Das Elektroauto ABC.

Begriffe aus der Elektromobilität, von A-Z erklärt.

Akkumulator:

Ein Akkumulator ist ein wiederaufladbarer Energiespeicher auf elektrochemischer Basis. Im eigentlichen Sinne bezieht sich der Begriff "Akkumulator" oder "Akku" auf eine einzelne Speicherzelle. Im allgemeinen Sprachgebrauch werden jedoch auch die zusammengeschalteten Speicherelemente, wie sie in Elektroautos verwendet werden, als "Akku" oder "Batterie" bezeichnet. Historisch oder in der Fachsprache wurde und wird der Begriff "Batterie" jedoch eher im Zusammenhang mit nicht-wiederaufladbaren Speichern verwendet. Letztendlich kann der Begriff "Batterie" als Oberbegriff betrachtet werden, der neben nicht-wiederaufladbaren auch wiederaufladbare Energiespeicher wie Akkus einschließt. In vielen Fällen werden die Begriffe heute synonym verwendet, jedoch empfiehlt sich bei Betonung der Wiederaufladbarkeit die präzisere Verwendung des Begriffs "Akku".

Ampere:

Ampere (A) ist die Einheit für die elektrische Stromstärke. Sie beschreibt, wie stark der elektrische Strom durch einen Leiter fließt. Man kann sich die Stromstärke vorstellen wie die Wassermenge, die durch ein Rohr fließt. Die Stromspannung (V) entspricht dabei dem Druck des Wassers. Beide Faktoren zusammen, Stromstärke und Stromspannung, bestimmen, wie viel elektrische Leistung für den Betrieb eines elektrischen Geräts zur Verfügung steht, ähnlich wie bei einem Wasserrad oder Motor.

Batteriemiete:

Einige Hersteller bieten die Möglichkeit, Elektroautos ohne Batterie zu erwerben und den Stromspeicher stattdessen zu mieten. Die Mietpreise richten sich in der Regel nach der individuellen Fahrleistung. Obwohl dieses Modell in Deutschland noch auf Vorbehalte stößt, kann es sich finanziell lohnen, genau zu kalkulieren: Oft ist das Mieten der Batterie günstiger als der Kauf, der häufig mit einem hohen vierstelligen Betrag zusätzlich verbunden ist.

Bidirektionales Laden:

Elektrofahrzeuge haben nicht nur die Fähigkeit, Strom zu tanken, sondern können auch in das Netz zurück speisen, was als bidirektionales Laden bezeichnet wird. Dies ermöglicht es Elektrofahrzeugen in Zukunft Teil eines intelligenten Stromnetzes, auch bekannt als Smart Grid, zu sein. Elektrofahrzeuge können überschüssigen Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind- oder Solaranlagen zwischenspeichern und bei Bedarf ins Netz zurückspeisen, was als Vehicle to Grid (V2G) bezeichnet wird.

Bordlader:

Das On-Board-Ladegerät in Elektroautos dient dem Laden von Wechselstrom, zum Beispiel an Wallboxen, Normalladesäulen oder Steckdosen. Die Geschwindigkeit des Batterieaufladens wird durch die Leistung des Bordladers bestimmt. Bei amerikanischen und asiatischen Fahrzeugen sind oft werkseitig nur langsame, einphasige Ladegeräte eingebaut. Wenn jemand sein Auto häufig nutzt und regelmäßig an Steckdosen auflädt, ist es ratsam, ein Modell mit einem mehrphasigen Lader zu wählen, da dieser etwa zwei- bis viermal schneller arbeitet.

CCS:

CCS steht für "Combined Charging System" und ist die deutsche Variante des Schnellladesteckers. Es basiert auf dem gängigen Typ-2-Stecker und fügt diesem zwei zusätzliche Pole (Combo 2) hinzu. Der CCS-Stecker hat sich bei deutschen und europäischen Herstellern durchgesetzt, und die deutsche Ladesäulenverordnung (LSV) schreibt seine Verwendung an neuen Gleichstrom-Schnellladesäulen vor. Tesla rüstet seine Fahrzeuge in Europa mittlerweile ebenfalls mit CCS-Buchsen aus. Ein wichtiger Konkurrenzstandard ist das Chademo-System eines japanischen Konsortiums, das hauptsächlich von japanischen und französischen Autos unterstützt wird.

