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Wie funktioniert ein Elektroauto?
Elektroautos sind längst kein Nischenprodukt mehr, sondern ein wichtiger Teil der Mobilitätswende. Sie gelten als eine vielversprechende Hoffnung, um den Klimawandel auszubremsen, aber können sie das wirklich? Wie ist ein E-Auto aufgebaut? Welche Vor- und Nachteile hat ein E-Auto? Und wie viel Potenzial hat es wirklich? Wir klären diese und weitere Fragen über das E-Auto für Sie.
Lesezeit: 5 Minuten
Inhalt:
- Die Komponenten und der Aufbau eines Elektroautos
- Wie funktioniert ein Elektromotor?
- Wie werden E-Autos geladen?
- Die Vor-und Nachteile von Elektroautos
- Wie ist die Ökobilanz eines Elektroautos?
- Ausblick: Haben Elektroautos Zukunftspotenzial?
- FAQs
Die Komponenten und der Aufbau eines Elektroautos
Aufbau
Beim Aufbau eines Elektroautos hat sich die sogenannte „Skateboard-Architektur“ als Basis bewährt. Sie sorgt für mehr Flexibilität beim Autobau, da fast jede Karosserie auf das Skateboard gesetzt werden kann. Dadurch wird lediglich eine Basis für mehrere Fahrzeugmodelle benötigt, was eine Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten zulässt.
Zudem besitzt die Skateboard-Architektur einen niedrigen Schwerpunkt und ist sehr platzsparend, wodurch der vorhandene Raum optimal genutzt werden kann. Auf die Skateboard-Architektur des E-Autos werden dann die verschiedenen Komponenten montiert.
Komponenten
Die wichtigsten Komponenten eines E-Autos sind Akku, Motor, Leistungselektronik, Batteriemanagementsystem sowie Kühlsysteme. Der Akku ist in der Regel eine Lithium-Ionen-Batterie, die die elektrische Energie des E-Autos speichert.
Der Akku eines E-Autos bestimmt sowohl die Reichweite als auch die Ladezeit und ist meist flach zwischen den Achsen im Unterboden verbaut. Außerdem zeichnen sie sich durch eine hohe Zyklenfestigkeit (Ladung/Entladung) aus. Zusätzlich zum Akku sind Hochvolt- und Niedervolt-Batterien verbaut.
Der Elektromotor arbeitet effizienter und geräuschärmer als ein Verbrennungsmotor und kann in verschiedenen Ausführungen verbaut werden. Mehr dazu erfahren Sie weiter unten.
Die Leistungselektronik steuert die Leistungsabgabe, um eine optimale Effizienz zu gewährleisten und die Stromflüsse zwischen Akku und Motor zu regulieren.
Mit dem Batteriemanagementsystem (BMS) wird der Zustand der Batterie, einschließlich Ladestand, Temperatur und Spannung überwacht. Es gleicht Spannungsschwankungen aus, sorgt dafür, dass der Akku weder über- noch tiefentladen wird und schützt ihn vor Überhitzung, um die Lebensdauer des Akkus zu erhöhen.
Die Kühlsysteme sind entscheidend, um eine Überhitzung des E-Motors zu vermeiden. Je nach Modell wird die überschüssige Wärme entweder durch Flüssigkeitskühlung oder Lüftungssysteme abgeleitet.
Wie funktioniert ein Elektromotor?
Der Elektroantrieb vom E-Motor funktioniert wie ein umgedrehter Generator, indem er die gespeicherte elektrische Energie des Akkus durch Magnetfelder in mechanische Energie umwandelt. Die meisten E-Autos werden mit einem synchronen Wechselstrommotor ausgestattet, der aus zwei Elektromagneten besteht – dem Stator und dem Rotor.
Während der Stator mithilfe von Wechselstrom ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, folgt der Rotor diesem Feld. Die magnetischen Kräfte zwischen Stator und Rotor erzeugen ein konstantes Drehmoment, welches direkt oder über ein Getriebe auf die Räder übertragen wird.
Der Motor bezieht seine Energie durch die Leistungselektronik und wandelt den gespeicherten Strom aus der Hochvoltbatterie in die benötigte Form, Stärke und Frequenz um.
Wo ist der Unterschied zwischen einem PSM- und einem ASM-Motor?
PSM-Motoren (Permanenterregte Synchronmaschinen) sind effizient, kompakt und haben eine starke Beschleunigung. ASM-Motoren (Asynchronmaschinen) sind robuster, günstiger und kommen oft bei Fahrzeugen mit variierenden Anforderungen zum Einsatz.
