E-Auto-Akkus, und nicht zuletzt ob Hersteller Garantien aussprechen.

Ohne den Akku geht beim Elektroauto nichts. Er ist das Herzstück der E-Mobilität, mit ihm steht und fällt die Reichweite der Stromer. Nur durch die hochmodernen Energiespeicher sind heutzutage Strecken von Berlin nach Hamburg (ca. 300 km) mit einer Batterieladung für viele E-Autos kein Problem mehr. Trotzdem können die Elektroautos noch nicht mit den Reichweiten von Verbrennungsmotoren mithalten, deswegen läuft die Batterieforschung auf Hochtouren. Viele Autohersteller wollen hier keinen Entwicklungsschritt verpassen und gründen deswegen eigene Kompetenzzentren und Fabriken für Elektroauto-Akkus. Hier sollen neben neuen Energiespeicher-Möglichkeiten vor allem neue Verfahren ergründet werden, die die Produktion von E-Auto-Batterien günstiger machen. Denn die Akkus sind aktuell der preistreibende Faktor bei Elektroautos schlechthin. Trotzdem sinken die Preise für die Energiespeicher, allein in den letzten zehn Jahren sind die Kosten für Lithium-Ionen-Akkus um über 80 Prozent zurückgegangen. Die Batterie-Kosten errechnen sich pro Kilowattstunde Kapazität, das heißt je mehr Leistung der Akku bringt, desto teurer wird er. Im Jahr 2017 liegt der Preis für eine Kilowattstunde knapp unter 200 Euro (2007 waren es noch gut 1000 Euro). Da ist es dann auch nicht verwunderlich, dass ein Tesla Model S 100D mit seiner 100-kWh-Batterie einen Preis jenseits der 100.000 Euro hat – immerhin entfallen auf den Akku bereits rund 20.000 Euro der Kosten. Reichweite bei Elektroautos hat eben ihren Preis.

RICHTIGE PFLEGE VON ELEKTROAUTO-AKKUS IST WICHTIG

Aktuell sind in allen gängigen Elektroautos Lithium-Ionen-Akkus verbaut, die eine Kapazität von 20 bis 100 Kilowattstunden bereitstellen. Der Vorteil dieser Technologie: Im Vergleich zu anderen Batterien, kann Lithium besonders große Mengen Energie speichern. Außerdem sind Lithium-Ionen-Akkus haltbarer, es gibt keinen Memory-Effekt. Die Speicherung funktioniert, vereinfacht gesagt, über die Einlagerung von positiv geladenen Lithium-Ionen in Graphit. Wenn der Akku aufgeladen wird, „wandern“ die Ionen von der positiv geladenen Lithium-Zelle in die negativ geladene Graphit-Zelle. Beim Entladen kehrt sich dieser Prozess um. Trotzdem ist mit ihr noch nicht das Ende der Fahnenstange erreicht. Eine der momentan größten Hoffnungen in der Batterieforschung ist die Lithium-Luft-Batterie. Sie soll 30 Mal leistungsstärker sein. Damit der Elektroauto-Akku möglichst lange hält, ist aber nicht nur die Qualität wichtig, sondern auch die Pflege. Mit der richtigen Lade- und Fahrweise sowie ein paar einfachen Tricks, lässt sich die Lebensdauer der Batterie maßgeblich verlängern.

WIE LANG SIND DIE LADEZEITEN VON ELEKTOAUTO-AKKUS?

Je nach Kapazität der Batterie variieren die Ladezeiten der Elektroauto-Akkus. Die meisten verfügen jedoch über eine Schnellladefunktion, die es ermöglichen binnen einer halben Stunde den Ladestand an einer speziellen Schnellladesäule wieder auf etwa 80-90 Prozent zu bringen. Ansonsten nimmt die vollständige Ladung eines Elektroauto-Akkus mehrere Stunden in Anspruch. An der Haushaltssteckdose dauert der Vorgang noch länger, als an einer Wall Box.
 

WELCHE LEBENSDAUER HABEN E-AUTO-BATTERIEN?

