So funktionieren E-Autos
E-Autos stehen längst im Mittelpunkt vieler Diskussionen rund um das Thema Mobilität – wie sie genau funktionieren, wissen aber trotzdem nur wenige. Dabei begeistern Elektromotor, Batterie und Co. mit neuester Technologie.
Elektromotoren sind natürlich der entscheidende Unterschied zwischen Stromern und Verbrennern. Anders als beim Verbrennungsmotor wird der Elektromotor nicht über fossile Brennstoffe angetrieben, sondern über elektrische Energie. Diese wird aus der Batterie in den Motor eingespeist und dann in mechanische Energie umgewandelt. Somit kann ein Elektromotor auch als Maschine definiert werden.
Ein E-Motor hat einen sehr viel höheren Wirkungsgrad als der Verbrennungsmotor. Zum Beispiel entsprechen 1,2 Liter Benzin einem Energieäquivalent von 100 Kilometern mit einem Elektromittelklasseauto.
Technische Details
Darum eignet sich der Wechselstrommotor hervorragend für E-Autos
Bei Wechselstrom ändert sich die Richtung des Stromflusses periodisch, was den Vorteil verschafft, dass verschiedene Spannungen besonders gut umgewandelt werden können. Zudem können die Motoren dieser Art hohe Drehzahlen erreichen, sind aber dennoch kompakt in der Bauweise – somit fallen sie in der Regel leichter aus als Gleichstrommotoren. Die verschiedenen Elektroautos auf dem Markt wie Nissan Leaf, BMW i3 und Tesla S werden also mit Wechselstrommotoren ausgestattet, die auch als AC (alternating current) Motoren bezeichnet werden.
Die Batterie ist das Herzstück jedes Elektroautos: Sie versorgt den Motor mit Energie, mit ihr steigt und sinkt die potentielle Reichweite. Dabei hat sich seit der Einführung des ersten E-Autos die Technik rasant verbessert, sodass Fahrer immer weitere Strecken zurücklegen können.
Der benötigte Strom wird in der Hochvoltbatterie gespeichert. Die Hochvoltbatterie ist vergleichbar mit dem Tank eines herkömmlichen Autos. Dort ist Energie in Form von Strom gespeichert. Der Akku muss regelmäßig aufgeladen werden und seine Kapazität bestimmt die Reichweite des Fahrzeuges. Die Batterie ist auch das teuerste Bauteil des E-Autos. Zur Zeit werden vorwiegend Lithium-Ionen Akkus verwendet. Sie sind langlebig, laden schnell und können mehr Strom speichern als andere Batterien. Dabei gilt: Je leistungsstärker die Batterie, desto teurer das Auto.
Außerdem versorgt eine zweite, kleinere Niedervoltbatterie die Bordelektronik. Dazu gehören etwa das Radio, die Beleuchtung, Scheibenwischer oder der Tempomat. In der Hochvoltbatterie kann auch Energie gespeichert werden, die durch Rekuperation gewonnen wird. Mithilfe dieses Mechanismus wird die beim Bremsen frei gewordene Energie wieder in den Akku eingespeist.
Bei Lithium-Ionen-Akkus geht man derzeit von einer Lebensdauer von rund acht bis zehn Jahren aus – das bedeutet aber nicht, dass der Elektroauto-Akku dann unbrauchbar ist, sondern vielmehr nur noch rund 70 bis 80 Prozent der ursprünglichen Kapazität verbleiben. Gleichermaßen verringert sich dann leider auch die Reichweite, die Sie mit dem E-Auto mit voll geladener Batterie zurücklegen können.
Deshalb gilt es einige Tipps zu beachten, um den Verschleiß so gering wie möglich zu halten:
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Vorausschauende und effiziente Fahrweise
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Das Fahrzeug nicht vollgeladen über einen längeren Zeitraum stehen lassen bzw. an der Ladestelle angesteckt lassen
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Regelmäßig längere Ladungen – sogenannte Schnarchladungen – durchführen
Zudem kann bei E-Autos über die sogenannte Rekuperation Energie zurückgewonnen werden. Konkret bedeutet das: Beim Bremsen von herkömmlichen PKWs wird kinetische Energie in Wärme umgewandelt und geht verloren. Bei E- und Hybridfahrzeugen kann diese Bewegungsenergie hingegen zurückgewonnen werden. Und zwar so: Beim Bremsen oder Bergabfahren wird der Elektromotor zum Stromgenerator und speist diese Energie in die Hochvoltbatterie zurück. Gerade im Stadtverkehr kann die Rekuperation den Verbrauch deutlich senken. Außerdem gibt es einen weiteren positiven Nebeneffekt: Der Bremsenverschleiß wird verringert.
Die entscheidende Komponente eines E-Autos ist natürlich der Elektromotor. Gemeinsam mit der Batterie ist er auch der wichtigste Faktor für die Umweldfreundlichkeit von E-Autos im Vergleich zu Verbrennern.