ChaoJi:

ChaoJi ist ein Ladestandard, der von Chinesen und Japanern gemeinsam entwickelt wurde. Er ermöglicht das schnelle Laden von Elektroautos, vergleichbar mit konventionellen Fahrzeugen mit Flüssigkraftstoff. Aktuell gibt es jedoch noch keine verfügbaren Autos, die die hohe Ladeleistung von bis zu 900 kW nutzen könnten. Langfristig soll dieser Standard den japanischen Chademo-Stecker ebenso ersetzen wie die chinesische GB/T-Technik.

Chademo:

Chademo ist die Abkürzung für "Charge de Move" und bezeichnet das japanische Schnellladesteckersystem. Es wurde von Tepco und den Autoherstellern Nissan, Mitsubishi, Toyota und Subaru entwickelt. Die typische Ladeleistung beträgt 50 kW, aber auch höhere Werte sind möglich. Der Chademo-Stecker konkurriert mit dem deutschen CCS-System, und beide Steckertypen sind nicht kompatibel. Die deutsche Ladesäulenverordnung schreibt für Gleichstrom-Ladesäulen einen CCS-Anschluss vor, jedoch keine Chademo-Kupplung.

Elektroauto:

Im engeren Sinne bezeichnet "Elektroauto" ein batteriebetriebenes Fahrzeug mit oder ohne Range Extender. Im weiteren Sinne gehören auch Brennstoffzellen-Fahrzeuge zu den Elektroautos. Die Bundesregierung definiert in einschlägigen Gesetzen und Regeln ein Elektromobil als ein batterieelektrisches Fahrzeug, bei dem alle Energiewandler ausschließlich elektrische Maschinen und alle Energiespeicher ausschließlich elektrisch wieder aufladbare Energiespeicher sind.

Energiedichte:

Die Energiedichte bezeichnet die Energiemenge, die pro Masseneinheit oder pro Volumeneinheit in einer Batterie gespeichert werden kann. Sie wird oft in kJ oder kWh pro Kilogramm angegeben. Der aktuelle Durchschnitt liegt bei 150 Wattstunden pro Kilogramm. Zum Vergleich beträgt die Energiedichte von Benzin 12.800 Wh/kg.

Feststoffbatterie:

Die Feststoff- oder Festkörperbatterie ist eine vielversprechende Technologie für Elektroauto-Hersteller. Im Vergleich zur konventionellen Lithium-Ionen-Technologie sind diese Batterien kostengünstiger, leistungsfähiger und sicherer. Statt des bisherigen flüssigen Elektrolyts verwenden sie ein festes Material, was die Energiedichte erhöht und somit mehr Reichweite bei gleichem Bauraum ermöglicht. Die Feststoffbatterie benötigt zudem keine Kühlung, was Kosten und Gewicht spart. Renault-Nissan und Toyota gehören zu den Pionieren, die diese Technologie voraussichtlich ab Mitte des Jahrzehnts in Serie einführen werden.

Gleichstrom (DC für "direct current"):

Gleichstrom ist die Art von Strom, die in einer E-Autobatterie gespeichert werden kann. Um den Elektromotor zu betreiben, muss dieser Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. An Haushaltsnetzen oder Normalladesäulen wird der verfügbare Wechselstrom in Gleichstrom für die Batterie umgewandelt, wofür ein sogenannter Spannungswandler erforderlich ist.

Induktionsladung:

Die Induktionsladung soll das Laden von Elektroautos erleichtern. Statt das Fahrzeug an eine Steckdose anzuschließen, genügt es, es über einer Magnetspule zu parken. Diese Spule lädt den Akku berührungslos über ein Gegenstück im Fahrzeugboden auf. Theoretisch kann dieser Vorgang auch während der Fahrt auf entsprechend ausgestatteten Fahrspuren funktionieren. Die Ladeleistung liegt theoretisch bei bis zu 11 kW, vergleichbar mit normalen Wechselstrom-Ladesäulen.

Kilowattstunde:

Die Kilowattstunde ist eine Einheit für Energie. Mit einer Kilowattstunde Strom kann zum Beispiel ein Eimer Wasser bei Raumtemperatur zum Kochen gebracht werden. Die Akkus von herkömmlichen Elektroautos haben Kapazitäten zwischen 20 kWh und 60 kWh, manchmal sogar rund 100 kWh. Der Stromverbrauch hängt stark vom Modell und der Fahrweise ab, liegt aber in der Regel zwischen 10 und 20 kWh pro 100 Kilometern. Die theoretische Reichweite von Elektroautos ist jedoch nicht direkt von der Akkukapazität ableitbar.

