E-Insights

14.10.2019

Darf's noch etwas mehr kWh sein?

Seit 1978 gilt Kilowatt als Maßeinheit für die Leistung von Autos. Aber egal, ob wir Quartett spielen oder wir uns beim Nachbarn nach der Power des Neuwagens erkundigen, wonach fragen wir? Natürlich PS. Pferdestärke. Und die wächst sogar seit geraumer Zeit immer weiter, aber das ist ein anderes Thema. Obwohl die PS-Zahl also offiziell fast etwas stiefmütterlich in Klammern hinter der kW-Zahl auftaucht, ist sie uns viel geläufiger. Klar, unter Pferden kann man sich wenigstens konkret etwas vorstellen. Mit der steigenden Akzeptanz und Verbreitung von Elektroautos könnte die im alltäglichen Gebrauch leicht vernachlässigte Maßeinheit kW aber insbesondere deren Schwester Kilowattstunde = kWh an Relevanz gewinnen.

Ein kurzer Schlenker in die Physik zum besseren Verständnis.

Die korrekte Maßeinheit für Leistung lautet Watt (W), benannt nach dem schottischen Erfinder James Watt. Und die Leistung in Watt ist praktisch die Arbeit, die der Motor innerhalb einer Sekunde leistet (Joule pro Sekunde = Watt). Das kleine k in kW steht als 1000er-Einheit für kilo; 1 kW sind also 1000 Watt, wobei ein Kilowatt 1,36 PS entspricht. In puncto Leistung lassen E-Autos ohnehin nicht viele Wünsche offen. Abgesehen von Premiummarken wie Tesla und Porsche bringen auch günstigere Modelle ausreichend PS, ähm kW, auf die Straße.

Und was bedeutet jetzt kWh? Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie erklärt es mit einem Vergleich aus dem Sport:

Die Leistung in kW besagt, wie schnell ein Sprinter ist. Läuft er auf diesem Top-Level eine Stunde lang, steht kWh für seinen Energieverbrauch während des gesamten Sprints. Den Unterschied macht also die Zeit. Dafür steht das h. Es ist die Abkürzung für das lateinische Wort hora, zu deutsch: Stunde. In der Physik ist bei Kilowattstunden allerdings nicht von Stunden-Leistung die Rede, sondern von Arbeit.

Die meisten Menschen kennen kWh bislang wohl eher von ihrer Stromabrechnung in Kombination mit dem Preis. So verbraucht ein durchschnittlicher 2-Personen-Haushalt in Deutschland in einem Mehrfamilienhaus etwa 2200 kWh pro Jahr. Das ist zweifelsohne gut zu wissen, aber beim Elektroauto ist die Bedeutung der kWh-Angabe der Batteriekapazität von noch elementarerer Bedeutung. Denn diese Angabe bestimmt maßgeblich über die Reichweite des Fahrzeugs, und wieviele Zwischenstopps auf einer längeren Fahrt erforderlich sein werden.

Interessierten potenziellen Käufern von Elektroautos begegnet kWh bei mindestens vier wichtigen Angaben:

  • Batteriekapazität
    Die meisten Elektroautos speichern den erforderlichen Strom in Lithium-Ionen-Traktionsbatterien mit einer sehr hohen Leistungs- und Energiedichte. Je größer und schwerer – und teurer – die Batterie, desto höher die Kilometer-Reichweite des Fahrzeugs. Ein Tesla Model S mit 100 kWh schafft es im ADAC Ecotest auf 451 km während ein VW e-up! der ersten Generation 106 km mit einer Ladung erreicht. Abhängig von Gewicht und Fahrweise erreichen manche Fahrzeuge aber trotz niedrigerer Batteriekapazitäten mitunter erstaunliche Distanzen, wie der Kia e-Niro (455 km mit 64 kWh) oder auch der kleine Renault Zoe.