Die zeitliche Lebensdauer eines Elektroauto-Akkus ist abhängig von vielen Faktoren. Die Anzahl der Ladezyklen, die Art der Aufladung (Schnell- oder Schnarchladung), selbst Fahrweise und äußere Faktoren beeinflussen seine Alterung. In der Regel hält eine E-Auto-Batterie aber um die acht bis zehn Jahre. Selbst dann ist der Akku nicht plötzlich kaputt, es bedeutet nur, dass sich die Ladekapazität deutlich verringert. Dabei reduziert sich die Reichweite meist um etwa ein Drittel. Je älter die Elektroauto-Akkus werden, desto stärker verändert sich das Material durch die ständigen Auf- und Entladeprozesse. Mit der Zeit verliert die Batterie immer mehr an Kapazität, wodurch die Reichweite sinkt. Durch die richtige Pflege lässt sich die Alterung verzögern, aufhalten lässt sie sich jedoch nicht. Schon nach den ersten Ladevorgängen sinkt die Kapazität peu à peu, nach einigen Jahren hat sie sich meist auf 70 bis 80 Prozent reduziert. Das gleiche gilt für die Reichweite. Auch sehr kalte Temperaturen beeinflussen die Kapazität des Energiespeichers negativ. Wer eine bestimmte Reichweite benötigt, sollte den Kapazitätsverlust also schon beim Kauf des Elektroautos mit einberechnen und gegebenenfalls ein Auto mit größerem Akku in Erwägung ziehen.

KOSTEN: WIE HOCH SIND DIE PREISE FÜR E-AUTO-AKKUS?

Laut einer Erhebung der Unternehmens- und Strategieberatung McKinsey & Company sind die Preise für E-Auto-Akkus zwischen 2010 und 2016 um 80 Prozent gesunken. Pro Kilowattstunde (kWh) werden etwa 230 US-Dollar fällig. Im Beispiel eines 60 kWh-Akkus muss man mit etwa 14.000 US-Dollar für einen Batteriesatz rechnen. E-Autos sind also allein durch die Batteriekosten (noch) deutlich teurer als vergleichbare Benziner. Der ADAC hat ausgerechnet, dass ein E-Auto etwa 30 Euro im Monat einspart, gegenüber einem vergleichbaren Benziner. Zugrunde liegt hier ein Spritpreis von 1,30 Euro je Liter Super und ein Strompreis von 28 Euro-Cent pro Kilowattstunde. Die Wertminderung könnte bei E-Auto durch die Alterung des Akkus höher ausfallen, was auf der anderen Seite durch das nicht Verschleißen sämtlicher Komponenten mehr als ausgeglichen wird.

WAS IST BEIM LADEN ZU BEACHTEN?

Schon mit dem richtigen Vorgehen beim Aufladen der Elektroauto-Akkus, können die Zellen enorm geschont und so die Lebensdauer verlängert werden. Die komplette Entladung des Akkus sollte dabei möglichst vermieden werden. Allgemein gilt: Extreme Ladestände, also sowohl Voll- als auch Entladung, wirken sich negativ auf den Zustand des Energiespeichers aus. Ideal ist ein Akkustand, der zwischen 20 und 80 Prozent liegt. Wenn das Elektroauto komplett vollgeladen ist, kann man den Akku schonen, indem man es möglichst schnell nutzt, damit der Ladestand nicht zu lange anhält. Auch Schnellladevorgänge sind für die Batterie schädlich und sollten daher nicht zu oft genutzt werden. Um den Akku zu schonen, sollte man ihn so oft es geht über eine sogenannte Schnarchladung (z.B. über Nacht) wieder aufladen. Der Ladevorgang dauert zwar lange, ist dafür aber sehr schonend. Für viele Elektroautos gibt es mittlerweile Apps oder Fernbedienungen mit einem Ladetimer. Der sorgt dafür, dass die Aufladung im idealen Tempo erfolgt. Wenn zum Beispiel die Abfahrt für eine Uhrzeit am Morgen einprogrammiert ist, sorgt der Timer dafür, dass die Vollladung erst kurz vor Abfahrt erreicht wird. Außerdem kann man einstellen, dass die Batterie nur bis zu einem bestimmten Punkt (z.B. 80 Prozent) geladen werden soll.

