So, jetzt machen wir alle unser Übungsheft auf und kümmern uns um mathematische Formeln. Klingt trocken? Mag sein, aber dranbleiben lohnt sich. Am Ende kannst du die Ladedauer deines Fahrzeugs, die Reichweite und vieles mehr ganz einfach berechnen.
Wie berechnet man die Ladeleistung von E-Autos?
Die Ladeleistung ist vermutlich die wichtigste Größe, wenn es um die Bestimmung der Ladedauer zwischen Ladestation und Elektrofahrzeug geht. Hier gilt der allgemeine Satz: Je größer die jeweilige Ladeleistung der Ladestation und des E-Fahrzeugs sind, desto schneller lädt das Elektroauto. Die Einheit der Ladeleistung ist Kilowatt (kW).
Damit Sie die Ladeleistung selbst berechnen können, brauchen Sie folgende Werte Ihres Stromanschlusses für die Ladestation:
- Die Anzahl an Phasen
- Die Spannung in Volt
- Die Stromstärke in Ampere
Zum Verständnis: Normale Haushaltsgeräte verwenden überwiegend eine Phase. Die meisten E-Autos hingegen benutzen zwei- oder auch drei Phasen für das Laden. Die Phasen sorgen hier für eine Verdoppelung oder eben Verdreifachung der Ladeleistung bei gleichbleibender Stromstärke.
Verwenden Sie einen dreiphasigen Anschluss, kommt es auch darauf an, wie die Ladestation selbst mit dem Netz verbunden ist. Dabei gibt es die Stern- und die Dreieckschaltung. Bei der Sternschaltung liegen 230 und bei der Dreieckschaltung 400 Volt an.
Hat man die Werte vorliegen, kann man diese für die Berechnung der Ladeleistung in folgende Formel eintragen:
Anzahl Phasen * Spannung * Stromstärke /1.000
= Ladeleistung in kW
Wir erleichtern Ihnen die Rechnungen und zeigen Ihnen drei Beispielrechnungen:
1 Phase * 230 V Spannung * 16 A Stromstärke / 1.000 = 3,7 kW Leistung
3 Phasen * 230 V Spannung * 16 A Stromstärke / 1.000 = 11 kW Leistung
3 Phasen * 230 V Spannung * 32 A Stromstärke / 1.000 = 22 kW Leistung
Man erkennt, möchte man eine Ladeleistung von 22 kW erreichen, sollte man bei 3-phasigem Laden eine Stromstärke von 32 Ampere wählen.
Welches E-Auto fahren Sie? Haben Sie sich einen e-Golf zugelegt, lädt dieser 2-phasig. Liegt also allgemein eine Spannung von 230 V und eine Stromstärke von 16 A an, erreichen Sie so eine Ladeleistung von 7,4 kW. Damit haben Sie eine Vorstellung, welche Art der Wallbox Sie für Ihre private Lademöglichkeit benötigen.
Welche Einflussfaktoren auf die Ladeleistung gibt es?
Ganz allgemein gilt, dass jedes Elektroauto eine spezifische Ladekurve und damit ein eigenes Ladeverhalten hat. Es gibt interne Ladesteuerungen bei Elektrofahrzeugen, die sich im Rahmen der Ladeleistung neben dem SOC (Ladezustand oder „State of Charge“) auch auf die Temperatur der Batterie fokussieren. Das passiert deswegen, weil das Drosseln der Ladeleistung einen positiven Einfluss auf die Lebensdauer einer E-Auto-Batterie haben kann. Zudem wird so ein Überhitzen des Akkus verhindert. Das führt zu mehr Sicherheit beim Ladevorgang.
Die Temperatur einer Batterie hängt auch von der Umgebungstemperatur ab. Im Winter sind sie eher kalt, im Hochsommer dafür schneller warm. Kalte Batterien können auch zu einem Drosseln führen. Wir raten allgemein, dass Sie Ihr E-Auto im Winter und allgemein bei niedrigen Temperaturen direkt nach dem Fahren und noch „auf Betriebstemperatur“ laden sollten.
Die Ladeleistung wird auch über den Ladezustand des Akkus beeinflusst. Oftmals ist es so, je mehr geladen eine Batterie ist, desto langsamer lädt sie.
Wie berechnet man die Ladedauer von E-Autos?
Die Verweildauer an der Ladestation wurde lange von Kritikern genannt, wenn diese gegen die E-Mobilität argumentierten. Das Laden von E-Autos ist in den letzten Jahren eine immer rasantere Angelegenheit geworden. Von über 10 Stunden noch vor wenigen Jahren, sind wir heute auf dem Stand, dass Schnelllader oder auch der Tesla Supercharger unter 40 oder gar unter 20 Minuten ein E-Auto wieder mit reichlich Energie versorgen können.
Dennoch bleibt im Vergleich zum Betanken eines Verbrenners immer noch eine merkliche Zeitspanne. Speziell für Urlaubs- oder Dienstfahrten wollen viele Menschen die Pausen, die für das Laden verwendet werden, exakt in die Planung einkalkulieren können.
