Skizze der Antriebstechnik eines Porsche Taycan
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Leise, dynamisch, klimafreundlich – Elektroantrieb beim Auto

von sportwagen-checkers Redaktion

Neben dem autonomen Fahren ist die Umstellung auf Elektromobilität eine der größten aktuellen Veränderungen in der Automobiltechnik. Während das autonome Fahren noch in der Entwicklung steckt, wird die Elektromobilität immer mehr auf der Straße sichtbar. Aufgrund des erweiterten Angebots der Hersteller steigt der Bestand reiner Elektro-PKW in Deutschland Jahr für Jahr weiter an. Dennoch kursieren gerade im Hinblick auf den Antrieb beim Elektroauto jede Menge Halbwahrheiten und Fehlinformationen. Abgesehen von Ingenieuren und Technikern setzt sich kaum jemand näher mit der Funktionsweise des Elektroantriebs auseinander. Worin unterscheidet sich der Elektroantrieb beim Auto von herkömmlichen Antrieben? Was sind die Vor- und Nachteile von Elektroantrieben und werden in Zukunft nur noch reine Elektroautos genutzt? All das und mehr erfahren Sie in diesem Beitrag.

Antriebsskizze des Porsche Taycan von oben

Die Funktionsweise des elektrischen Antriebs

Ein batterieelektrischer Antriebsstrang besteht im Wesentlichen aus dem Elektromotor, dem Akku und der Leistungselektronik. Jede dieser drei Komponenten hat eine eigene Aufgabe zu erfüllen, durch deren Zusammenspiel ein funktionierender Antrieb beim Elektroauto ermöglicht wird. Der Akku speichert die für den Antrieb des Fahrzeugs benötigte Energie und gibt diese in Form von elektrischem Strom an den Elektromotor ab. Die Leistungselektronik ist für die Ansteuerung des Motors zuständig und übersetzt die Anweisungen des Fahrers, welche dieser über das Fahrpedal erteilt, in konkrete Steuerbefehle für Akku und Elektromotor. Der Motor setzt diese Befehle um und nutzt die Energie aus dem Akku, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Umgekehrt ist der Elektromotor auch in der Lage, die Bewegungsenergie des fahrenden Autos wieder in elektrischen Strom umzuwandeln, welcher in den Akku zurückgespeist wird. Dieser Vorgang wird Rekuperation genannt und kann dazu beitragen, die Reichweite eines Elektroautos zu vergrößern.

Elektroantrieb gegen Verbrenner – Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Obwohl der Antriebsstrang beim Elektroauto sich auf den ersten Blick deutlich von dem eines Autos mit Verbrennungsmotor unterscheidet, sind die Anforderungen an die Kernkomponenten identisch. Jeder Antrieb benötigt einen Energiespeicher, einen Energiewandler und eine passende Steuerungseinheit. Im Falle des Elektroautos entspricht dies den drei im vorigen Abschnitt vorgestellten Bestandteilen: Der Akku ist der Energiespeicher, der Elektromotor der Energiewandler und die Leistungselektronik bildet die Steuerungseinheit. Auch ein Antriebsstrang mit Verbrennungsmotor besteht im Wesentlichen aus den drei genannten Kernkomponenten, deren konkrete Ausführungen jedoch die Unterschiede zur Elektroauto-Antriebstechnik verdeutlichen: Als Energiespeicher dient der Kraftstoff, der im Tank mitgeführt wird und die notwendige Energie für den Betrieb des Verbrennungsmotors bereitstellt. Letzterer bildet das Äquivalent zum Elektromotor und erfüllt ebenfalls die Aufgabe des Energiewandlers. Als Steuerungseinheit kommt beim Verbrenner das Motorsteuergerät zum Einsatz.
Den wesentlichen Unterschied in der Funktionsweise vom Elektroantrieb zum Auto mit Verbrennungsmotor bilden die Energieformen, welche innerhalb der einzelnen Komponenten vorliegen. Im Ruhezustand liegt die Energie sowohl im Akku als auch im Tank als chemische Energie vor. Für die anschließende Verwertung werden jedoch unterschiedliche Energieformen genutzt: Die Batterie wandelt während des Entladevorgangs die chemische Energie aus den Zellen in elektrische Energie um, welche in Form von Strom an den Elektromotor abgegeben wird. Im Elektromotor wiederum – dem eigentlichen Energiewandler – wird die elektrische Energie schließlich in Bewegungsenergie umgewandelt. Der Verbrennungsmotor hingegen ist in der Lage, die chemische Energie aus dem Kraftstoff mittels des Verbrennungsprozesses direkt in Bewegungsenergie umzusetzen, sodass hier der Umweg über die elektrische Energieform entfällt. Bei beiden Antriebssträngen wird ein Teil der verfügbaren Energie in Wärme umgewandelt, welche als Verlustenergie nicht mehr genutzt werden kann.