WIE PFLEGT MAN DEN AKKU RICHTIG (WARTUNGSINTERVALL)?

Zur Pflege des Elektroauto-Akkus gehören vor allem das richtige Laden und die Vermeidung von extremen Ladeständen. Zwar verfügen die meisten Batterien über Systeme, die eine komplette Entladung verhindern, trotzdem tut man gut daran, den Ladestand nicht unter 20 Prozent fallen zu lassen. Außerdem sollten empfindliche Stellen wie die Anschlusspole regelmäßig auf Sauberkeit überprüft werden. Allerdings sollten ausschließlich entsprechend fortgebildete und geprüfte Kfz-Mechatroniker Staub, Schmutz und Korrosion entfernen. Bei Spannung über 42 Volt besteht Lebensgefahr! Um die Anschlüsse möglichst lange sauber zu halten, können Kfz-Mechatroniker sie zudem mit einem speziellen Schmierfett behandeln. Elektroautos sind aufgrund des Wegfalls vieler Verschleißteile wartungsärmer als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren. Trotzdem ist eine jährliche Inspektion wichtig, um die reibungslose Funktion zu gewährleisten. Gerade beim Akku ist eine regelmäßige Überprüfung wichtig, da er das teuerste Bauteil des E-Autos ist. Deswegen ist es ebenso wichtig, sich vorab zu informieren, dass das Werkstatt-Personal entsprechend für die Wartung von Elektroauto-Akkus geschult ist.

WIE WIRKEN SICH TEMPERATURSCHWANKUNGEN AUS?

Elektroauto-Akkus funktionieren bei Temperaturen zwischen 15 und 25 Grad Celsius am besten, dann können sie ihre volle Kapazität ausschöpfen und altern am langsamsten. Sehr hohe oder kalte Temperaturen verkürzen die Lebensdauer der Batterie. Im Sommer wählt man also am besten einen Parkplatz im Schatten und im Winter ist ein Garagen-Stellplatz ideal. Viele Elektroautos verfügen mittlerweile über eine Batterieklimatisierung, die bei Belastung für optimale Temperaturen des Energiespeichers sorgt – also während der Fahrt oder an der Ladesäule. Im Winter gilt generell: Den Akku möglichst direkt nach der Fahrt laden. Dann ist er noch nicht ausgekühlt und wird weniger belastet.

SCHADEN BESTIMMTE FAHRWEISEN DEM AKKU?

Wie beim Verbrennungsmotor, gibt es bestimmte Fahrmanöver, die einem Elektroauto ebenso schaden können. Dabei muss man sich gar nicht groß umstellen, denn die meisten Fahrweisen, die der Verbrenner nicht mag, sind auch für den E-Auto-Akku nicht unbedingt gut. Dazu zählen starke Beschleunigungen genauso wie lange Fahrten bei Vollgas. Und auch hier gilt: Gerade bei kalten Akkus verkürzen hohe Belastungen die Lebensdauer.

SCHADEN STANDZEITEN DEM ELEKTROAUTO-AKKU?

Wenn das Elektroauto über längere Zeit nicht bewegt wird, sollte es neben einem trockenen, geschützten Stellplatz, über einen mittleren Akkuladestand verfügen. Auf diese Weise halten die Batterien am längsten. Wird der Wagen über mehrere Monate nicht bewegt, sollte alle zwei bis drei Monate ein Blick auf den Ladestand geworfen werden. Ideal ist es, wenn dann auf einen Stand von etwa 60 Prozent „nachgetankt“ wird, dann hält der Akku auch lange Standzeiten unbeschadet aus.

ELEKTROAUTO-AKKU LEASEN ODER KAUFEN?