  • Verbrauch in kWh/100 km (Herstellerangabe bzw. Test)
    Zwar wird Energie nicht im eigentlichen Sinne verbraucht, sondern beim Elektroauto aus im Akku elektrochemisch gespeicherter Energie per E-Motor in die gewünschte Bewegungsenergie verwandelt. Aber analog zum Benzinverbrauch (l/100 km) beim Verbrennungsmotor lässt sich auch die Entladung der Batterie in kWh/100 km anzeigen. Und wie beim Benziner oder Diesel unterscheiden sich die Herstellerangaben oft von der Praxis im Alltag, wenn auch nur gering (ca. 3–5 kWh). Von Fahrzeugtyp und -gewicht lassen sich jedoch erhebliche Unterschiede feststellen. Zum Beispiel verbraucht der Hyundai Ioniq 14,7 kWh/100 Kilometer während es beim Nissan e-NV200 Evalia, einem Elektro-Transporter, mit 28,1 kWh auf 100 Kilometer fast doppelt soviel Energie ist.

  • Ladegeschwindigkeit
    Je schneller geladen werden kann, desto kürzer fällt die Reisezeit aufgrund von Ladepausen aus. Ein kleiner Akku mit Schnellladung ist besser als ein großer Akku, der nur langsam laden kann. Wobei Ladegeschwindigkeiten von 50 kW DC heute schon als langsam gelten! Natürlich ist der echte Verbrauch ebenso förderlich bzw. hinderlich für die Reisezeit, wobei kleine Akkus einen Verbrauchsvorteil durch kleinere Bauform und niedrigeres Gewicht haben können.

    Ein fiktives Beispiel:
    Auto 1: 30 kWh Akku, konstante 80 kW Ladeleistung von 0–80%,
    Verbrauch 15 kWh/100 km
    Auto 2: 80 kWh Akku, konstante 50 kW Ladeleistung von 20–80%
    Verbrauch 25 kWh/100 km.
    Bei Start mit vollem Akku auf einer 600 km langen Strecke und 20% verbliebener Akkuleistung bei jeglicher Ankunft und identischer Fahrzeit fallen ganz unterschiedliche Ladezeiten an. Für Auto 1 sind das nur knapp 50 Lademinuten. Bei Auto 2 über 100 Lademinuten!

Wer heute auf ein Elektroauto umsteigen möchte, hat bereits viele Möglichkeiten, sich zwischen Marken, Modellen und Preisklassen zu entscheiden. Die Frage, die aber immer wieder auftaucht, ist: Wie ist die Reichweite? Und diese Angabe erfolgt natürlich in Kilometern. Ähnlich wie bei PS kann sich jeder sofort etwas darunter vorstellen. Und genau wie bei PS bedeutet dies für die meisten: viel hilft viel. Auch wenn deutsche Autofahrer ihre Anforderungen regelmäßig überschätzen, weil sie statistisch betrachtet im Schnitt weniger als 50 km am Tag fahren, vermittelt mehr Reichweite ein extra Gefühl an Sicherheit, auch bestimmt nicht mit dem Elektroauto liegen zu bleiben. Hier hat (noch) das Tesla Model X 100 D mit einer 100-kWh-Batterie die größte Reichweite. Eine Batterieladung reicht laut ADAC-Test für 451 Kilometer. Auch den zweiten Platz belegt Tesla. 393 Kilometer sind beim Model S P90 D mit 90-kWh-Batterie laut ADAC-Ecotest drin.

Es bleibt abzuwarten, ob in der nahen Zukunft vom Verbrennungszeitalter geprägte populäre Werte wie PS, Hubraum und Höchstgeschwindigkeit bei der E-Mobilität durch andere Angaben abgelöst werden. Ähnlich wie schon heute die CO2/km-Werte einen prominenteren Platz einnehmen, könnten wir uns schon bald mit möglichst tollen Effizienzangaben und Kilowattstunden beeindrucken und beim Autoquartett übertrumpfen. Eine späte Sternstunde dürfte dabei dann der Maßeinheit kWh zukommen, wenn sie als Maß der Dinge unter E-Auto-Enthusiasten gilt. Es sei denn, die Reichweite läuft ihr doch noch den Rang ab, weil man sie sich noch leichter merken kann – neben dem Kaufpreis natürlich. Sicher ist, mit der steigenden Batteriekapazität wird das Thema Reichweitenangst an Relevanz verlieren. Akkus mit mehr als 40 kWh Batteriekapazität im Polo/Golf-Segment sind heute in Verbindung mit Schnellladern absolut langstreckentauglich.

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