Kälte im Winter mindert die Reichweite eines Elektro-Autos. Doch wie wirkt sich eigentlich Hitze auf den E-Auto-Alltag aus? Der ADAC hat es getestet.
Die Verkehrswende in Deutschland kommt seit Jahren nur schleppend voran. Grundsätzlich fremdeln viele Fahrer im Autoland Deutschland noch immer mit einem Elektromotor, und die Politik tut ihres dazu, festgefahrene Vorbehalte eher zu festigen. Statt sich auf ein klares, zukunftsfähiges Konzept festzulegen und dieses konsequent zu verfolgen, wird der zeitlich geplante Ausstieg aus dem Verbrenner inzwischen längst wieder aufgeweicht oder sogar ganz infrage gestellt. Das verunsichert Verbraucher und Autobauer gleichermaßen – und birgt angesichts der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen erhebliche Risiken, wie sich spätestens seit dem Ukrainekrieg und ganz aktuell noch viel deutlicher durch den Irankrieg zeigt.
Ausgeklügelte Kühlsysteme
Viele der Mythen rund ums E-Auto, die sich noch immer hartnäckig halten, sind längst widerlegt. Moderne Elektrofahrzeuge sind absolut alltagstauglich. Laut Statistischem Bundesamt legten private Haushalte im Jahr 2023 472,2 Milliarden Kilometer zurück. Rein rechnerisch entspricht das im Schnitt 15,5 Kilometern pro Tag und Kopf. Wer täglich zur Arbeit muss, legt im Schnitt 17,2 Kilometer für einen Weg zurück, also gut 34 Kilometer insgesamt. Bedeutet: Die meisten Haushalte kommen problemlos mit einer Ladung durch die Woche – Reichweitenverluste in den kalten Monaten eingerechnet.
Unbestreitbar sind E-Autos temperaturanfällig, und sie haben, wenn man so will, auch eine gewisse Wohlfühltemperatur. Das gilt allerdings auch für Verbrenner. Grundsätzlich haben auch diese ihre Probleme mit großer Hitze oder extremer Kälte – und auch sie sind bei optimaler Betriebstemperatur leistungsfähiger.
In aller Regel sind in E-Autos Lithium-Ionen-Akkus verbaut, deren Wohlfühltemperatur bei etwa 20 bis 35 Grad Celsius liegt. Der Allgemeine Deutsche Automobil-Club (ADAC) spricht je nach Akkubauart sogar von einem Fenster bis 40 Grad Celsius. In diesem Fenster funktionieren die elektrochemischen Vorgänge, die in einem Akku ablaufen, am effizientesten. Er kann so seine volle Energie-Kapazität entfalten.
Dass die Reichweite eines E-Autos im Winter deutlich abnimmt, liegt daran, dass der Innenwiderstand der Batterie steigt und die Prozesse deutlich langsamer ablaufen. Wird die Batterie nun unter Last betrieben, werden sogenannte Spannungsgrenzen schneller erreicht. Es steht also scheinbar weniger Kapazität zur Verfügung, als das System bei Idealbedingungen zur Verfügung stellen würde. Hinzu kommt, dass Energie gebraucht wird, um den Akku selbst auf ideale Betriebstemperatur zu bringen. Deshalb verfügen viele moderne Elektroautos über eine Wärmepumpe, die den Akku – etwa zeitgesteuert über eine App – vor dem Losfahren aufwärmt und so die Effizienz im Betrieb erhöht. Der Energieaufwand für die Pumpe ist allerdings geringer als bei der klassischen elektrischen Heizmethode. Zusätzliche Energie wird verbraucht, um beispielsweise den Innenraum aufzuheizen.
Dabei gilt: Je größer der Akku und je kälter die Außentemperatur, desto mehr Energie ist nötig. Das alles geht logischerweise auf Kosten der Reichweite, spielt aber für die Anforderungen der meisten Autofahrer eine geringe Rolle (siehe oben).
Doch was ist eigentlich im umgekehrten Fall, wenn es nicht zu kalt, sondern zu heiß wird? Wenn wir durch den Klimawandel dauerhaft heiße Sommer mit Temperaturen jenseits der 30 Grad oder gar Spitzentemperaturen nahe der 40-Grad-Marke bekommen? Dürfen wir dann nur noch im Schatten, im Parkhaus oder der Garage parken? Oder müssen wir gar befürchten, dass das Fahrzeug auf dem Weg in den Sommerurlaub nach Spanien oder Italien im Stau gefährlich überhitzt? Nein, natürlich nicht.
