Elektroantrieb (BEV, PHEV)
Elektroautos sind Fahrzeuge, die vollständig oder zum Teil mit einem Elektromotor angetrieben werden. Man unterscheidet bei Elektroautos grundsätzlich zwischen batterieelektrisch angetriebene Pkw (BEV) und Plug-In-Hybride (PHEV). Bei BEV wird die Energie für den Elektromotor aus einer Batterie bezogen. Bei PHEV werden zwei Antriebsarten für das Fahren genutzt. Neben einem extern aufladbaren Elektromotor fahren PHEV-Pkw auch mit einem konventionellen Verbrennungsmotor. Da sie von außen mit Strom aufgeladen werden können, werden sie gemäß dem Elektromobilitätsgesetz als Elektroauto definiert.
Technische Aspekte
Aufbau des Antriebs
Reine Elektroautos (BEV) haben keinen Verbrennungsmotor und werden von einem Elektromotor angetrieben, der seine Energie über eine Batterie bezieht. Diese ist meist im Unterboden verbaut und wird über eine externe Ladestation versorgt. Die Batterie kann auch zurückgewonnene Bremsenergie aufnehmen, was besonders in der Stadt bei Stop-and-Go-Verkehr vorteilhaft ist. Über ein Batteriemanagementsystem wird u.a. der Stromverbrauch und der Zustand der Batterie geregelt und angezeigt.
Auf der Abbildung erkennen Sie den schematischen Aufbau eines BEV. Durch einen Stecker wird das Fahrzeug extern mit Strom aufgeladen. Der Strom fließt in die Batterie. Dort wird sie gespeichert und bei Bedarf an den Elektromotor weitergeleitet. Im Elektromotor wird die elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt. Durch die direkte Verwendung des Stroms ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad. Der Elektromotor verwendet ca. 80 % des Stroms, im Umkehrschluss werden ca. 20 % an die Umwelt abgegeben. Diese Energieverluste entfallen überwiegend auf die Abgabe von thermischer Energie. Wird gebremst, so fließt diese Bremsenergie zurück in die Batterie und lädt diese wieder auf.
Plug-in-Hybride (PHEV) verfügen über jeweils einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor, welche das Fahrzeug einzeln oder auch kombiniert antreiben können. Die Batterie kann an einer externen Ladesäule mit Strom geladen werden, ist jedoch deutlich kleiner als bei BEVs, wodurch die elektrische Reichweite entsprechend geringer ausfällt. PHEV können über eine externe Stromquelle aufgeladen werden, gewinnen aber auch aus Bremsenergie (Rekuperation) Energie zurück, indem beim Bremsen oder Bergabfahren der Elektromotor als Stromgenerator dient und die Batterie auflädt.
Auf der Abbildung sehen Sie den schematischen Aufbau eines PHEV. Ähnlich wie beim batterieelektrischen Fahrzeug wird die Batterie durch eine externe Stromquelle mit Energie versorgt. Die Energie für den Verbrennungsmotor wird wie bei einem konventionellen Verbrenner mit Diesel oder Benzin getankt und in einem im Fahrzeug integrierten Kraftstofftank gespeichert. Bei idealen Voraussetzungen (Temperatur, Geschwindigkeit, Fahrprofil) wird die elektrische Energie in den Elektromotor gespeist und in mechanische Energie umgewandelt. Wird gebremst, so fließt diese Bremsenergie zurück in die Batterie und lädt diese wieder auf.
Batterie
Die Batterie ist das Herzstück eines Elektroautos. Die Technologie hat in den vergangenen zehn Jahren große Entwicklungssprünge gemacht: Die Energiedichte der Batterien hat sich fast verdoppelt, und das bei deutlich sinkenden Preisen. Reine Elektro-Pkw haben heute in der Regel eine Batteriekapazität zwischen 17,6 kWh und 100 kWh. Viele Modelle ermöglichen damit – entsprechend dem weltweit gültigen Prüfverfahren WLTP – nicht ganz so viel Reichweite wie Verbrenner. Zudem bieten die Autohersteller für ihre Elektroautos oft unterschiedlich leistungsfähige Batterien an.
