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E-Autos verbrauchen viel mehr Strom als angegeben

Eine Studie entlarvt die offiziellen Verbrauchsangaben bei drei Kleinwagen mit Stromantrieb als sehr optimistisch. Der empirisch erhobene Durchschnitt liegt selbst im flachen Dänemark fast 50 Prozent über dem Wert aus dem Prospekt.

Symbol Leere Batterie

Ihre beschränkte Reichweite ist die wahrscheinlich größte Hürde für den Markertfolgt von Elektroautos im günstigeren Preissegment.

Der Stromverbrauch von Elektroautos weicht in der realen Fahrpraxis stark von den Herstellerangaben ab. Das hat eine Analyse von 200 Fahrzeugen mit 741 Fahrern über zwei Jahre in Dänemark ergeben. Während die Hersteller einen durchschnittlichen Energieverbrauch von 125 Wattstunden pro Kilometer (Wh/km) angeben, lag der tatsächliche Durchschnitt über 2,3 Millionen Kilometer bei 183 Wh/km. Das ist eine Überschreitung von 46,4 Prozent.

So verteilte sich der Energieverbrauch über 240.000 Fahrten in Dänemark.

(Bild: Fetene, Kaplan, Mabit, Jensen, Prato)

Nur bei zirka einem Viertel aller Fahrten wurde der Prospektwert von 125 Wh/km erreicht oder unterschritten, bei drei Viertel aller Fahrten lag er darüber. Bei manchen Fahrten waren es sogar 400 Wh/km. An Steigungen lag das nicht, denn Dänemark ist ausnehmend flach. Der höchste Punkt, Møllehøj, erreicht nicht einmal 171 Meter über dem Meeresspiegel.

Getestet wurden die weitgehend baugleichen Modelle Citroën C-Zero, Mitsubishi i-MiEV und Peugeot iOn. Die "traditionelle Akkukapazität von 16 KWh eines Citroën C-Zero bedeutet eine durchschnittliche Reichweite von 87 Kilometer, weit weniger, als die vom Hersteller angegebenen 130 km Reichweite, oder die 150 km, die beim (New European Driving Cycle) erreicht wurden", stellt die Studie lapidar fest. heise online hat bei den Herstellern um Stellungnahmen zu den Ergebnissen der Studie angefragt.

Stromverbrauch im Verhältnis zur Durchschnittsgeschwindigkeit

(Bild: Fetene, Kaplan, Mabit, Jensen, Prato)

Die Studie bringt eine wichtige Erkenntnis für Verkehrsplaner, die E-Autos fördern wollen: Tempo 30 ist richtig schlecht für die Reichweite der Fahrzeuge. Der geringste Energiebedarf (und damit die höchste Reichweite) wurde bei einem Schnitt von 52 km/h erzielt. Fällt das Durchschnittstempo unter 30 km/h, steigt der Bedarf je Kilometer rasant an. Wird hingegen weiter beschleunigt, steigt der Energiebedarf vergleichsweise langsam an. Der Energiebedarf bei Durchschnittstempo 25 entspricht ungefähr dem Bedarf bei Durchschnittstempo 100.

Offenbar haben die Fahrer Angst vor einem leeren Akku. Das zeigt sich auch am Ladeverhalten der Testfahrer: Im Schnitt waren die Akkus zu Ladebeginn noch mehr als zur Hälfte gefüllt (Durchschnitt 55,5%, Median 56%). "Die Leute wollen ihre Fahrzeuge aufladen, wenn sie noch mehr als zur Hälfte geladen sind", sagte Carlo Prato vom Verkehrsinstitut der Technischen Universität Dänemarks (DTU), "Also gibt es definitiv eine Angst davor, unterwegs liegenzubleiben."

Citroën C-Zero

(Bild:  HombreDHojalata CC-BY-SA 3.0 )

Übrigens: Bei Autos mit herkömmlichem Verbrennungsantrieb liegt der geringste Verbrauch bei 65 km/h, wie eine 2005 veröffentlichte Analyse ergeben hat. Deren Fahrer haben aber in der Regel kein Problem mit der Reichweite. Sie kommen auch bei Tempo 30 irgendwann an. E-Autos sind vom Langsamfahren hingegen viel stärker betroffen.

