Alle reden vom Winter – Auch die Batterien

Demmig_Winterpause fürs E-Auto?

Andreas Demmig
Trotz der herbeigeschworenen Klimaerwärmung: In den letzten Nächten war es bis zu minus 5°C kalt und heute gab es den ersten Schnee. Wer schon länger Auto fährt, der weiß, dass gewisse Vorbereitungen auf die Kälte und glatte Straßen sinnvoll sind. Für Besitzer von E-Autos ist die Kapazität der Antriebsbatterie nun besonders im Blickfeld.
Hier eine Zusammenstellung von Fundstücken zum Thema Batterien, Kapazität und Reichweite und Kosten für „Kraftstoff“.

[Damit Sie sehen, wohin die Links der genutzten Quellen Sie führt, habe ich diese in „Klartext“ eingefügt.]

Bei den Autos mit Verbrennungsmotor wird die reichliche Abwärme zum Wärmen des Innenraums genutzt. Für deren Starterbatterien gelten natürlich auch unten folgende physikalische Einschränkungen. Da  Starterbatterien meist im Motorraum eingebaut sind, werden sie natürlich während der Fahrt ebenfalls gewärmt.

Alle Batterietypen haben eine „Wohlfühlbereich“,  in dem sie am besten arbeiten. (Diese Tabelle kommt nicht von einer Seite für Antriebsbatterien für Fahrzeuge, nach u.g.  Fahrzeugtests, ist das vergleichbar)

GRAPHIC COURTESY OF SMARTBATTERY iu-768×400

Quelle: https://offgridham.com/2019/12/cold-weather-batteries/

Der oben angezeigte Kapazitätsverlust,  zeigt sich auch beim Reichweitentest des ADAC

ADAC infographic

Quelle: https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/elektromobilitaet/info/elektroauto-reichweite-winter/

 

Der norwegische Automobilverband  (NAF) fuhr mit 20 Elektrofahrzeugen von Oslo bis Hafjell. Stadtverkehr, Autobahn und einen Gebirgspass. Geschwindigkeiten von 60 km/h bis 110 km/h

Es wird festgestellt, dass die von den Herstellern genannten Reichweiten (nach dem Praxis näherem WLTP Standard) bei keinem erreicht werden. Ebenso wurden die Ladezeiten gemessen  (nach mind. zwei Stunden Autobahn, damit die Batterien warm sind), um von 10% auf 80% Kapazität zu kommen. Der Test kommt zu dem Schluss, dass der Akku auch dann langsamer als angegeben geladen wird, wenn Sie alles richtig machen und es schwierig sein kann, den Akku vor dem Laden im Winter warm zu halten. Die Ladestationen konnten von den meisten Fahrzeuge mit bis zu 50kW belastet werden, Tesla konnte bis zu 200 kW nutzen.

Vergleichstabelle der in USA angebotenen E-Autos finden Sie hier: [wg. copyright nicht eingeklinkt)

https://insideevs.com/news/409231/ev-range-price-compared-us-april-2020/

Einzelbeschreibungen und Tests hier

https://insideevs.com/tag/wltp/

Darüber hinaus, sind zu tiefe (und natürlich auch zu hohe) Temperaturen dem Aufladen ebenfalls nicht förderlich. Moderne Batterieautos haben daher ein elektronisches Batteriemanagement, was  während des Ladevorgangs auch die Temperatur der Batterie überwacht und ggf.  anheizt. Bei LIO Batterien, werden die Zellen im Betrieb einzeln überwacht um schwächere Zellen evtl. nachzuladen und nicht zu überladen, bzw. überlasten.

https://www.naf.no/elbil/aktuelt/elbiltest/ev-winter-range-test-2020/

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Nachfolgend ein Blog, in dem erklärt wird, warum man Lio Batterien nicht unter 0°C aufladen sollte (Temperatur der Batteriezelle(n))

https://electronics.stackexchange.com/questions/263036/why-charging-li-ion-batteries-in-cold-temperatures-would-harm-them

Temperaturen haben auch einen Effekt auf die Batterielebensdauer

mpoweruk_lithium failures_age_temperature

https://www.mpoweruk.com/lithium_failures.htm

 ***

Sowieso wird den E-Autos Besitzern, das Aufwärmen des Innenraums an der Steckdose geraten. Anstatt die Reichweite durch Heizung des Innenraums zu verkürzen, werden warme Kleidung, evtl. elektrisch heizbare für  Motorradfahrer und  elektrisch heizbares Lenkrad empfohlen.  Schwierig wird es natürlich bei vereisten Scheiben. Dann auftauen lassen und schnell eine Steckdose suchen.

