Wie funktioniert ein Elektroauto?

Jetzt, wo Elektroautos endlich in unseren Straßen verbreitet sind, wissen wir zumindest, wie sie funktionieren? Es ist nicht nötig, die Motorhaube zu öffnen, um die Öl- oder Wasserstände zu überprüfen; alles ist viel einfacher. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Technologie in diesen Fahrzeugen nicht auf höchstem Niveau ist.

Elektroautos sind nicht neu. Bereits in der Mitte des 19. Jahrhunderts war es möglich, ein Fahrzeug zu kaufen, das ausschließlich mit elektrischer Energie betrieben wurde. Am Ende dieses Jahrhunderts stellten Elektroautos sogar Geschwindigkeitsrekorde auf, zu einer Zeit, als die Technologie des Verbrennungsmotors noch stark hinterherhing. Einige Jahre später verschwanden Elektroautos jedoch in Vergessenheit: Angetrieben von der Beherrschung und Ausbeutung fossiler Energien wählte die industrielle Revolution ihre Seite, und es sollte bis zum Ende des 20. Jahrhunderts dauern, bis Elektrofahrzeuge wieder in den Fokus rückten. Als die Aussicht auf das Auslaufen der natürlichen Ressourcen des Planeten sich abzeichnete und die durch die Transportindustrie verursachten Umweltprobleme endlich auf den Tisch kamen, wurde die Elektrotechnologie für die Industrie wieder attraktiv.

Am Ende der 2000er Jahre kamen Elektroautos in die Produktpalette großer Hersteller: Die Nissan Leaf (2010), Mitsubishi i-Miev (2010) und Renault Zoé (2012) stellten endlich interessante Alternativen zu herkömmlichen Modellen für den urbanen Einsatz dar. Und mit dem Auftreten des Dampfrosses Tesla und seinem cleveren Schnellladenetz wurde das Elektroauto sogar reisetauglich. Zehn Jahre später sind sie nun unverzichtbar für alle Marken. Bis 2030 könnten sie sogar die Fahrzeuge mit fossiler Energie in Europa übertreffen. Aber wie funktioniert das eigentlich?

Eine sehr einfache Mechanik und große Batterien

Anstelle des seit Anfang des 20. Jahrhunderts in der Automobilwelt verbreiteten Prinzips des Verbrennungsmotors verwendet das Elektroauto ein Verfahren, das es ermöglicht, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, um das Fahrzeug anzutreiben. Sein Motor verfügt über einen Rotor, der sich in einem Stator bewegt, indem ein Magnetfeld erzeugt wird. Die Bewegung des Rotors erzeugt die mechanische Energie, die die Räder des Autos antreibt. Der Gleichstrom der Batterien wird in Wechselstrom umgewandelt, bevor er den Motor erreicht, und es gibt zwei Arten von Motoren: den synchronen Motor, der am weitesten verbreitet ist (70 % des Automobilmarktes im Jahr 2020), der unter der Motorhaube der meisten neuen luxuriösen und leistungsstarken Modelle zu finden ist (Porsche Taycan, Audi e-tron GT, Kia EV6, Hyundai Ioniq 5…) oder von Fahrzeugen wie dem Peugeot e-208, und den asynchronen Motor, der häufiger in Fahrzeuge mit geringer Leistung eingesetzt wird. Einige Marken wie Tesla kombinieren diese beiden Motortypen im selben Auto, und jede Technologie hat ihre Vor- und Nachteile. Der asynchrone Motor ist kostengünstiger in der Herstellung, weniger voluminös und hat eine bessere Haltbarkeit. Der synchrone Motor hingegen hat einen besseren Wirkungsgrad, ist jedoch teurer und verbraucht auf der Autobahn und bei hohen Geschwindigkeiten mehr Energie (in jedem Fall verbraucht ein Elektroauto in der Stadt und bei niedrigen Geschwindigkeiten weniger, während ein Auto mit Verbrennungsmotor bei stabiler Geschwindigkeit auf der Autobahn weniger verbraucht). Was die Leistung betrifft, so reichen diese von sanften Beschleunigungen bei Stadtfahrzeugen bis hin zu atemberaubenden Beschleunigungen der Teslas und anderen Porsche Taycan. Es ist alles eine Frage der Software und der elektronischen Verwaltung der Batterien (und des gewählten Gleichgewichts zwischen Energieverbrauch und Leistung).

Denn ja, das zentrale mechanische Element eines Elektroautos bleibt seine Batterie. 1995 überschritt die Batterie eines Peugeot 106 Electric nicht die Kapazität von 12 kWh. Heute erreichen die Akkumulatoren eines Peugeot e-208 50 kWh, und die größten Modelle auf dem Markt überschreiten 100 kWh. Diese Batteriekapazität beeinflusst direkt die maximale Reichweite, aber auch das Gewicht des Autos und seinen Preis: Je großzügiger die Batterien sind, desto schwerer und teurer wird das Auto. Es handelt sich um das anspruchsvollste Element in einem Elektroauto, das in der Regel nach dem Lithium-Ionen-Prinzip bei aktuellen Fahrzeugen funktioniert. Diese Technologie, die im letzten Jahrzehnt erheblich verbessert wurde, sollte allmählich anderen Systemen Platz machen, die die Reichweite erhöhen, das Gewicht reduzieren und die Ladezeiten verkürzen.

Diese Ladezeiten sind natürlich ein sensibler Punkt bei modernen Elektroautos. Sie dauern an einer herkömmlichen Steckdose mit Wechselstrom lange (mehrere Tage bei einem großen Elektroauto) und erfordern hochentwickelte Schnellladesysteme mit Gleichstrom, um auf Reisen auf Autobahnen nicht zu viel Zeit zu verlieren (Ladung auf 80 % in etwa einer halben Stunde an Tesla Superchargern und anderen Ionity Stationen, vorausgesetzt, das Fahrzeug verträgt eine hohe Ladeleistung). Moderne Elektroautos können auch zu Hause mit einer Wandladestation (den sogenannten „Wallboxen“) mit Wechselstrom aufgeladen werden, sodass eine große Batterie in nur einer Nacht wieder aufgeladen werden kann.

Es sei abschließend darauf hingewiesen, dass Elektroautos aufgrund ihrer großen mechanischen Einfachheit als zuverlässiger gelten als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor und weniger Wartung benötigen (keine Ölwechsel und andere Filterwechsel…). Dank der Rückgewinnung von Energie nutzen sie auch ihre Bremsen weniger ab. Bleibt natürlich das Problem des Kaufpreises, der derzeit immer über dem eines vergleichbaren Verbrennungsmotors liegt, insbesondere bei städtischen Modellen.

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