Ladeleistung:

Die Ladeleistung ist das entscheidende Kriterium dafür, wie lange ein Elektroauto zum vollständigen Aufladen benötigt. Eine Haushaltssteckdose liefert in der Regel eine Ladeleistung von etwa 3,5 kW, eine normale Ladesäule oder Wallbox bietet normalerweise 10 bis 22 kW, während Schnellladesäulen oft 50 kW bis 100 kW bereitstellen. Ultraschnellladesäulen können sogar bis zu 350 kW liefern. Die tatsächlichen Ladezeiten sind jedoch länger, unter anderem weil nicht jedes Auto die volle Ladeleistung nutzen kann und die Ladegeschwindigkeit mit zunehmender Akkufüllung abnimmt.

Ladepunkt:

Viele Ladesäulen ermöglichen das gleichzeitige Laden mehrerer Autos an einem Ort, wobei von mehreren Ladepunkten gesprochen wird. In Statistiken werden oft Ladepunkte gezählt, während die Anzahl der tatsächlichen Säulen niedriger ist. In vielen Fällen müssen sich mehrere Fahrzeuge die Ladeleistung teilen, was zu längeren Wartezeiten führen kann.

Ladesäulen:

Es gibt zwei Hauptarten von Ladesäulen: langsame und schnelle. Langsame Ladesäulen verwenden normalen Wechselstrom (400 V, bis zu 63 A) mit einer Ladeleistung von in der Regel 11 kW. Schnellladestationen haben eine höhere Ladeleistung, in der Regel über 22 kW. Es gibt auch Schnellladestationen mit Gleichstrom und Ladeleistungen ab etwa 50 kW. Der Begriff "Ultraschnellladesäulen" wird oft für Systeme mit mehr als 100 kW verwendet. Private Wallboxen für den Heimgebrauch bieten normalerweise 11 kW oder 22 kW.

Ladesäulenverordnung:

Die LSV regelt in Deutschland seit März 2016 die technischen Mindestanforderungen an Stromtankstellen. Sie schreibt den Typ-2-Stecker für normale Ladesäulen vor und das CCS-System für Gleichstrom-Ladesäulen, das von deutschen Herstellern verwendet wird. Die Verordnung enthält auch umfassende Anforderungen an Betreiber öffentlicher Ladepunkte, die nicht nur den öffentlichen Verkehrsraum, sondern auch Kunden- und Firmenparkplätze umfassen. Induktive und kabellose Ladesysteme fallen nicht unter die LSV.

Lithium-Ionen-Batterie:

Die Lithium-Ionen-Batterie ist der derzeitige Standard für Batterietechnologie. Im Vergleich zu früheren Blei- und Nickel-Metallhydrid-Akkus bietet sie eine höhere Energiedichte und keinen Memory-Effekt. Obwohl die Kapazität für Handys und Laptops ausreichend ist, stoßen Lithium-Ionen-Batterien in Elektroautos schnell an ihre Grenzen. Ein weiteres Problem ist der hohe Preis, der jedoch in den letzten Jahren stark gesunken ist.

Lithium-Luft-Batterie:

Die Lithium-Luft-Batterie gilt als vielversprechende Nachfolgetechnologie für Lithium-Ionen-Akkus. Sie bietet aufgrund des teilweisen Verzichts auf das schwere Trägermaterial an den Elektroden einen erheblichen Gewichtsvorteil, was zu einer höheren Leistungsdichte pro Kilogramm führt. Die Serienreife wird jedoch erst nach 2030 erwartet.

Niedervolt-Hybridsystem:

Niedervolt-Hybridsysteme arbeiten mit einer Spannung von 48 Volt statt der üblichen bis zu 400 Volt. Diese Systeme sind kostengünstiger und eignen sich besonders für kleine und kompakte Fahrzeuge. Obwohl sie weniger leistungsfähig sind als Hochvolt-Systeme, können sie dennoch zweistellige Verbrauchsvorteile im Vergleich zu konventionellen Antrieben bieten.