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Eine Studie untersucht den

Temperatureffekt und thermische Auswirkungen in Lithium-Ionen-Batterien: Ein Überblick

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1002007118307536

Abstrakt

Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Energiedichte (bis zu 705 Wh / L) und Leistungsdichte (bis zu 10.000 W / L) weisen eine hohe Kapazität und eine hervorragende Arbeitsleistung auf. Lithium-Ionen-Batterien dienen als wiederaufladbare Batterien als Stromquellen in verschiedenen Anwendungssystemen. Die Temperatur als kritischer Faktor beeinflusst die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien erheblich und schränkt auch die Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien ein. Darüber hinaus führen unterschiedliche Temperaturbedingungen zu unterschiedlichen nachteiligen Auswirkungen. Genaue Messung der Temperatur in Lithium-Ionen-Batterien und Verständnis der Temperatureffektesind wichtig für das richtige Batteriemanagement. In diesem Aufsatz diskutieren wir die Auswirkungen der Temperatur auf Lithium-Ionen-Batterien sowohl im niedrigen als auch im hohen Temperaturbereich. Die aktuellen Ansätze zur Überwachung der Innentemperatur von Lithium-Ionen-Batterien sowohl über kontaktbehaftete als auch über kontaktlose Prozesse werden ebenfalls in der Übersicht erörtert.

Weitere Tipps einer Fachzeitschrift

https://www.auto-motor-und-sport.de/tech-zukunft/alternative-antriebe/elektroauto-heizung-im-winter-tipps-reichweite/

Auf deren Webseite fand ich einen Bericht über eine neue Wunderbatterie aus China.

https://www.auto-motor-und-sport.de/tech-zukunft/alternative-antriebe/nio-elektroauto-batterie-150-kwh/

Mit dieser großen Speicherkapazität  würde ein durchschnittlichen E-Autos auf locker 900 km kommen

Übertroffen wird das dann von der 1 Million Meilen Batterie:

https://www.aktionaer-report.de/1-million-meilen-batterie

Der chinesische Batteriehersteller CATL hat eine Batterie am Start, die eine Lebensdauer von zwei Millionen bzw. von bis zu 16 Jahren hat. Bislang lag die Grenze bei acht Jahren und rund 300.000 Kilometern.

Was davon zu halten ist, kann ich nicht beurteilen.

***

Bei so viel Batterien, kann natürlich auch mal über die Kosten einer Aufladung gesprochen werden. Ein Hauptargument der Käufer von Batterieautos ist sicherlich die Möglichkeit, an der heimatlichen Steckdose preiswert aufladen zu können. Wer wie die Teslabesitzer an Supercharge-Säulen tanken kann – um schnell geladen zu sein, sollte die Kosten für den Strom auch mal nachrechnen.

Bekannt ist mir, das Tesla seinen Käufern kostenlose Ladungen an einigen, eigenen Stationen anbietet. Ob sich das ändert, weiß ich nicht.

Eine australische Autoseite berichtet über eine kürzlich erfolgte Preiserhöhung für die Verwendung der leistungsstarken Tesla  Superchargers und falscher Angabe des Energiebedarf auf der Tesla-Website. In Australien würde daher das Aufladen an einem kostenpflichtigen Supercharger nun teurer als Benzin für ein Vergleichsfahrzeug sein.

Laut Tesla betragen die Kosten für das Aufladen eines Tesla Model 3 7 USD pro 100 km, verglichen mit 12 USD für ein konkurrierendes Benzinauto. Diese Schätzungen enthalten mindestens drei falsche Zahlen: Wie viel Strom ein Tesla Model 3 verbraucht, wie hoch die Stromkosten für einen Tesla- Supercharger sind und wie hoch der Benzinpreis ist.

Die jüngste Erhöhung der kWh auf 52 Cent pro Kilowattstunde liegt deutlich über den 42 c / kWh auf der Tesla-Website. Das bedeutet, dass das Aufladen selbst des effizientesten Tesla Model 3 Standard Range Plus, der nach Angaben der Regierung 18,8 kWh / 100 km verbraucht, mit einem Supercharger 9,78 USD pro 100 km kosten würde.