Dabei ist Größe inzwischen nicht mehr das alleinige Entscheidungskriterium. Im Gegenteil: Je größer und schwerer der Akku, desto teurer in der Anschaffung und desto höher ist der Mehrverbrauch beim Fahren. Hinzu kommt, dass große Batterien auch die Umwelt stärker belasten. So entstehen bei der Herstellung der kleinen Batterie des Hyundai Kona 3.900 Kilogramm CO₂. Wählen Sie die größere Variante, sind es 6.400 Kilogramm. Die Differenz entspricht etwa den CO₂-Emissionen, die ein deutscher Zwei-Personen-Haushalt in zwei Jahren durch individuellen Stromverbrauch verursacht. Welche Batterie für Sie die richtige ist, hängt von verschiedenen Faktoren wie dem Nutzungsverhalten, der gewünschten Flexibilität und dem Bedarf von Schnellladeoptionen ab.
Ein weiteres Entscheidungskriterium ist, wie viele Ladezyklen ohne starken Kapazitätsverlust zugesagt werden. Die Hersteller geben in der Regel acht bis zehn Jahre oder 100.000 bis 160.000 Kilometer Garantie. Das bedeutet meist, dass die Kapazität der Batterie innerhalb dieser Zeit nicht unterhalb von 75 Prozent des Ausgangswerts fallen darf.
Reichweite
Elektroautos sind, auch was ihre Reichweite betrifft, weitgehend alltagstauglich. Spitzenmodelle können laut WLTP mit einer vollen Batterie über 650 Kilometer fahren. Die Reichweite hängt auch stark von den Außentemperaturen ab. Optimal funktionieren die Batterien bei 20 bis 25 Grad Celsius. Bei besonders heißen oder kalten Temperaturen müssen Sie mit geringeren Reichweiten rechnen. Beispiel für rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge: Bei 0 Grad Celsius sinkt die Reichweite im Vergleich zu 15 Grad um etwa 20 Prozent. Wesentlichen Einfluss haben auch Geschwindigkeit und Fahrtstrecke. So ist ein Tempo von 130 km/h für Batterien ein echter Kraftakt. Und in der Stadt wird häufiger gebremst und somit mehr Bremsenergie zurückgewonnen – allerdings müssen Sie dort auch häufiger anfahren, wodurch der positive Effekt verpufft. Zudem schlägt der Energiebedarf für Heizung und Klimaanlage zu Buche, da dieser – anders als beim Verbrennungsmotor – komplett aus der Batterie gedeckt werden muss.
Vergleich Alternative Antriebe
Ladevorgang
Der Erfolg der Elektromobilität steht und fällt mit der Verfügbarkeit einer komfortablen Ladeinfrastruktur. Es werden zwei Formen unterschieden: Das Normalladen mit Wechselstrom (AC) –das übliche Verfahren zu Hause oder beim Arbeitgeber – und das Schnellladen mit Gleichstrom (DC), das insbesondere an Autobahnen angeboten wird. Der Vorteil der DC-Ladung ist die deutlich kürzere Ladezeit von aktuell etwa 30 Minuten verglichen mit mehreren Stunden bei der AC-Ladung. Allerdings ist die Infrastruktur für DC-Laden deutlich teurer. Zudem kann sich häufiges Schnellladen negativ auf die Batterielebensdauer auswirken, da die Batteriezellen stärker beansprucht werden.
Beim Laden müssen die unterschiedlichen Stecker berücksichtigt werden. Für das AC-Laden hat sich in Europa der Typ2-Stecker als Standard durchgesetzt. Fahrzeuge aus dem nordamerikanischen oder asiatischen Raum verwenden dagegen den Typ1-Stecker. Auch beim DC-Laden gibt es Unterschiede. In der EU verwendet man meist einen CCS-Stecker, französische und japanische Fahrzeuge nutzen hingegen den CHAdeMo-Stecker, und Tesla setzt auf einen eigenen Standard, der auf dem Typ2-Stecker basiert. Gerade beim öffentlichen Laden sollten Sie darauf achten, dass Stecker und Buchsen des Fahrzeugs und der Ladesäule kompatibel sind.
Öffentliche Ladeinfrastruktur
Bundesweit können Sie heute bereits rund 23.000 öffentliche Ladesäulen nutzen. Bei der Hälfte handelt es sich um Normalladesäulen mit 44 kW Ladeleistung. Zudem gibt es über 5.600 Schnellladepunkte, wovon rund 900 mittlerweile 100 kW oder mehr anbieten. Insbesondere entlang der Autobahnen ist die Infrastruktur gut – abseits der Verkehrsachsen ist es hingegen deutlich schwieriger, Strom für sein E-Auto zu bekommen. Das soll anders werden: Ziel der Bundesregierung lautet, bis 2030 deutschlandweit eine Million öffentliche Ladepunkte anzubieten.