One-Pedal-Driving:

Neuere Elektroautos können im Alltag ausschließlich mit dem Gaspedal gesteuert werden. Drückt man das Gaspedal, beschleunigt das Auto, lässt man es los, erfolgt eine starke Verzögerung. Diese Verzögerung erfolgt nicht über die Bremsscheiben, sondern durch den bordeigenen Generator, der Bremskraft zurückgewinnt und in Form von Strom in der Batterie speichert. Diese Art des Fahrens wird oft als sehr angenehm empfunden, obwohl ein Bremspedal noch vorhanden ist und für starke Verzögerungen oder Notfälle verwendet werden kann.

Permanent erregte Synchronmaschine (PSM):

Die Permanent erregte Synchronmaschine (PSM) ist die gängige Bauart von Elektromotoren in Autos und vielen Haushaltsgeräten. Sie verwendet Permanentmagnete im Motor, im Gegensatz zur elektrisch erregten Synchronmaschine (ESM), die Elektromagnete einsetzt. Die PSM ist der ESM in den meisten Aspekten überlegen, außer im Wirkungsgrad. Einige Hersteller könnten die ESM jedoch als strategische Alternative in Betracht ziehen, da sie weniger seltene und nur aus dem Ausland beziehbare Metalle enthält.

Plug-in-Hybrid:

Ein Plug-in-Hybrid ist eine Teilzeit-Elektroauto, kombiniert mit einem Hybridfahrzeug. Es hat in der Regel einen kleinen aufladbaren Akku für eine rein elektrische Reichweite von etwa 50 Kilometern, danach arbeitet es als Hybrid weiter. Plug-in-Hybride gelten als Brückentechnologie bis leistungsfähigere Akkus für reine Elektroautos verfügbar sind. Sie ermöglichen gute CO2-Werte im NEFZ-Verbrauchszyklus, indem sie mit vollem Akku starten, jedoch die Emissionen bei der Stromherstellung nicht berücksichtigen.

Radnabenmotor:

Ein Radnabenmotor ist ein Elektromotor, der direkt am Rad sitzt, nicht zentral im Fahrzeug. Diese Technologie wurde bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts verwendet, ist jedoch heute in Großserien-Pkw weniger verbreitet. Einige Vorteile sind der Bauraumgewinn im Karosseriekörper und der mögliche Verzicht auf Antriebswellen. Allerdings sind Gewichtsprobleme und Fahrkomfortfragen noch nicht vollständig gelöst.

Rekuperation:

Die Rückgewinnung von kinetischer Energie, die sonst beim Bremsen in Form von Wärme verloren gehen würde, ist nicht ausschließlich Elektroautos vorbehalten. Bereits seit Jahren nutzen konventionelle Autos mit Start-Stopp-System diese Technik. Bei herkömmlichen Autos wird der gewonnene Strom zur Entlastung des Generators oder der Lichtmaschine genutzt. Im Gegensatz dazu kommt beim Elektroauto dieser gewonnene Strom direkt dem Antrieb zugute. Allerdings fließt nur ein vergleichsweise kleiner Teil der Bremsenergie als Ladeenergie zurück in die Batterie.

Range Extender:

Ein Range Extender ist in der Regel ein kleiner Verbrennungsmotor, der nicht die Räder antreibt, sondern einen Stromgenerator, um die Akkus während der Fahrt nachzuladen. Dies ermöglicht weiteres Fortkommen, selbst nachdem der an der Steckdose geladene Stromvorrat erschöpft ist. Es handelt sich jedoch eher um eine Notlösung, da der Motor zwar sparsam ausgelegt ist, aber letztendlich weniger effizient arbeitet. Obwohl der BMW i3 früher auf diese Technik setzte, verzichten viele Hersteller mittlerweile darauf, da Batteriekapazitäten gestiegen sind.

Schieflast:

Schieflast bezieht sich auf die ungleichmäßige Belastung des Stromnetzes. In Deutschland wird dies durch die Schieflast-Verordnung geregelt, die das einphasige Aufladen von Elektroautos stark beschränkt. Betroffene Fahrzeuge können legal nur 4,6 kW aus dem Netz ziehen, obwohl technisch gesehen etwa 7 kW möglich wären. Elektroautos, die dreiphasig laden, können hingegen mit 22 kW auftanken, was mehr als viermal schneller ist. Andere Länder können unterschiedliche Regeln bezüglich der Schieflast haben.