Ein konkurrierender BMW 330i kostet 8,00 USD pro 100 km, vorausgesetzt, die durchschnittlichen bleifreien Benzinkosten betragen 1,38 USD.  Das stammt von der Fuel Check-Website der NSW-Regierung. Würde der von BMW behauptete Durchschnitt von 5,8 Litern pro 100 km stimmen – weit unter dem auf der Tesla-Website verwendeten Wert von 7,0 l / 100 km – wäre der BMW 18 Prozent billiger als ein Tesla in den Kraftstoffkosten.

Wählen Sie den Lexus IS300h mit Hybridantrieb, und die Kraftstoffkosten pro 100 km sinken auf 6,76 US-Dollar – etwa 31 Prozent weniger als die Kosten eines Tesla, der mit einem Kompressor aufgeladen wird.

https://www.whichcar.com.au/car-news/teslas-now-more-expensive-to-charge-than-petrol-cars

An den Ladesäulen in meiner Stadt habe ich Preise von meist 50ct/kWh, tws. bis 60 ct/kWh gesehen (leistungsstärkere Stationen)

Bei obigen 18,8 kWh / 100 km wären das 9,40 Euro. Mein Nachbar, mit einem 2er Diesel fährt mit „um 6 l auf 100km,“ das wären dann aufgerundet z.Zt.  nicht mehr als 7 Euro.

Fazit: In USA ist der Strom billiger als ausgerechnet in Südaustralien oder Deutschland. In USA, in einer günstigen Gegend,  sieht sicherlich ganz anders aus.

Daher zu Hause Strom aufladen, und in der Garage vorwärmen.

Demmig: Photovoltaik Fläche im Schnee

PS: Bei Schnee kein Ökostrom

Gefunden und zusammengestellt von Andreas Demmig

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19 Kommentare

  1. Laternen als Stromquellen? Da kann man nur lachen. Die 3,7kW sind schon lächerlich genug, die aber können nur an einem Punkt des Kabels entnommen werden. Es hängt aber nicht nur eine Laterne an dem Kabel, sondern mehrere (Hier im Quartier 10 Stück). Wenn die jetzt alle mit der Lademöglichkeit ausgestattet wären, könnte man nur noch ein Zehntel der 3,7kW pro Auto erwarten. Na, dann mal gute Nacht!

  2. Die Akkus von DJI-Drohnen können nur zwischen +5 und +40°C aufgeladen werden, weil die Zellchemie das im Sinne einer langen Lebensdauer vorgibt. Liegt die Gehäusetemperatur des Akkupacks außerhalb, verweigert das Ladegerät die Ladung und signalisiert das optisch per LED. Der erlaubte Temperaturbereich für den eigentlichen Flugbetrieb ist -10 bis +40°C.

    In Autos sind die selben Zellen verbaut, daher gelten die selben Regeln. Daher ist anzunehmen, daß bei tieferen Temperaturen der Ladestrom oder die Eigenenergie zuerst zum Aufwärmen der Zellen verwendet wird und erst dann tatsächlich geladen wird.

    Umgekehrt ist auch zu hohe Temperatur der Zellen schädlich, über +40°C können irreparable Schäden entstehen. Daher ist bei entsprechenden Temperaturen auch Batteriekühlung erforderlich.

    Zusätzlich zu berücksichtigen sind für den Fahrgastraum Kühlanlagen im Sommer, die bis zu 3 kW benötigen und Heizsysteme mit bis zu 7 kW.

    Im Porsche Engineering Magazin 1/2011 gibt es dazu einen technischen Bericht.

  3. Wenn dann noch bei unter null nicht geladen werden sollte im Winter um die Batterie zu schonen? Alle Parkplätze tagsüber besetzt, die Nachtschicht Arbeiter freuen sich.

  4. Da müssen doch Kobolde im Spiel sein! Das Diagramm vom Mitsubishi Electric Vehicle zeigt mir, daß ich bei 0°C mit 50 Stundenkilometern weiter komme, als mit 30 (106 zu 93 km). Bei -20°C detto (82 zu 68 km).