Immer wieder wird bemängelt, dass sich die Bezahlvorgänge und Abrechnungen je nach Anbieter stark unterschieden und die verschiedenen Tarife oftmals schwer zu vergleichen sind. Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Ansätze. Erstens regional arbeitende Anbieter und zweitens solche, die einen landesweiten Zugriff auf Ladesäulen ermöglichen. Letzteres funktioniert wie beim Telefon-Roaming und ist in der Regel mit etwas höheren Kosten verbunden. Wer also meist längere Strecken fährt, für den ist das E-Roaming sinnvoll. Wer das nicht tut, fährt mit regionalen Elektromobilitäts-Anbietern besser – sollte sich aber vorab über Tarife und Gebühren erkundigen.
Zudem können Sie mit Bargeld, EC- oder Kreditkarte – mitunter sogar schon via PayPal, Apple Pay oder Google Pay – zahlen, auch ohne sich vorher registrieren zu müssen. Das kostet aber oftmals extra.
Private Ladeinfrastruktur
Empfohlen wird, sogenannte Wallboxen zu nutzen. Diese sind speziell für das Laden von Elektrofahrzeugen entwickelt worden und bieten Schutz vor Überlastung des Stromnetzes und Manipulation durch Dritte. Wallboxen gibt es von verschiedenen Herstellern in unterschiedlichen Ausführungen mit Ladeleistungen von 3,7 kW bis 22 kW. Wichtig: Bei Ladeleistungen über 12 kW muss die Lademöglichkeit beim Netzbetreiber angemeldet und genehmigt werden. Die Kosten für eine Wallbox liegen je nach Modell zwischen 500 und 3.000 Euro.
Zwar können Elektroautoautos grundsätzlich auch mit den passenden Steckern an einer normalen Steckdose angeschlossen werden. Doch die Stromleitungen werden dabei über einen relativ langen Zeitraum äußerst strapaziert. Beispiel: Das Aufladen der Nissan-Leaf-Batterie benötigt bei einer Ladeleistung von 2,3 kW gut zehn Stunden – darauf sind nur wenige Hausstromleitungen ausgelegt.
Sicherheit
Elektroautos sind sicher. So wird die Batterie beispielsweise bei einem Unfall automatisch von den anderen Hochvoltkomponenten getrennt. Auch das Brandrisiko ist überschaubar. So schätzen Expertinnen und Experten der Feuerwehr Elektroautos ähnlich sicher ein wie Verbrenner.
Marktsituation
Modellangebot
Das Modellangebot von Elektrofahrzeugen hat sich in den letzten Jahren kontinuierlich erweitert. Neben dem Elektropionier Tesla bieten mittlerweile nahezu alle Hersteller je Wagenklasse ein oder mehrere Modelle an – von Kleinwagen wie dem Smart über die Kompaktklasse mit dem VW ID.3 bis hin zur Oberklasse mit dem Mercedes EQC. Das Angebot der batterieelektrischen Fahrzeuge und der Plug-in-Hybriden ergänzt sich, sodass es in fast jedem Segment ein elektrisches Modell gibt.
Kosten
Elektroautos sind im Vergleich zu ähnlichen Pkw-Modellen mit Verbrennungsmotor in der Anschaffung relativ teuer. Batterieelektrische Fahrzeuge können im Unterhalt jedoch günstiger sein als ihre Konkurrenz. Sie sollten deshalb die Gesamtkosten Ihres Fahrzeugs über die gesamte Lebensdauer betrachten.
Anschaffungskosten
Die günstigsten batterieelektrischen Autos gibt es momentan für etwa 20.000 Euro. Bei Plug-in-Hybriden beginnen die Preise bei etwa 30.000 Euro. Wesentlicher Kostenpunkt sind die Batterien. Die gute Nachricht: Auch hier fallen die Preise deutlich, und Fachleute gehen davon aus, dass die Batteriekosten bis 2025 um nahezu die Hälfte sinken.
Fördermaßnahmen
Die Bundesregierung fördert die Anschaffung von Elektroautos mit dem Umweltbonus. Mit der Veröffentlichung einer neuen Förderrichtlinie hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) den Umweltbonus angepasst. So können Sie seit 1. Januar 2023 bei einem Kauf eines Elektro-Pkws eine Prämie von bis zu 6.750 Euro erhalten. Dabei liegt der Bundesanteil bei bis zu 4.500 Euro. Die übrigen 2.250 Euro werden durch die Automobilhersteller gefördert. Weitere Informationen zur Förderung im Allgemeinen, zur Förderrichtlinie sowie den Fördersummen finden Sie beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) hier.
