Mario Sedlak
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Ladegerät für Elektroautos

Ladezeiten und Energieeffizienz von Akkus für Elektroautos

Das Aufladen der Akkus von Elektroautos dauert bis zu 28 Stunden. Die Ladeverluste betragen 10–30%.[1] Je näher der Ladezustand beim Aufladen an 100% herankommt, um so schlechter wird der Ladewirkungsgrad. Außerdem sinkt der Wirkungsgrad, wenn mit einer kleineren Leistung, als das Ladegerät maximal unterstützt, geladen wird – beim Renault Zoe z. B. von 90% auf 70%.

Eine Schnellladung ist bei manchen Akkus schon in 20 Minuten möglich. Nachteile:

In einer Studie[5] wurden die Energieverluste auf Basis von am Markt verfügbarer Ladestationen auf durchschnittlich 20% geschätzt.

Bereitschaftsverluste

Wenn das Auto nach der Vollladung noch lange angesteckt bleibt, verbraucht es weiterhin Strom und folglich sinkt der Wirkungsgrad. Der hochpreisige Tesla Model S sollte bei wochenlangem Nichtgebrauch unbedingt am Netz bleiben, weil die Elektronik des Autos laufend Strom saugt, was den Akku um 1%/Tag leeren würde. Die unvermeidliche Selbstentladung des Akkus beträgt beim Tesla Model S 4%/Monat. Eine komplette Entladung des Akkus würde ihn beschädigen und ist daher zu vermeiden.[6] Für den Nissan Leaf wird eine Selbstentladung von 3%/Monat angegeben.

Mein Fazit

Die Ladeverluste sind ein erheblicher Faktor bei der (behaupteten) Energieeffizienz von Elektroautos und eine Optimierung kollidiert mit dem Wunsch nach möglichst schneller Ladung.

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Lithium-Akkus für Elektroautos

Quellen

[1] Wuppertal-Institut für Klima, Umwelt, Energie: Elektromobilität und erneuerbare Energie (PDF), S. 6
[2] Die elektrische Leistung P ist das Produkt aus dem Quadrat der Stromstärke I und dem Widerstand R. Bei 10-fach so schneller Ladung muss der Strom 10 Mal so groß sein, daher ist die Ladeverlustleistung 102 = 100 Mal so groß. Dividiert durch 10 (wegen kürzerer Ladezeit) ergeben sich 10 Mal mehr Verluste! (Annahme: Der Innenwiderstand R des Akkus bleibt konstant.) Das gilt für die Verluste im Akku. Die Verluste im Ladegerät sind evtl. konstant oder steigen bei einer Leistungserhöhung weniger stark.
[3] IFEU: Weiterentwicklung und vertiefte Analyse der Umweltbilanz von Elektrofahrzeugen (PDF, 6 MB), S. 22, 92
[4] Preisliste für den Renault Zoe (PDF), gültig ab 2.5.2013, S. 2

Vgl. Batterie-Mietvertrag für den Renault Zoe (PDF, 5 MB), Stand 4.2013, S. 4, Punkt VIII, 3.

[5] PricewaterhouseCoopers: Auswirkungen von Elektrofahrzeugen auf die Stromwirtschaft (PDF), S. 9
[6] Tesla Model S Owners Manual (PDF, 5 MB), S. 86 – "The most important way to preserve Battery is to LEAVE YOUR MODEL S PLUGGED IN when you are not using it. ... On average, the Battery discharges at a rate of 1% per day. ... Dischraging the Battery to 0% may permanently damage the Battery."