    Was folgt daraus?: Ab unter 0°C sofortige Vorschrift einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 50 km/h (+/- 0,04 %) auf ALLEN Straßen, zum Schutze der „umweltfreundlichen“ E-Autos,  beginnend in Fußgängerzonen und endend auf Autobahnen. Ich weiß (aus meinen Märchenbüchern), daß Kobolde meistens gut sind!

    Es könnte allerdings auch sein, daß den Kobolden in den Akkus bei nur 30 Stundenkilometern unterhalb von 0°C zu kalt wird. Oder ist dieser Effekt einfach nur ähnlich dem der Anomalie des Wassers?

    Und schlußendlich der Höhepunkt: Der Vergleich bei -20°C zwischen 30 und 100 km/h ergibt 68 zu 70 km Reichweite! (Bin ich jahrelang als Dieselfahrer sinnlos hinter LKWs hinterhergefahren, um meinen Spritverbrauch von 6 auf 4 Liter zu senken? Ironie aus!) Bin ich verrückt geworden, soll ich umgehend der Klimakirche beitreten, oder kann mich auf diesem Plateau ein kompetenter Mensch beraten?

    • Ich habe diese Kiste nicht gebaut, aber die Probleme könnten auch aus Verlusten bei der Umwandlung von Gleichspannung in Wechselspannung resultieren sowie weitere Verluste an den Motoren. Diese Regler haben meines Wissens auch irgendwo einen optimalen Bereich, der bei kleiner Last vielleicht nicht erreicht wird, und auch die E-Motoren haben irgendwo ihren optimalen Bereich. Mitsubishi könnte die Antwort darauf haben. Daher kann ich mir dieses ungewöhnliche Verhalten durchaus vorstellen.

  5. Treffen sich drei Kumpels in der winterlichen Stadt. Alle sind zu Fuß unterwegs, und jeder erklärt, warum. Sagt der erste: „Bei meinem Benziner haben mir die grünen Aktivisten immer die Reifen zerstochen – ich hab‘ das Fahren daher aufgegeben.“ Der zweite: „Meinen Diesel musste ich einmotten – wegen angeblich zu hoher Feinstaubwerte darf ich damit nicht mehr in die Stadt fahren.“ Dann fragen die beiden den dritten (Karle): „Wo ist denn Dein neuer, teurer Elektro-Flitzer?“ Antwortet Karle etwas zerknirscht: Steht in der Garage. Bei der Kälte fährt der e(h) nicht!

    • @Stefan Kämpfe

      Das ist kein Witz, sondern leider die tägliche, bittere, extrem teure Realität.

      Das Folgende auch. Soweit ist die Krankheit bereits fortgeschritten, Zitat: „Government sets up secret ‚green nudge unit‘ to persuade Britons to install smart meters, drive less and cut down on meat.“ (Britische Regierung stellt geheime „Grüne Anschubseinheit“ auf, um die Briten davon zu überzeugen, Smart Meter einzubauen, weniger zu fahren und den Fleischkonsum zu verringern).

      Die Regierungen Westeuropas im Kriegsmodus, gegen das eigene Volk (vgl. Lüge und Antrieb bzgl. Überbevölkerung).

      Was Adolf H. mit seinen V2-Rakten nicht gelang, schafft die falsche Doktorin anhand ihres sinnlosen Klimakrieges.

  6. Zitat: „Daher zu Hause Strom aufladen, und in der Garage vorwärmen.“
    Oder diesen Murks  ANDEREN überlassen. Solange das noch gestattet wird!

    Aber…… davon, dass es sinnvoll oder auch gar möglich dein sollte, Strom aufzuladen, ist mir neu!

    • Zweit- und Drittautos vor allem in den Großstädten (oslo 1 Mio, Stavanger 250T, Bergen 150T?) sind das dort. und förderungen, die die unseren noch übersteigen. (z. B. keine Mehrwertsteuer beim Kauf, Norwegen zumindest bis vor einem Jahr).

      An einem Fahrbericht Oslo- Trondheim oder Oslo- Bergen im Winter mit dem E- Auto wäre ich sehr interessiert, hab aber noch keinen gelesen.

