Batterie im Elektroauto: Wie bleibt der Speicher lange fit?

Die Batterie in einem E-Auto ist ein teures Verschleißteil, dessen Pflege sich schon aus monetären Gründen empfiehlt. Tipps für ein langes Batterie-Leben.

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(Bild: Renault)

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  • Wolf-Dieter Roth
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Im Handy ist manchmal schon nach zwei Jahren Schicht: Der Akku lässt in der Leistung nach, das Gerät muss auch tagsüber geladen werden. Beim E-Auto will man dies auf keinen Fall, denn der Akku ist das teuerste Einzelteil eines Elektroautos. Die gute Nachricht: Dieser oft gezogene Vergleich hinkt gewaltig, dennoch gehört zur Wahrheit selbstverständlich, dass auch eine Traktionsbatterie im Elektroauto einem gewissen Verschleiß unterliegt.

Mit einem deutlich reduzierten Energiegehalt zu leben, ist auch keine Lösung, wenn das Auto plötzlich zwar noch den Weg in die Arbeit, aber am Abend nur noch halb wieder heim oder auf der Autobahn nur noch 80 km/h schafft. Bevor es so weit kommt, wird das Elektroauto aber einen defekten Speicher vermelden. Für den Kunden kostensparend bei nachlassender Leistung lieber die verfügbare Fahr- und Ladeleistung zu reduzieren, hat den Herstellern bislang nur Ärger eingebracht. Wird die Leistung jedoch nicht beschränkt und eine alternde Batterie ebenso wie eine neue behandelt, besteht die Gefahr einer Überhitzung bis zum Brand: Ein nachlassender Speicher hat einen erhöhten Innenwiderstand, was bei starkem Stromfluss, ob zum Laden oder Fahren, zu zusätzlicher Erwärmung führt und das thermische „Durchgehen“ auslösen kann.

Die Autohersteller sind sich all dessen bewusst und versuchen zu optimieren. So wird der Speicher vom Batteriemanagement gar nicht bis zur restlosen Entladung freigegeben und das Laden und Entladen auch je nach Umgebungstemperatur und Ladezustand beschränkt. Dass am teuren Schnelllader an der Tankstelle die Ladegeschwindigkeit ab Erreichen eines bestimmten Ladezustands immer weiter absinkt, liegt nicht daran, dass Ladestation oder Auto es nicht besser könnten, sondern der Akku andernfalls überhitzen und geschädigt würde. Ebenso wird bei rasanter Autobahnfahrt im Sommer mitunter das Temperament des Wagens heruntergeregelt.

Richtig wohl fühlt sich ein Lithium-Ionen-Akku bei etwa 20 Grad Celsius Umgebungstemperatur, etwa halb gefüllt und nur mäßiger Stromzufuhr oder -entnahme. Auch bei längerer Nichtbenutzung ist dies der beste Zustand, wobei dann auch tiefere Temperaturen kein Problem sind. Wohl aber bei der aktiven Benutzung: Auch ein kalter Akku hat einen höheren Innenwiderstand, was dann zwar zur schnelleren Erwärmung führt, doch auch zu verstärktem Verschleiß. Man sollte also mit kaltem Speicher nicht „Vollstrom“ geben.

Leider ist auch der Verbrauch bei kaltem Akku höher, weil die Verluste ansteigen. Im Winter braucht ein E-Auto leicht bis zu 30 Prozent mehr Strom für dieselbe Strecke als im Sommer, und das liegt nicht nur an der Heizung. Auf Kurzstrecken kann es sogar noch mehr sein. Auch das ist beim Verbrenner nicht anders.

Die Verluste lassen sich jedoch verringern, wenn die Batterie vorgeheizt wird. Wie des funktioniert, hängt vom Modell ab. Beim VW ID.3 reicht es, eine Viertelstunde vor Abfahrt die Standheizung einzuschalten. Optimal ist es, wenn er dabei mit Wärmepumpe ausgerüstet ist und noch an der Steckdose hängt, doch auch unterwegs kann es sinnvoll sein, mit Strom aus der Batterie vorzuheizen, auch wenn dies absurd klingt: Die zum Heizen benötigte Strommenge ist geringer als zum Fahren und der Speicher arbeitet anschließend effektiver und wird weniger verschlissen.

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Bis 40 Grad Celsius wäre Hitze zunächst kein Problem, doch kommt die Erwärmung durch die Benutzung hinzu und die Batterie muss im Sommer bei der Fahrt unbedingt gekühlt werden, damit sie nicht noch heißer wird. Dies passiert bei guten E-Autos zwar automatisch, kann aber zu unerwartetem Abregeln führen. Hinzu kommt der Zusatzverbrauch für Klimaanlage. Schatten- oder Garagenparken ist also auch im Sommer sinnvoll.