Der Elektroauto-Akku ist ein besonders preistreibender Faktor bei Stromern und einer der Gründe, warum E-Autos vergleichsweise teuer sind. Deswegen bieten viele Hersteller beim Kauf die Option, die Batterie zu mieten. Dadurch kann sich der Kaufpreis dann gleich um ein paar Tausend Euro reduzieren. Dafür kommt dann aber eine monatliche Belastung hinzu. Der Vorteil einer Leasing-Batterie ergibt sich nicht nur aus dem Kaufpreis-Nachlass, sondern auch dem Service: Wenn die Akkukapazität unter einen bestimmten Wert sinkt, oder der Akku anderweitig nicht mehr funktioniert, wird er kostenfrei getauscht. Durch die Miete ist der Fahrzeugbesitzer jedoch nie Besitzer des ganzen Fahrzeugs, wodurch einige Nutzungen der Batterie ausgeschlossen sein könnten (z.B. bidirektionales Laden). Das Batterie-Leasing lohnt sich vor allem für Autofahrer, die das Elektroauto nur einige Jahre fahren möchten.

AUF WELCHE AKKU-GARANTIEN SOLLTE MAN ACHTEN?

Da der Akku das teuerste aber auch eines der empfindlichsten Bauteile des Elektroautos ist, geben die meisten Hersteller langjährige Garantien. Bei den meisten Herstellern beträgt die Garantie für die Batterie acht Jahre. Das wirkt auf den ersten Blick sehr lang, ist aber durchaus nötig. Denn die Akkus schlagen beim Kaufpreis oft mit 10.000 Euro und mehr zu Buche. Ginge der Stromspeicher nach wenigen Jahren kaputt und würde nicht ersetzt, käme das in manchen Fällen einem wirtschaftlichen Totalschaden gleich. Deswegen sollten Käufer eines Elektroautos unbedingt auf ausreichende Garantiezeiten achten. Eine andere Möglichkeit wäre, die Batterie zu leasen. Dann wird sie ausgetauscht, sobald sie defekt ist.

BATTERIEN ALS ENERGIESPEICHER NUTZEN?

Wenn auf dem Dach des Hauses eine Photovoltaik-Anlage installiert ist, bietet sich die Möglichkeit Überschüsse vorübergehend im Elektroauto-Akku zu speichern – sofern er über die Funktion verfügt, Energie zurückzuspeisen. Bei Bedarf wird die Energie dann wieder abgerufen. Die Batterie wird im Haushalt also als Energiespeicher genutzt. Durch die vermehrten Ladezyklen nimmt die Lebensdauer des Akkus natürlich weiter ab. Das ist ein Grund weswegen viele Hersteller dieses sogenannte bidirektionale Laden für ihre Leasing-Batterien ausschließen.

WELCHE AKKU-TECHNOLOGIEN GIBT ES?

Die vorherrschende Technologie bei Elektroauto-Batterien sind Lithium-Ionen-Akkus. Dabei gibt es jedoch unzählige Zusammensetzungen und Varianten, die sich in Energiedichte (Reichweite) und Leistungsfähigkeit (Antriebsgeschwindigkeit) unterscheiden. Klar ist: Es gibt nicht „die“ Lithium-Ionen-Batterie. Optimierungen an einem Faktor bedeuten Einbußen an anderer Stelle. Doch in den letzten Jahren gab es viele Fortschritte in der Forschung, sodass sich vor allem die Energiedichte der Akkus immens erhöht hat. Um die Reichweiten der Elektroautos zu verbessern, erarbeiten viele Hersteller Lösungen mit Range Extendern, die mit Benzin oder Gas betrieben werden und den Energiespeicher während der Fahrt nachladen. Die nächste Generation von Elektroautos soll mit noch leistungsfähigeren Akkus, den Lithium-Luft-Zellen, angetrieben werden. Diese Technologie befindet sich aber noch im Entwicklungsstadium. Neben den verbauten Energiespeichern im Auto, forschen Wissenschaftler an Antrieben, die während der Fahrt Strom produzieren, so zum Beispiel Brennstoff- oder Flusszellen.

Hier zum Bericht „Welche Batterien sind im E-Auto eingebaut?“

und

hier „Wie wird ein Elektroauto aufgeladen?“

Berichtsquelle: AutoZeitung April 2020