Um die Ladedauer zu berechnen, benötigen Sie folgende Werte:
- Die Kapazität der Batterie
- Die Ladeleistung
Nun dividieren Sie die Batteriekapazität durch die Ladeleistung. Um einen schwankenden Ladevorgang und das Batterielimit in die Berechnung einzubauen, verwenden viele Experten und Expertinnen den Faktor 1,3. Das sieht dann so aus:
Batteriekapazität / Ladeleistung * 1,3 = Ladedauer
Bleiben wir beim Beispiel e-Golf. Bei diesem wissen wir, die Ladeleistung beträgt 7,4 kW. Ein solches Fahrzeug verfügt in der Regel über eine Batterie mit der Größe von 35,8 kWh.
35,8 / 7,4 * 1,3 = 6,3
Das bedeutet, Sie benötigen 6,3 Stunden, um diesen beispielhaften e-Golf von 0 auf 100 % zu laden. Bitte beachten Sie, dass dies eine theoretische Berechnung ist. In der Praxis fahren Sie Ihr E-Auto überwiegend nicht komplett leer. Die meisten Fahrten im Alltag können mit einer Ausgangsladung von 80 % bestens absolviert werden. Auch das verkürzt die berechnete Ladezeit.
Wie berechnet man die Reichweite von E-Autos?
Nimmt man E-Mobilitätskritikern mit der detaillierten Berechnung der Ladezeit einigen Wind aus den Segeln, schlägt der argumentative Hammer mit der „geringen“ Reichweite eines E-Autos zu. Die Reichweite der E-Autos hat sich in den vergangenen Jahren aber erheblich verlängert. Diese ist durchschnittlich auf einem Level, dass sämtliche Alltagswege hin und zurück mehrfach ohne aufladen erledigt werden können. Und das gilt nicht nur in urbanen Ballungsräumen mit kurzen Wegen, sondern auch für Überlandwege.
Es ist für die Planung von Wegen im Urlaub, bei Betriebsfahrten oder auch für den Besuch bei Verwandten wichtig, die Reichweite des eigenen E-Autos gut berechnen zu können. Um die Reichweite zu erfahren, benötigen Sie folgende Werte:
- Die Kapazität der Batterie
- Den Energieverbrauch pro 100 km
Sind Ihnen diese Werte bekannt, können Sie diese in folgende Formel einsetzen:
Batteriekapazität / Energieverbrauch * 100 km = Reichweite
Der e-Golf soll uns auch hier als Beispielfahrzeug dienen. Dieser verfügt über eine Batteriekapazität von 35,8 kWh und einen Energieverbrauch pro 100 km von 12,7 kWh.
35,8 / 12,7 * 100 = 282 km
Je größer die Batteriekapazität, desto höher ist also auch meist die Reichweite. „Meist“ deswegen, weil Sie auch die Möglichkeit haben, selbst die Reichweite Ihres E-Autos zu steigern:
- Geben Sie sensibel Gas und fahren Sie vorausschauend.
- Bremsen Sie nicht bis zum Stillstand, da das Losfahren sonst mehr Energie benötigt.
- Verwenden Sie eine geringere Höchstgeschwindigkeit. Bei höheren Geschwindigkeiten steigt der Luftwiderstand und damit der Stromverbrauch.
- Rollwiderstandsoptimierte Reifen helfen, den Energieverbrauch zu senken.
- Verwenden Sie die Klimaanlage nicht. Diese verbraucht sehr viel Energie.
- Verringern Sie das Gewicht des Fahrzeugs. Dachträger oder Fahrradhalter am Heck abbauen, wenn Sie diese nicht benötigen.
Wie berechnet man den Verbrauch von E-Autos?
Ein E-Auto hat ebenso einen Energieverbrauch wie ein Verbrenner. Das ist der Grund, warum man nachladen muss. Um den Verbrauch eines E-Autos zu berechnen, müssen Sie folgende Werte kennen:
- Preis einer Kilowattstunde
- Anzahl Kilowattstunde pro Aufladung
- Anzahl Reichweite-Kilometer
Die Berechnung sieht wie folgt aus:
Preis einer kWh * Anzahl kWh pro Aufladung / Anzahl Reichweite-Kilometer = Verbrauch pro Kilometer
Wir gehen von folgendem Beispiel aus. Eine kWh über Ihren privaten Stromanbieter kostet 0,30 Euro. Unser Beispielfahrzeug verbraucht 30 kW/h auf 300 km.
30 Cent * 30 kW/h / 300 km = 3 Cent pro km
Nehmen Sie die 3 Cent und multiplizieren diese mit dem Faktor 100. Schon haben Sie den Verbrauch dieses Beispiel-E-Autos auf 100 km. Das wären 3,00 Euro.
Anmerkung: Viele öffentliche Stromladestationen bieten die Energie günstiger an, als Ihr privater Stromanbieter. Informieren Sie sich also in Ihrem nahen Umfeld, ob an einer öffentlichen Ladestation der Preis womöglich günstiger für Sie ist. Verfügen Sie über eine eigene Photovoltaikanlage mit einer Wallbox, die für das PV-Laden oder auch das PV-Überschussladen ausgelegt ist, können Sie die Kosten pro Ladung weiter senken. Laden Sie ausschließlich mit selbst erzeugtem Sonnenstrom, können die Kosten pro Ladung sogar auf null sinken.
