Ratgeber für die Beurteilung von EV (= Elektrofahrzeug bzw. electric vehicle)
Wichtigster Punkt: ein EV muss möglichst wenig Gewicht auf die Wage bringen
Warum?
Elektrizität lässt sich nur in sehr kleiner Energiemenge in einem Fahrzeug speichern.
Zum Vergleich: Die Energie in 1 Liter Benzin entspricht ca. 10 kWh Elektrizität. Ein Lithium-Ionen Speicher für diese 10 kWh wiegt bereits rund 100 kg. Es ist somit unmöglich, vergleichbare Energiereserven mitzuführen wie bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor. Das EV würde viel zu schwer.
Umgekehrt fährt jedoch ein 800 kg schwerer EV mit 10 kWh rund 100 km weit!
Erhöht man das Gewicht des EV um 150 kg, so benötigt das Fahrzeug zusätzlich 1 kWh pro 100 km.
Bei diesen Voraussetzungen (Speicherkapazität versus Gewicht) macht es heute keinen Sinn ein EV als Langstreckenfahrzeug zu konzipieren. Die Stärke der EVs liegt im Stadt- und Aglomerationsverkehr bis ca. 100 km pro Tag, wo sich 80% der Autofahrer bewegen.
Dafür sind sehr leicht bauende Fahrzeuge nötig mit:
- gutem Verhältnis zwischen benötigter Standfläche und vorhandenem (flexiblen) Innenraum bzw. Laderaum
- mit möglichst kleinem Wendekreis
Betrachtet man das heute tatsächlich käufliche Marktangebot, so findet man bereits bei diesem ersten wichtigsten Punkt sehr grosse Unterschiede.
Zweitwichtigster Punkt: Damit ein EV optimal läuft braucht es neben einem leistungsfähigen E-Motor vorallem eine technisch hochstehende Steuerung dieses Motors.
Warum?
Der Vorteil des Elektromotors liegt nicht nur in seiner Effizienz bezüglich Energieverbrauch, sondern noch viel mehr in seiner mechanischen und funktionalen Einfachheit. Er besteht aus nur 2-3 beweglichen Teilen.
Ein E-Motor funktioniert ohne weitere mechanische Hilfsmittel (Anlasser, Kupplung, Schaltgetriebe, Fussbremse) und deckt alle 4 fahrdynamischen Quadranten ab:
1 vorwärts beschleunigen
2 vorwärts bremsen (und dabei Strom produzieren)
3 rückwärts beschleunigen
4 rückwärts bremsen (und dabei Strom produzieren)
Die Beschleunigung ist sehr gut, weil ein E-Motor aus dem Stand bereits das maximale Drehmoment liefert.
Die maximale Leistung ist abhängig von der Motorgrösse, der elektrischen Spannung und der Motorkühlung (je grösser/höher, desto besser).
Damit dies richtig funktioniert, benötigt jeder E-Motor eine Steuerung, genannt Leistungselektronik. Sie besteht aus Halbleitern (Thyristoren, ...)
Sie arbeiten als Stromwandler (Wechsel-Gleich-Wechselstrom) und als Drehzahlsteuerung ("Taktgeber") für den E-Motor.
Leistungselektronik und E-Motor stammen meist aus einer Herstellerhand und sind exakt aufeinander abgestimmt. Hersteller sind in der Regel keine Autofirmen (da fehlt das Knowhow), sondern Elektrokonzerne.
Die modernsten, speziell für EV entwickelte E-Motoren, sind wassergekühlte Synchronmotoren mit Permanentmagneten statt induktive Asynchronmotoren, weil erstere einen höheren Wirkungsgrad erreichen, kleiner und leichter zu bauen und besser zu kühlen sind. Dafür erreichen Asynchronmotoren höhere Drehzahlen, werden industriell am häufigsten eingesetzt und sind billiger herzustellen.
Bei EV ist das höhere Gewicht der Asynchronmotoren selbstredend ein gewichtiger Nachteil.
Dritter Punkt: Alle Nebenaggregate im EV müssen auf minimalen Energieverbrauch bzw. hohe Effizienz getrimmt werden.
Warum?
Damit ein EV mit der gespeicherten Energie von z.B. 15 kWh möglichst lang/weit fahren kann, sind die Verbrauchswerte entscheidend. Neben dem Motor, der bei ruhiger Fahrweise mit 3-15 kW arbeitet, fallen vorallem die Heizung-/Defrosteranlage und die Klimaanlage mit je etwa 5 kW ins Gewicht. Diese Aggregate können damit 30-50% der vorhandenen Energiekapazität beanspruchen und damit die theoretische Reichweite ebenso verringern.
Deshalb macht es Sinn, für Heizung und Klimaanlage effizientere Geräte zu enwickeln als in Autos mit Verbrennungsmotoren. Das sind z.B. Heizungselemente und Klimakompressoren in Hoch-Volt-Technik. Das ist ein weiterer Hinweis, in wie fern sich die heute käuflichen EV unterscheiden.