Steuern / Abgaben
Reine Elektroautos sind bei erstmaliger Zulassung bis Ende 2030 von der Kfz-Steuer befreit. Plug-in-Hybride müssen eine Kfz-Steuer zahlen, die aufgrund der geringen CO2-Emissionen jedoch niedriger ausfällt. Zudem ist das Laden beim Arbeitgeber von der Lohnsteuer befreit. Private Ladevorrichtungen, die vom Arbeitgeber gestellt oder bezuschusst werden, können pauschal mit 25 Prozent Lohnsteuer versteuert werden und unterliegen nicht dem Sozialversicherungsabzug.
Zudem gibt es Vorteile bei der Dienstwagenbesteuerung: Bei privater Nutzung von reinen Elektrofahrzeugen ist die Bemessungsgrundlage des geldwerten Vorteils von 1 auf 0,25 Prozent des Bruttolistenpreises der Fahrzeuge reduziert, sofern der Bruttolistenpreis unter 60.000 Euro liegt. Für teurere Batteriefahrzeuge und Plug-in-Hybride ist der geldwerte Vorteil zumindest auf 0,5 Prozent des Listenpreises halbiert. Für Plug-in-Hybride gelten zusätzliche Bedingungen hinsichtlich der CO2-Emissionen pro Kilometer (2021: höchstens 50 Gramm) und der rein elektrischen Reichweite (2021: mindestens 40 Kilometer).
Wartungskosten
Die Wartungskosten von batterieelektrischen Fahrzeugen sind nach Daten des ADAC um etwa 20 Prozent geringer als bei Verbrennern. Wesentliche Gründe: Elektroautos haben weniger mechanische Verschleißteile, benötigen weniger Öl, und der reparaturanfällige Auspuff entfällt. Die Kosten können zukünftig noch weiter sinken, wenn mehr freie Werkstätten auch Elektroautos warten. Die Wartungskosten für Plug-in-Hybride liegen auf dem gleichen Niveau wie bei reinen Verbrennern.
Energiekosten
Die Stromkosten hängen wesentlich davon ab, wo man lädt. Zu Hause kann man über den normalen Haushaltsstrompreis laden, unterwegs kommt es auf den jeweiligen Ladetarif an. Zu berücksichtigen sind auch Ladeverluste von 10 bis 30 Prozent, die je nach Temperatur der Batterie, den Leitungslängen und -querschnitten sowie der Ladeleistung auftreten. Grundsätzlich sind die Energiekosten pro gefahrenen Kilometer günstiger als bei Verbrennern – Untersuchen gehen von meist 10 bis 15 Prozent Ersparnis bei den Energiekosten aus.
Umwelt
Rein elektrisch fahrende Autos stoßen keine Emissionen aus. Sie verursachen lediglich – wie jedes Auto – Feinstaubemissionen durch den Reifen- und Bremsabrieb. Zwar verursacht die Produktion der Elektroautos wegen der Batterieherstellung relativ hohe CO2-Emissionen, und bei der Stromerzeugung entstehen weitere Treibhausgase. Dennoch stoßen sie laut Bundesumweltministerium unter Berücksichtigung des heutigen Strommixes über den gesamten Lebenszyklus gegenüber Verbrennern 16 bis 27 Prozent weniger CO2 aus. Mit dem zunehmenden Ausbau erneuerbarer Energien steigt der Klimavorteil künftig weiter.
Quellen
Rechtlicher Hinweis
Die Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena) informiert im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz mit dieser Informationsplattform zur Verkehrs- und Mobilitätswende. Darüber hinaus erhalten Hersteller und Händler Informationen zur Umsetzung der novellierten Pkw-Energieverbrauchskennzeichnungsverordnung (Pkw-EnVKV). Dabei handelt es sich um allgemeine Hinweise, die nicht rechtsverbindlich sind. Für konkrete Fragen ist ggf. eine Rechtsberatung einzuholen. Die dena übernimmt keine Haftung für die Richtigkeit der mittels des Online-Tools zur Erstellung eines Pkw-Labels berechneten Ergebnisse. Entscheidend sind u. a. die Herstellerangaben.