Wie werden E-Autos geladen?
Elektroautos werden meist mit einem Stecker angeschlossen. In Europa ist ein dreiphasiger Typ-2-Stecker gebräuchlich, der den Strom über ein Mode-3-Kabel zum Ladeanschluss des Elektrofahrzeugs leitet.
Während es früher üblich war, Elektroautos über die Haushaltssteckdose zu laden, wird heute die Nutzung von Wallboxen oder öffentlichen Ladestationen empfohlen. Denn Wallboxen und Ladesäulen bieten Schutzmechanismen gegen Fehlströme und Überlastungen.
Viele Elektro-Ladestationen haben eine Schnellladefunktion, wodurch der Ladevorgang beschleunigt werden kann. Beachten Sie jedoch auch, dass das Aufladen der letzten 20 Prozent deutlich länger dauert als beispielsweise das Laden von 30 auf 50 Prozent. Wichtig dafür ist, den Ladezustand (SoC: State of Charge) der Batterie zu kennen.
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Die Vor- und Nachteile von Elektroautos
Vorteile von Elektroautos:
- Kein CO2-Ausstoß
- Verschleißarm
- Vibrationsfrei und nahezu geräuschlos
- Energieeffizient
- Von Anfang an volles Drehmoment über einen großen Drehzahlbereich
- Ohne mehrstufiges Getriebe und ohne klassische Kupplung (aus Effizienzgründen haben Hochleistungs-E-Autos zwei Fahrstufen)
Nachteile von Elektroautos:
- Geringere Reichweite durch begrenzte Speicherkapazität
- Regelmäßige Ladepausen sind notwendig
- Gefahrensituationen im Straßenverkehr durch leisen Elektromotor
- Batterie kann bei Unfall anfangen zu brennen und ist dann schwer zu löschen
- Batterieherstellung energieintensiv, teuer und benötigt wertvolle Rohstoffe
Wie ist die Ökobilanz eines Elektroautos?
Genau wie bei einem Hybrid-Auto auch hängen die Emissionen eines Elektrofahrzeugs mit der Art und Weise zusammen, wie der Strom bezogen wird. Erfolgt die Stromerzeugung durch erneuerbare Energien, ist der CO₂-Ausstoß geringer und das Elektroauto umweltfreundlicher.
Allerdings ist die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien energieintensiv. Ihr Leben beginnt bereits mit einem "CO₂-Rucksack", dessen Umfang von der Batteriegröße abhängt und deutlich größer ist als bei Autos mit einem Verbrennungsmotor.
Daher ist ein Elektroauto nicht, wie häufig angenommen, gänzlich emissionsfrei. Dieser CO₂-Nachteil kann jedoch ab einer Fahrleistung von etwa 50.000 Kilometern ausgeglichen werden. Je nach Modell des Elektroautos braucht es weniger oder mehr Kilometer für den Ausgleich.
Übrigens: E-Autos liegen mit einem Wirkungsgrad von um die 70 Prozent deutlich vor Verbrennern mit nur etwa 20 Prozent Wirkungsgrad, was sich positiv auf die Ökobilanz auswirkt.
Ausblick: Haben Elektroautos Zukunftspotenzial?
Bisher sind werden ein hoher Anschaffungspreis, eine begrenzte Reichweite und zeitintensive Ladestopps als Gründe dafür angegeben, dass ein Teil der Autofahrenden in Deutschland nicht auf Elektroautos umsteigt. Aber durch die vergangenen Förderungen vom Bund konnte der Anteil an E-Autos erhöht werden und der Trend scheint weiter aufwärtszugehen.
Darüber hinaus verbessert sich die Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge stetig, sodass die nächste Ladesäule zunehmend schneller erreicht werden kann. Mittlerweile besteht das Ladenetz aus über 120.000 Normal- und über 33.000 Schnellladestellen (Quelle: Bundesnetzagentur.de; Stand: 01.2025). In Bremen und umzu sind es übrigens über 810 öffentliche Ladepunkte, wovon über 100 Schnellladestationen sind.
Die Elektromobilität hat sich zu einem lukrativen Wachstumsmarkt entwickelt, an dem immer mehr Unternehmen, auch jenseits der Automobilindustrie, teilhaben. Trotz der Kritikpunkte herrscht weitgehend Einigkeit darüber, dass der klassische Verbrennungsmotor ein deutlich geringeres Zukunftspotenzial hat.
FAQs
Häufige Fragen und Antworten
Wie groß ist die Reichweite eines Elektroautos?