Schnellladen:

Der Begriff "Schnellladen" wird von verschiedenen Herstellern unterschiedlich verwendet. Nach den Gesetzestexten zur Elektromobilität könnten alle Ladevorgänge mit Leistungen über 22 kW als Schnellladung gelten. Alternativ könnte die Abgrenzung zwischen Wechselstromladen (AC, bis maximal 44 kW) und Gleichstromladen (DC, ab 50 kW) erfolgen. In der Praxis macht die Wahl der Definition kaum einen Unterschied, da es in Deutschland praktisch kaum Wechselstrom-Ladepunkte mit mehr als 22 kW Leistung gibt.

Steckertypen:

An einer normalen Haushaltssteckdose kann fast jedes Elektroauto geladen werden. Die EU hat den sogenannten Mennekes-Typ-2-Stecker als Standard für öffentliche Ladesäulen festgelegt. Dieser Stecker wird bereits von den meisten Elektroautos mitgeliefert. Es gibt jedoch unterschiedliche Steckertypen im Einsatz, auch im europäischen Ausland. Die deutschen Hersteller setzen auf das CCS-System für Gleichstrom-Ladesäulen, während japanische und französische Modelle den Chademo-Standard nutzen.

Superkondensatoren:

Im Gegensatz zu Akkus speichern Superkondensatoren Energie elektrisch statt elektrochemisch. Sie können schneller geladen werden und Energie auch schnell wieder abgeben. Während sie in Blitzgeräten von Fotokameras verbreitet sind, sind sie im Automobilbau noch relativ neu. Einige Automobilhersteller nutzen Superkondensatoren für die Bremskraftrückgewinnung. Sie könnten zukünftig als Ergänzung zu herkömmlichen Batterien dienen, insbesondere bei der Bremsenergierückgewinnung.

Supercharger:

Supercharger sind kostenlose Ladestationen von Tesla für ihre eigenen Fahrzeuge. Ursprünglich nutzte Tesla einen modifizierten Typ-2-Stecker, der das Laden von Gleichstrom mit bis zu 250 kW ermöglichte. Mittlerweile wird auf den CCS-Standard umgestellt. Supercharger können die Batterien von Tesla-Fahrzeugen innerhalb weniger Minuten aufladen. Die Abrechnung erfolgt modellabhängig nach Minuten oder Kilowattstunden. Fahrzeuge anderer Marken können Supercharger nicht nutzen.

Ultraschnellladen:

Ultraschnellladen mit bis zu 350 kW über den CCS-Stecker ist entscheidend, um Elektroautos langstreckentauglich zu machen. Ein solches Netzwerk wird von Ionity entlang europäischer Autobahnen aufgebaut. Es fehlen jedoch noch Autos, die die volle Ladeleistung nutzen können.

Temperaturmanagement:

Unter anhaltender Last erwärmen sich Akkus, was sich negativ auf ihre Leistung und Fähigkeit zur Stromspeicherung auswirken kann. Einige Elektroautos verfügen über ein Kühlungssystem, um die Batterie auf optimaler Temperatur zu halten. Andere Hersteller versuchen, dem Problem mit intelligenter Ladesoftware entgegenzuwirken.

Verbrauch:

Der Stromverbrauch von Elektroautos wird ähnlich wie bei herkömmlichen Autos im Labor ermittelt. Er wird jedoch nicht in Litern pro 100 Kilometer angegeben, sondern in Kilowattstunden pro 100 Kilometer. Der CO2-Ausstoß wird mit null angegeben, und die Emissionen bei der Stromherstellung werden nicht berücksichtigt.

Volt:

Volt ist die Einheit der elektrischen Spannung (V). Es entspricht dem Wasserdruck, wenn man sich den Stromfluss als Wasserfluss durch ein Rohr vorstellt. Die Stromstärke (A) kann mit dem Rohrdurchmesser verglichen werden, und beide Faktoren bestimmen die Leistung.

Wechselstrom (AC für "alternating current"):

Wechselstrom ist der normale Haushaltsstrom. Er kommt in einer dreiphasigen Ausführung als Drehstrom ins Gebäude und wird in der Küche für den E-Herd verwendet. An der Schuko-Steckdose tritt Wechselstrom einphasig auf. Beide Arten können vom Elektroauto geladen werden, müssen jedoch an Bord in Gleichstrom umgewandelt werden, um in der Batterie gespeichert zu werden.