Prato hat die Untersuchung gemeinsam mit seinen Kollegen Gebeyehu M. Fetene, Sigal Kaplan, Stefan Mabit und Anders Jensen durchgeführt. Anfang 2012 statteten sie 200 Elektroautos mit GPS-Empfängern aus und sammelten dann zwei Jahre lang Daten, auch über den Stromverbrauch.

Die Autos wurden dänischen Bürgern für jeweils drei bis sechs Monate zur Verfügung gestellt. Insgesamt 741 Fahrer absolvierten in Summe mehr als 276.000 Fahrten und spulten dabei 2,3 Millionen Kilometer ab. Einige Fahrten mussten aufgrund unvollständigen Datenmaterials aussortiert werden. Knapp 240.000 konnten schließlich analysiert werden.

Dabei zeigte sich, dass die Fahrer im Schnitt 3,4 Fahrten pro Tag absolvierten. Rund die Hälfte der Fahrten war kürzer als fünf Kilometer, und nur ein Prozent war länger als 50 km. Ob das an generell kurzen Wegen in Dänemark liegt, oder ob auch hier die Angst vor dem leeren Akku mitspielt, verraten diese Zahlen nicht. Die Studie trägt den Titel "Harnessing Big Data for Estimating the Energy Consumption and Driving Range of Electric Vehicles". [Update] Ein Kurzfassung ist jetzt als PDF verfügbar. [/Update]

Mitsubishi i-MiEV

(Bild: gemeinfrei)

Wenig überraschend ist in Dänemark der Verbrauch im Winter höher als im Sommer. In der warmen Jahreszeit wurden im Schnitt 168 Wh/km benötigt, in der kalten Jahreszeit 225 Wh/km. Das bedeutet einen Aufschlag von 34 Prozent. Doch selbst wenn alle immer nur im Sommer führen, erreichten sie die Herstellerangabe von 125 Wh/km nicht.

Die Forscher haben sich vom amtlichen meteorologischen Institut Dänemarks auch die Temperaturwerte für jede Fahrt besorgt. Dabei stellte sich heraus, dass der geringste Energieverbrauch bei einer Außentemperatur von 14 Grad Celsius erreicht wurde.

Schließlich machten sie eine auf den ersten Blick absurde Beobachtung: Der Energieverbrauch war stark abhängig vom Ladezustand zu Beginn einer Fahrt. Der höchste Energieverbrauch (und damit die geringste Reichweite) zeigte sich, wenn der Akku zu Beginn der Fahrt voll oder fast voll geladen war.

Der Stromverbrauch im Verhältnis zum Ladezustand bei Fahrtbeginn

(Bild: Fetene, Kaplan, Mabit, Jensen, Prato)

Umgekehrt war der Verbrauch besonders gering, wenn der Akku beim Losfahren zu 77 Prozent geladen war. Unter 60 Prozent Ladung stieg der Verbrauch dann wieder an. Mathematisch betrachtet stellt das Verhältnis von Energieverbrauch zu Akkuladung eine Funktion dritten Grades dar. Die Forscher konnten sich das nicht schlüssig erklären.

Peugeot iOn

(Bild:  M 93 CC-BY-SA 3.0 )

Eine mögliche Erklärung wäre die Temperatur des Akkus zu Fahrtbeginn. Während des Ladevorgangs erwärmen sich die Zellen nämlich. Allerdings erfolgt die Ladung nicht immer gleich: In den letzten 10-15 Prozent kann kein Akku mehr mit vollem Ladestrom betankt werden. Die Ladeelektronik stellt von konstantem Strom mit steigender Spannung auf konstante maximale Spannung mit sinkendem Strom um.

Entsprechend könnten die Akkus ungefähr um drei Viertel Ladung maximal "ladewarm" sein. Zieht man dann den Stecker, weil man wegfährt, muss das Auto den Akku bei niedrigen Außentemperaturen weit weniger aufheizen, als wenn der Akku kalt wäre. Ist der Akku hingegen kalt, weil er in letzter Zeit gar nicht geladen wurde oder weil er fast voll war, oder weil er schon vor Stunden voll geladen wurde, muss das Fahrzeug Energie in die Akkuheizung investieren. Entsprechend steigt der Energieverbrauch je gefahrenem Kilometer.

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(ds)
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