Vor- und Nachteile des Elektroantriebs

Ein Elektroauto bietet mit seiner Antriebstechnik eine ganze Reihe von Vorteilen, welche im direkten Vergleich mit dem Verbrennungsmotor offensichtlich werden:
Beim Betrieb eines Elektromotors entstehen kaum Geräusche. So mancher Befürworter der Verbrennungstechnik mag zwar den fehlenden Motorsound vermissen, die ungewohnte Ruhe beim Fahren wird jedoch von vielen Wechselwilligen als sehr angenehm empfunden.
Im Gegensatz zum Verbrennungsmotor ist der Elektromotor in der Lage, aus dem Stillstand heraus ein hohes Drehmoment zu generieren. Diese spontane Kraftentfaltung erklärt nicht nur das dynamische Ansprechverhalten des Elektroantriebs, sondern ist auch der Grund dafür, dass ein Elektroauto weder eine Kupplung noch ein schaltbares Getriebe benötigt.
Moderne Elektromotoren erreichen bei kompakter Bauweise hohe Motorleistungen und erzielen deutlich höhere Wirkungsgrade als ein Verbrennungsmotor.
Ein elektrischer Antriebsstrang emittiert weder Kohlenstoffdioxid noch Stickoxide oder Feinstaub und zeichnet sich somit durch seinen klimafreundlichen Betrieb aus.
Der größte Nachteil des elektrischen Antriebsstrangs liegt beim Energiespeicher, welcher den Elektromotor mit Strom versorgt. Da es beim Auto nicht möglich ist, diesen Strom während der Fahrt aus der Steckdose zu beziehen, muss die Energie in Form eines geladenen Akkus mitgeführt werden. Selbst bei modernen Lithium-Ionen-Akkus wird jedoch nur eine Energiedichte von maximal 140 Wattstunden pro Kilogramm erreicht. Zum Vergleich: Die Energiedichte von Benzin liegt bei ca. 12.000 Wattstunden pro Kilogramm. Aus diesem Grund kommen Elektroautos selbst mit einem mehrere hundert Kilogramm schweren Akku meist nicht mehr als 400 Kilometer weit, während ähnliche Reichweiten von Verbrennungsmotoren bereits mit einem Tankinhalt von lediglich 25 Litern erreicht werden.

Das Elektroauto: Die Mobilität der Zukunft?

Stetige Weiterentwicklungen geben Anlass zur Hoffnung, dass die Energiedichte von Akkus in den nächsten Jahren weiter gesteigert und dadurch das Reichweitenproblem entschärft werden kann. Zudem spricht die Ausrichtung der Politik klar gegen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor: Bereits heute bestehen in einigen deutschen Städten Fahrverbote für Dieselautos mit veralteten Abgasnormen, längerfristig sind weltweit in vielen Ländern komplette Zulassungsverbote für Autos mit Verbrennungsmotor geplant oder zumindest in der Diskussion. Zwar besteht mit der wasserstoffbetriebenen Brennstoffzelle eine weitere Alternative, dennoch lässt sich festhalten, dass beim aktuellen Stand der Dinge die Kombination aus Batterie und Elektromotor die besten Chancen hat, sich als Antriebstechnik der Zukunft durchzusetzen.

Porsche Deutschland GmbH, Porsche Zentrum Bensberg

https://www.autoscout24.de/informieren/ratgeber/e-mobilitaet/elektroauto-vor-und-nachteile/
https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/elektromobilitaet/kaufen/neue-elektroautos/
https://utopia.de/tag/elektrofahrzeuge/
https://www.carwow.de/ratgeber/elektroauto/elektroauto-was-sie-ueber-e-autos-wissen-sollten
https://www.elektroauto-news.net/elektroauto-vorteile-elektroantrieb/
https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/elektromobilitaet/kaufen/passendes-e-auto/
https://www.vaterfreuden.de/geld-und-karriere/finanzen/lohnt-sich-ein-e-auto-f%C3%BCr-familien
https://blog.adac/familienautos-alternative-antriebe-vergleich/
https://www.autobild.de/artikel/neue-plug-in-hybrid-und-elektroautos-bis-2024–5777435.html
https://www.adac.de/_ext/itr/tests/Autotest/AT5659_Porsche_Panamera_4_E-Hybrid_PDK/Porsche_Panamera_4_E-Hybrid_PDK.pdf
https://www.focus.de/auto/elektroauto/klickdown-porsche-panamera-4-e-hybrid-462-ps-und-mini-verbrauch-geht-das-porsches-hybrid-renner-im-test_id_11415152.html
https://www.autozeitung.de/porsche-panamera-4-e-hybrid-test-100000-km-197613.html?image=1
https://www.porsche.com/germany/models/panamera/panamera-e-hybrid-models/
https://www.heise.de/ct/artikel/Ein-Elektroauto-als-Familienfahrzeug-geht-das-wirklich-3302330.html
https://www.electrive.net/2020/01/02/unser-blick-voraus-diese-elektroautos-kommen-2020/

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