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Technik & Praxis

Funktionsweise, Technik und Reichweite von Elektroautos

Das Zeitalter der Verbrennungsmotoren neigt sich durch Ressourcenknappheit und ökologische Ansprüche der heutigen Generation dem Ende. Leistungsstarke Elektroautos stehen schon in den Startlöchern und fristen dank neuer Technologien kein Nischendasein mehr. Für Interessierte bleiben allerdings oftmals einige Fragen offen: Wie funktioniert moderne E-Auto Technik? Welche Reichweite ist realisierbar? Welche Motoren sind erhältlich und wie lässt sich der Alltag mit einem Elektroauto gestalten?

Elektrische Mobilität ist kein gänzlich neues Konzept. Schon bevor die ersten Verbrennungsmotoren von Carl Friedrich Benz ihren Siegeszug antraten, rollten elektrisch betriebene Fahrzeuge über europäische und nordamerikanische Straßen. Mit der Einführung des elektrischen Anlassers für Verbrenner wurden sie allerdings rasch verdrängt, treten seit einigen Jahren jedoch mit moderner Technik wieder in den Vordergrund. Hauptverantwortlich für diesen Wandel sind neben dem Wunsch nach sauberer Mobilität vor allem Bemühungen der Industrie, Elektroautos für den Massenmarkt zu realisieren. So ist es heute nicht mehr die Frage ob, sondern wie Elektroautos in den Aspekten Motorleistung, Reichweite und Verbrauch den Kundenwünschen Rechnung tragen können.

Wie bei konventionellen Fahrzeugen sorgt beim Elektroauto ein Motor für die Drehung der Räder. Anders als beim Verbrenner, der zur Energiegewinnung Kraftstoffe verbrennt, wird beim E-Motor elektrische Ladung als treibende Kraft eingesetzt. Diese wird bei modernen Elektrofahrzeugen mittels Lithium-Ionen-Akkumulatoren gespeichert und transportiert. Damit sich das E-Auto fortbewegen kann, wird die Energie der Batterien auf eine Spule übertragen, die in der Folge Plus- und Minuspole bildet. Wie aus der Physik bekannt, ziehen sich unterschiedliche Pole an, während sich gleiche Pole abstoßen. Dieses Gesetz nutzend, wird die Spule durch rasche Polungswechsel in eine rotierende Bewegung versetzt, die auf die Achse – und damit auf die Räder übertragen werden kann.
Der Betrieb eines Elektroautos wird üblicherweise durch einen Gleichstrom-Motor realisiert, bei dem die Richtungsänderung des Stroms durch einen sogenannten Kommutator (Stromwender) durchgeführt wird. Für den Halter hat der Betrieb mit Gleichstrom-Motor auch beim Laden keine Einschränkungen, da die Fahrzeugtechnik darauf abgestimmt ist.


Nicht nur bei der Energiegewinnung unterscheidet sich der Motor eines Elektroautos von dem eines konventionellen Kfz. Auch in Bezug auf Leistung und Beschleunigung gibt es Unterschiede: So haben E-Autos einen enorm hohen Wirkungsgrad. Rund 90 % der Energie kann für das Fortkommen genutzt werden, wohingegen Benziner und Dieselfahrzeuge mit rund 20 % weniger effizient sind. Ist das Auto auf Reisegeschwindigkeit beschleunigt, verpufft ein großer Teil der durch Kraftstoffe gewonnenen Energie im wahrsten Sinne und kann auch beim Abbremsen nicht wiedergewonnen werden. Elektroautos haben aus der Not eine Tugend gemacht und können die kinetische Energie bei einer Verringerung der Fahrgeschwindigkeit, zum Beispiel beim Bremsen in Kurven, vor Ampeln oder beim Ausrollen per Rekuperation zu rund 80 % wieder in die Batterie speisen.
Auch in Hinblick auf den Aufbau hat der Elektromotor Vorteile: Dank weit weniger verbauten Bestandteilen können Kosten für Wartung- und Instandhaltung gesenkt und der Verschleiß verringert werden.

Wohl der gewichtigste – und auch wichtigste – Punkt eines Elektroautos ist der Batterieblock. In diesem sind zahlreiche Lithium-Ionen-Akkumulatoren verbunden, kleine Hochleistungszellen, die als Ganzes dem E-Auto die nötige Energie liefern. Da Lithium-Ionen-Akkus eine geringere Energiedichte (0,13 kWh/kg) haben als beispielsweise Super Benzin (11,1 kWh/kg), benötigt man für das Zurücklegen längerer Strecken eine nicht zu verachtende Anzahl von Batterien. Da diese, wie im Alltag von Elektrozahnbürsten und Akkuschraubern bekannt, ein hohes Gewicht haben, ist auch der Batterieblock eines Elektroautos entsprechend schwer und macht den größten Teil des Gesamtgewichts eines E-Autos aus.
Doch nicht nur in Bezug auf Leistung und Gewicht eines E-Autos sind Li-Ion-Akkus bestimmend: Aufgrund der hohen Entwicklungs- und Produktionskosten machen die Batterien auch den Löwenanteil der Preise aus, die Käufer für Elektroautos zahlen müssen.

Der Verbrauch eines Elektroautos wird in der Regel mit kWh (Kilowattstunden) angegeben und ist, wie beim Verbrennungsmotor, von vielen Faktoren abhängig. Neben den bekannten Einflüssen wie Fahrweise, Bodenbelag, Geschwindigkeit, Reifen und Klimaanlage, hängt der Verbrauch eines E-Autos auch von der Heizung ab. Diese wird bei koventionellen Fahrzeugen üblicherweise durch die Abwärme des Motors betrieben. Da es eine solche beim Elektroauto nicht in diesem Maße gibt, muss für den Betrieb der Heizung Energie aus der Batterie bezogen werden, was den Verbrauch erhöht und die maximale Reichweite verringert.
Mittels kleiner Tipps und Tricks lässt sich allerdings der Verbrauch von Elektroautos im Alltag reduzieren.

In den vergangenen Jahren sind Elektroautos immer alltagstauglicher geworden und können insbesondere im städtischen Verkehr ihre Vorteile ausspielen. Sei es die zügige Beschleunigung auf 50 km/h, die auch mit Sportwagen konkurrieren kann oder die Rekuperation, durch die Bremsenergie in die Batterie zurückfließt – Elektroautos sind für den Stadtverkehr ideal. Bei einer durchschnittlichen Fahrstrecke von 40 km sind etwaige Einschränkungen in der Reichweite kein Problem mehr, zumal aktuelle Modelle immer größere Distanzen zurücklegen können.

Allgemein
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Ausstattung
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