Es spielt bei E-Autos eine deutlich größere Rolle als bei Verbrennern. Tempo 120 führt leicht zu 30 Prozent mehr Stromverbrauch als 90 bis 100 km/h und eine Geschwindigkeit von 160 km/h mindestens nochmal zu 30 Prozent mehr Verbrauch. Neben der Physik, dem steigenden Widerstand lässt auch die Effizienz der heutigen Elektromotoren bei höherer Geschwindigkeit etwas nach. Auch wem Umwelt und Kosten egal sind, wird sich möglicherweise ärgern, wenn er die durchs Schnellfahren gesparte Zeit in häufigere Ladestopps stecken muss.

Das Temperament des E-Autos, das aus dem Stand fix beschleunigt, verführt zu flottem Fahren. Ein BMW i3 zeigt dann schon mal nach 20 km solcher Manöver 30 Prozent weniger Reichweite an, was deutlich macht, wie sehr die Fahrweise sich auf die Reichweite niederschlägt. Jene, die mit ihrem ersten E-Auto sofort mit Höchstgeschwindigkeit die gesamte Familie in den Urlaub bringen wollten, dann nach knapp über 100 km schon nachladen mussten und anschließend langatmig in der Presse darüber jammerten, was für ein fürchterlicher Mist so ein Elektroauto doch sei, hätten besser erst mal eine 20-km-Testfahrt unternommen.

Danach weiß man, was alles Tolles mit einem Elektroauto möglich ist, aber auch, wie heftig es sich auf die verbleibende Reichweite auswirken kann. Natürlich gehen solche Spurts auch auf die Akkulebensdauer, weil dieser zwar nur kurzfristig, aber dennoch stark belastet wird und eventuell bereits schwächere Zellen so rasch erhitzen, dass die Kühlung kaum noch nachkommen kann. Eine Entladung bis zu 3 C (dreifache Leistungsentnahme im Vergleich zum Energiegehalt) und höher ist hier durchaus normal, wenn der Motor beispielsweise 150 kW hat und der Akku 50 kWh.

Es muss nicht die „Schnarchladung“ an der 230-Volt-Steckdose sein, die den Speicher in einer Nacht gar nicht komplett füllt, dafür die Installation stark belastet und wegen hoher Leitungsverluste zudem vergleichsweise teuer ist. Es reicht schon, an der 11-kW-Wallbox das Auto mit „reduziertem Ladestrom“ saugen zu lassen – es ist am nächsten Morgen trotzdem geladen. Doch auch der reguläre 11-kW-Ladevorgang ist schonender als das zudem teurere Schnellladen an der Tankstelle. Deren regelmäßige Nutzung wird ohnehin nur in den wenigsten Fahrprofilen notwendig sein.

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Pech hat man allerdings, wenn man zu Hause nicht laden kann. Dann ist zu hoffen, dass der Arbeitgeber oder beispielsweise der Parkplatz am Bahnhof eine Alternative anbietet, bei der man auch nicht nach zwei Stunden „Strafgebühren“ für das Belegen der Ladesäule zahlen muss. Im Verlauf eines Arbeitstages ist ein E-Auto auf jeden Fall ebenso schonend zu laden wie über Nacht daheim.

Als Faustregel sind Ladungen mit mehr als 1 C zu vermeiden. Ist man unterwegs, so will man natürlich am Schnelllader wenig Zeit verbringen und dies bringt den Akku auch nicht um. Es ist nur keine gute Dauerlösung. Exakt ist die Definition von C übrigens das Verhältnis von Lade- bzw. Entladeleistung zum Energiegehalt der Batterie. Ein Speicher mit 50 kWh an einer 50 kW starken Ladestation wird mit 1 C geladen. Tatsächlich wird dieser dann aber länger als eine Stunde zur Vollladung benötigen, einerseits durch Ladeverluste, andererseits wegen der Abregelung, die meist ab 50 Prozent SoC einsetzt.

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Die ersten neben dem Bleiakku gebräuchlichen Batteriezellen waren Nickel-Cadmium-Akkus. Diese waren bei der Mondlandung mit an Bord und ersetzten später immer öfter normale 1,5-V-Trockenbatterien. Bei NiCd-Akkus – und nur hier – zeigt sich der sogenannte „Memory-Effekt“: Die Zelle „merkt sich“, wie weit sie regelmäßig entladen wird und wird „faul“: Sie senkt nach einer Weile bereits bei dieser Teilentladung ihre Ausgangsspannung deutlich ab und verzichtet darauf, die restliche Kapazität korrekt bereitzustellen.

Dabei handelt es sich um keine permanente Beschädigung: Wird die NiCd-Zelle einige Male vollständig entladen und wieder aufgeladen, zeigt sie wieder ihre ursprüngliche Leistungsfähigkeit. Deshalb wurde früher in vielen Ladegeräte beim Nachladen teilentladener Akkus zunächst ein automatischer Entladevorgang gestartet, bevor die Speicher wieder aufgeladen wurden.