Skip to main content
main-content

13.05.2014 | Energietechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Das Geheimnis vom schonender Laden von Elektroautos

Autor:
Andreas Burkert

Mit dem Dienstverkehr bei Siemens und dem Pendlerverkehr bei Michelin kommt RheinMobil zurzeit pro Fahrzeug auf durchschnittlich 3.000 elektrisch gefahrene Kilometer im Monat.

Markus Breig, KIT

Lithium-Ionen-Akkus mögen keinen Ladestress. Deshalb empfehlen Experten einen Mix aus schneller und konventioneller Ladung. Dieses Konzept ist nicht nur technisch sinnvoll, sondern auch betriebswirtschaftlich.

Die Zeit läuft davon. Wer ein Elektroauto fährt, ärgert sich an manchen Tagen über die langen Ladezeiten. Zwar lassen sich die an einer Schnellladesäule auf etwa 30 Minuten verringern. Doch mahnen Batterieexperten wegen der hohen Ladeströme vor möglichen Schäden am Akkumulator. Das Laden über längere Zeit hingegen stört teils massiv den Betriebsablauf. Dabei ist störungsfreies Laden eine wesentliche Voraussetzung für den wirtschaftlichen Einsatz von Elektrofahrzeugen, wie es unter anderem die Springer-Autoren Achim Kampker, Dirk Vallée und Armin Schnettler in „Elektromobilität“ beschreiben.

Wie aber sieht eine geeignete Ladestrategie von Elektrofahrzeugen aus, die sich weder technologisch noch betriebswirtschaftlich negativ auswirkt? Antworten auf diese Frage wollen Ingenieure im Rahmen des Projekt RheinMobil finden, an dem Michelin, Siemens, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI sowie der Mobilitätsdienstleister e-Motion Line (eML) teilnehmen. In einem ersten Schritt schickten dazu ein RheinMobil auf die Strasse und sammelten auf knapp 120.000 gefahrenen Kilometern erste Ergebnisse. Im ersten Ergebnis konnten die Ingenieure nachweisen, dass eine Kombination aus schnellem und herkömmlichem Laden ideal ist für die Batterieleistung. Demnach schont der gesteuerte Mix die Batterie.

Energieverbauch korreliert mit der Witterung

„Seit dem Projektstart im vergangenen Frühjahr konnten wir nachweisen, dass sich konventionelle Fahrzeuge in beiden Einsatzprofilen im Alltag ersetzen lassen. Lokal haben wir so auch bereits 8 t Kohlendioxid (CO2) eingespart“, sagt Dr. Olaf Wollersheim, einer der beiden RheinMobil-Projektleiter am KIT. „Außerdem haben wir in den Wintermonaten gesehen, dass Witterung und Temperaturschwankungen zwar für einen Anstieg des Energieverbrauchs sorgen, die Betriebsfähigkeit und Verfügbarkeit der Fahrzeuge aber nicht einschränken“, so Dr. Kevin Stella, der das Projekt zusammen mit Wollersheim koordiniert.

Im nächster Schritt wollen sie die Fahrzeuge bei Michelin – an den Schichtplan angepasst – mit mehreren Pendlergruppen pro Fahrzeug noch stärker auszulasten. Damit soll die Fahrleistung auf mehrere hundert Kilometer pro Tag steigen. Voraussetzung dafür ist die Schnellladung, die derzeit rund 30 Minuten dauert. Für konventionelles Laden sind aktuell Stillstandzeiten von neun Stunden erforderlich. Das RheinMobil-Team will zeigen, dass E-Fahrzeuge auch bei häufiger Schnellladung technisch zuverlässig und auf Dauer wirtschaftlicher als vergleichbare Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor sind.

Ausschließlich Schnellladen schadet der Batterie

Bislang gab es zum Einfluss der Schnellladetechnologie auf die Batterieleistung kaum Erfahrungen oder wissenschaftliche Erkenntnisse aus dem realen Betrieb. „Die ersten 100.000 Kilometer haben uns nun ein wesentliches Ergebnis geliefert: Zwar ist die Schnellladung Voraussetzung für die hohe Auslastung, wir können aber nicht ausschließlich auf diese Technologie setzen. Der richtige Ansatz ist der gesteuerte Mix aus schneller und konventioneller Ladung. So können wir hohe Fahrzeugverfügbarkeit mit einer nachhaltigen Nutzung der Technologie in Einklang bringen“, so Stella.

Weitere Artikel zum Thema:

Den Wissenschaftlern zufolge hat der Einsatz im Pendelverkehr gezeigt, dass bei ausschließlicher Schnellladung kein Spannungsausgleich zwischen den einzelnen Batteriezellen erfolgte (passives Balancing): Die Zellen der Batterie wurden also unterschiedlich stark ge- und entladen. Die Folge: Die nutzbare Kapazität der Batterie hätte sich langfristig verringert.

Doch auch für dieses Problem haben die Wissenschaftler eine Lösung parat: Bei längeren Stillstandzeiten des Fahrzeugs – etwa über Nacht – setzen sie auf konventionelles Laden. „Das eröffnet zudem die Möglichkeit, das Fahrzeug mit batteriebetriebener Klimaanlage im Sommer wie Winter vor Fahrtantritt auf die gewünschte Temperatur zu kühlen oder zu heizen. So lässt sich der Energieverbrauch während der Fahrt reduzieren, da die notwendige Energie nicht aus der Batterie entzogen wird“, sagt Kevin Stella. Dabei werde der auch der Fahrzeugbetrieb für die Nutzerinnen und Nutzer komfortabler.

An kalten Tagen gleich nach der Fahrt laden

Aus den wissenschaftlichen Untersuchungen und Erfahrungen der Forschungspartner KIT und ISI sowie dem Mobilitätsdienstleister eML lassen sich weitere konkrete Ratschläge für Fahrerinnen und Fahrerableiten. Unter anderem sollten Fahrzeuge im Winter direkt nach einer Fahrt geladen werden. „Denn ist die Batterietemperatur zu niedrig, reduziert sich die Ladeleistung, um die Batterie zu schonen. Damit würde das Laden deutlich länger dauern“, erläutert Stella. Die Wissenschaftler werten zudem den spezifischen Energieverbrauch pro Strecke ständig aus und leiten die Faktoren ab, die diesen beeinflussen.

Premium Partner

WerLiefertWas

BranchenIndex Online

Die B2B-Firmensuche für Industrie und Wirtschaft: Kostenfrei in Firmenprofilen nach Lieferanten, Herstellern, Dienstleistern und Händlern recherchieren.

Zur B2B-Firmensuche

Whitepaper

- ANZEIGE -

Aus der Praxis: Wie der Maschinenbau von IoT profitiert

 Sie suchen zündende Ideen, wie Ihr Unternehmen vom Internet of Things profitiert? Lassen Sie sich inspirieren: Ihr eBook mit vielen Erfolgsprojekten steht zum Download bereit. Holen Sie sich über 60 Seiten Information und Inspiration für ihr IoT-Projekt.

Die Themenkomplexe Big Data, Internet of Things und Industrie 4.0 werden verständlich erklärt. Beispiele aus dem Maschinen- und Anlagenbau zeigen, was Unternehmen heute schon umsetzen und wo die Reise hingeht. Zusätzlich gibt das eBook handfeste Empfehlungen zu IT-Architekturen und widmet sich ausführlich dem Thema Cloud-Computing.

Jetzt downloaden und vom Knowhow des Innovationsführers profitieren.