Grundsätzlich ist der Akku fraglos das thermisch sensibelste Bauteil eines E-Autos. Steht das Auto über Stunden in der prallen Sonne, hat dies aber keinerlei nennenswerte Auswirkungen auf den Akku. Die Batterie bei E-Autos liegt im Unterboden des Fahrzeugs, sie bekommt also gar keine direkte Sonneneinstrahlung ab, wird sozusagen vom Fahrzeug geschützt. Beim Fahren selbst sorgt schon der Fahrtwind unter dem Fahrzeug für eine gewisse Kühlung. Moderne E-Autos verfügen zudem alle über durchdachte Kühlsysteme, die sicherstellen, dass wir auch bei Hitze zuverlässig fahren können. Etwa durch Kühlung mithilfe von Luftströmung. Deutlich verbreiteter sind aber moderne Flüssigkeitskühlungen, insbesondere bei größeren Akkus.
Steigt die Temperatur über den oben genannten Wohlfühlwert von 20 bis 40 Grad Celsius, steigt auch die chemische Belastung der Akkuzellen. Sie geraten, wenn man so will, unter Stress, und dies beschleunigt eine vorzeitige Alterung des Akkus. Dies geschieht umso schneller, je höher die Temperatur durch die chemischen Prozesse wird. Entsprechend wird das Ganze über ein Batteriemanagementsystem mithilfe thermischer Sensoren ständig überwacht und dann das entsprechende Kühlsystem aktiviert. Dies gilt insbesondere bei Schnellladevorgängen. Je höher der Ladestrom, der fließt, desto höher die Belastung für den Akku und umso wichtiger die aktive Kühlung.
Auch Stau bei Hitze ist kein Problem
Das Thema Kühlung gilt übrigens auch für den eigentlichen Elektromotor, wenngleich dieser weitaus höhere Temperaturen problemlos wegsteckt. Sollten die Temperaturen trotz aktiver Kühlung in die Nähe des kritischen Bereichs kommen, regelt eine Leistungssteuerung gegebenenfalls die Stromzufuhr runter.
Kommen wir nochmals zurück zum Szenario des Staus auf dem Weg in den Sommerurlaub. Bei Außentemperaturen von 35 Grad Celsius heizt sich der Innenraum in kürzester Zeit auf 60 Grad Celsius und mehr auf. Muss ich als Fahrer eines Elektroautos nun Angst haben, dass mir die Klimaanlage den Akku leerzieht und ich auf der Autobahn liegenbleibe? Oder muss ich mich deswegen sogar wie ein Brathähnchen grillen lassen? Dieses Szenario hat der ADAC durchgespielt und kann beide Fragen klipp und klar mit Nein beantworten. Im Test wurde mit einem Tesla Model Y über acht Stunden ein typischer Sommertag, inklusive Temperaturanstieg auf bis zu 35 Grad Celsius und unterschiedlich starker Sonneneinstrahlung durch UV-Lampen, simuliert. Das Fahrzeug hatte zu Beginn einen Ladezustand von 60 Prozent und die Klimaanlage wurde auf konstant 20 Grad Celsius eingestellt. Für die Kühlleistung benötigte die Klimaanlage über acht Stunden durchgängig etwa 1,2 bis 1,5 kW, wobei kurzzeitige Abweichungen bei Änderungen der Sonneneinstrahlung oder nach dem Öffnen der Türen auftraten.
Insgesamt verbrauchte das Model Y dabei etwa 12 kWh an Energie während des achtstündigen Tests, was einem Verlust von 16 Prozent des Batterieladezustands entsprach. Dies bedeutet, dass das Fahrzeug etwa zwei Prozent Akkukapazität beziehungsweise acht Kilometer Reichweite pro Stunde verbrauchte. Zum Vergleich: Ein Verbrennungsmotor würde unter diesen Bedingungen zwischen einem und 1,5 Liter Kraftstoff pro Stunde benötigen und dabei Abgase erzeugen. Betrachtet man die lokale Effizienz, so entspricht das nach Angaben des ADAC umgerechnet circa zehn bis 15 kWh pro Stunde. Da Aufbau und Funktion von Klimaanlagen in Elektroautos sich gleichen, geht der Autoclub davon aus, dass sich diese Ergebnisse auf andere Modelle übertragen lassen und keine gravierenden Unterschiede auftreten.
Hitze und Kälte sind also absolut kein Hindernis für den Umstieg auf ein E-Auto.