Moderne Elektrofahrzeuge können in der Regel mindestens eine Distanz von 300 Kilometern ohne Ladestopp zurücklegen – manche Modelle kommen sogar auf über 700 Kilometer Reichweite.
Bei der Reichweite von E-Autos spielen das Fahrverhalten, die Außentemperatur, Wetterbedingungen und die Nutzung der Heizung oder Klimaanlage eine ausschlaggebende Rolle.
Die Reichweite eines Elektroautos ist aber auch von der Größe des Akkus und vom Stromverbrauch abhängig. Die Reichweite kann ganz einfach mit folgender Faustformel errechnet werden: Batteriekapazität (kWh) ÷ Energieverbrauch (kWh/100km) x 100 = Reichweite in Kilometern.
Wie lange hält eine Elektroauto-Batterie?
Laut Langzeittests des ADAC kommen moderne Batterien nach 5 Jahren bzw. 100.000 Kilometern noch auf 86 Prozent ihrer Leistung. Auch wenn Batterien nicht regelmäßig gewartet werden müssen, sollten Sie trotzdem – besonders in Bezug auf eventuelle Garantieleistungen – Ihr Elektroauto alle ein bis zwei Jahre einer Inspektion unterziehen.
Wo sind E-Autos am effizientesten?
Im Stadt- und Landstraßenverkehr sind E-Autos sehr effizient, denn bei höheren Geschwindigkeiten steigt der Stromverbrauch rapide an. Deswegen sind Elektrofahrzeuge ideal für den Stadtverkehr und eher weniger für lange Autobahnfahrten geeignet. Aber mit einer Schnellladetechnik und etwas Planung sind auch Langstrecken kein Problem.
Was ist der Ladeverlust bei E-Autos?
Ladeverluste bedeuten, dass mehr Energie verbraucht wird, als in der Batterie tatsächlich ankommt. Das heißt, die Wallbox oder Ladestation fürs E-Auto zeigt einen höheren Verbrauch (brutto) an, als der Bordcomputer (netto) angibt.
Es muss festgehalten werden, dass ein gewisser Ladeverlust vollkommen normal ist. Der Grund dafür ist, dass die Batterie am unteren und oberen Batterieladestand einen Puffer hat, wodurch die Batterie langlebiger ist.
Die Ladeverluste können je nach Elektroauto zwischen fünf und 20 Prozent betragen. Dabei ist nicht nur die Energieeffizienz des Elektromotors von Bedeutung. Denn auch beim Tanken ergeben sich natürliche Ladeverluste.
Wie lange dauert das Aufladen eines Elektroautos?
Je nach Ladestation und E-Auto-Modell dauert das Aufladen zwischen 30 Minuten und mehreren Stunden. Das AC-Laden erreicht in der Regel eine Ladeleistung von bis zu 22 kW, während das DC-Laden mit Schnellladestationen 240 kW und teilweise sogar noch mehr ermöglicht. Das DC-Laden ist somit deutlich schneller, aber auch teurer.
Ist ein Elektroauto günstiger als ein Verbrenner?
Möchten Sie die Kosten eines Elektroautos mit einem Verbrenner vergleichen, sollten Kaufpreis, Wartung, Reparaturkosten, Versicherung und Wertverlust einkalkuliert werden. Grundsätzlich gilt: Je leistungsstärker die Elektroauto-Batterie, desto teurer das Auto. Zwar sind die Kosten für Kundendienst, Verschleiß und Wartung eines E-Autos geringer als bei einem Benziner oder Diesel, jedoch sind die Anschaffungskosten sehr hoch.
Tipp: Beim Kauf sollten Sie auf die Akku-Garantiezeiten der Marke achten und überprüfen, ob ein Teilaustausch von Batteriemodulen preiswert möglich ist. Denn eine defekte Antriebsbatterie kann teuer werden.
Gibt es eine Förderung für Elektroautos?
Seit der Einstellung der Umweltprämie im Dezember 2023 gibt es erstmal keine staatlichen Förderungen mehr für private Elektrofahrzeuge. Aber für den Gebrauch von E-Autos als Dienstwagen gibt es leichte steuerliche Vorteile.
So wurde die Grenze des Bruttolistenpreises für die vergünstigte Dienstwagenbesteuerung von 70.000 Euro auf 95.000 Euro angehoben. Dies gilt für Fahrzeuge, die nach Juli 2024 angeschafft wurden bzw. werden. Ebenso sind Sonderabschreibungen für die Anschaffung neuer Elektro-Dienstwagen für den Zeitraum von Juli 2024 bis Dezember 2028 möglich (Quelle: Bundesregierung.de; Stand: 01.2025).