      Glaube auch kaum, dass einer, der bei Sinnen ist, das tut. Man hat da schon so seine Probleme. Da ist eben mal ne Straße gesperrt und der Umweg ist 100 km. (oder mehr…) Oder musst Stunden warten auf ein Räumfahrzeug. Und Spikes bzw. Ketten sind bestimmt nicht reichweitenfördernt, schon Schnee alleine lässt bei meinem (normalen) Auto den Spritverbrauch um 1-2 Liter steigen.

  7. Die Beurteilung vom E-Kfz fällt sicher unterschiedlich aus, je nachdem welchen Breitengrad man betrachtet. Deswegen wären ehrliche Langzeiterfahrungen z. B. aus Californien (warm) und Norwegen (Schnee und kalt) interessant. Wenn man lange genug sucht, wird man solche Daten vermutlich auch finden. Entsprechende vergleichende Betrachtungen habe ich bisher in deutschsprachigen Medien aber noch keine erblickt (aber auch noch nicht wirklich analytisch gesucht).

    In wohlhabenden Gesellschaften ist das auch wenig Problem. Da hat man für ungünstige E-Bedingungen und Langstreckenfahrten einen oder mehrere Diesel und für die Kurzstreckenfahrt zum tägl. Einkauf eben einen oder mehrere Stromer, schon um nach außen „Grünorientierung“ zu signalisieren.

  8. Die Vorstellung von einer Zitterfahrt zum Winterurlaub in die Alpen aus z.B. Berlin oder Lübeck ,( zittern im doppelten, bzw. mehrfachen Sinne – ohne Heizung, die viel Strom verbraucht, mit Befürchtungen, wie weit komme ich überhaupt, wo und wie lange muss ich wieder Aufladen, wie ist es mit dem Parkplatz im Urlaubsort – beheizt oder kalt, gibt es dort Auflademöglichkeit…?) würde ich jede Lust auf Alpenurlaub verlieren. Ein Märchen vom E – Auto zählt bedingt nur im Sommer und kurze Strecken. Von steigenden Stromkosten und unsinniger Öko – Bilanz ganz abgesehen.

  9. Lieber Gott!

    Aufladen an der Steckdose in der Garage. Vorwaermen ebenfalls per Kabel. Was ist mit den Millionen Laternenparkern? Zapfen die dann die Laterne an? Ideologischer Schwachsinn, praxisfern bis zum Ende. Und bei AMS kein kritisches Wort. Stattdessen soll man sich eine teure Standheizung einbauen. Die KfZ-Steuer Ingenieure und Autofahrer in der DDR mussten weniger erfinderisch sein.

    Wenn Ideologie Technologie schlägt. Gute Nacht Deutschland.

    • @Andreas Stueve

      „Zapfen die dann die Laterne an?“

      Ja!

      https://www.welt.de/wirtschaft/gruenderszene/article187533020/Ubitricity-Dieses-Start-up-macht-aus-Laternen-Ladestationen-fuer-E-Autos.html

       

      Mich würde mal interessieren, warum im Winter die Reichweite der E-Batterien  weniger wird.

      Liegt es überwiegend daran, das der gespeicherte Strom nicht genutzt werden kann, da sonst die Batterie schaden nimmt, oder sind die Wirkungsgrasverluste so hoch? Letzteres würde ja dann bedeuten, das im Winter das Fahren auch deutlich teurer wird.

      Ich denke beide Möglichkeiten haben ihren Anteil daran, aber in welchem Verhältnis?

       

       

      • Vielleicht sollten die Verfasser solcher Artikel sich einmal mit den Netzplanern unterhalten ehe sie so etwas schreiben. Die Stromnetze der öffentlichen Beleuchtung sind für deren Strombedarf und Spannungsabfall ausgelegt, da hängt man nicht mal schnell ein paar Ladekabel für E-Autos dran. Es steht nur eine geringe Ladeleistung zur Verfügung, das zeigt schon die Begrenztheit solcher Netze.  Zu dem vermisse ich den Hinweis was Nachts passiert, wenn die Beleuchtung in Betrieb ist, dann ist deren Stromnetz damit normalerweise ausgelastet und man kann keine E-Autos gleichzeitig daran laden. Also, laden nur wenn die Beleuchtung nicht brennt und auch nur im „Schongang“ – 3.7 kW ist gar nichts, das ist etwas für Dauerparker. Und was kostet das denn mitten in der Stadt, 8 h unter der Laterne laden? Könnte sehr teuer werden….

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