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{{Dieser Artikel|beschreibt elektrisch angetriebene Automobile.
  • Zu elektrisch angetriebenen Fahrzeugen aller Art siehe Elektrofahrzeug und Elektromobil.
  • Siehe auch: .}}

Ein '''Elektroauto''' (auch '''E-Auto, elektrisches Auto''') ist ein Automobil mit elektrischem Antrieb.

Zu Beginn der Entwicklung des Automobils um 1900 und im folgenden Jahrzehnt spielten elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge eine wichtige Rolle im Stadtverkehr.
Durch Fortschritte im Bau von Verbrennungsmotorfahrzeugen und das Tankstellennetz wurden sie jedoch verdrängt. Erst in den 1990er Jahren stieg die Produktion von Elektrokraftfahrzeugen wieder an. In den 2000er Jahren wurden leistungsfähige lithiumbasierte Akkus für Fahrzeuge adaptiert.

Ende 2019 lag der weltweite Bestand an Pkw und leichten Nutzfahrzeugen mit ausschließlich batterieelektrischem Antrieb, Range Extender oder Plug-in-Hybrid bei 7,89 Millionen. Auch wurde das Starten von Benzinern durch den Anlasser anstelle des Ankurbelns sehr viel bequemer. Benzin wurde durch den Einfluss der Standard Oil der hauptsächliche Kraftstoff in den USA und in allen von der Standard Oil beeinflussten Ländern.

Verbreiten konnte der Elektroantrieb sich jedoch in Fahrzeugen, welche die Fahrenergie aus Oberleitungen beziehen (Elektrolokomotive, Oberleitungsbus, ) oder selbst erzeugen (dieselelektrischer Antrieb).

Eine der Nischen, in der sich Kraftfahrzeuge mit Elektromotor hielten, war auch der Nahverkehr mit kleinen Lieferwagen für die tägliche Anlieferung von Milchflaschen in und Teilen der Vereinigten Staaten, den ''milk floats.'' Weitere Nischenanwendungen waren und sind elektrisch betriebene Gabelstapler und n.

Renaissance (1990?2005)


In diesen wurden zunehmend neue Akkumulatortypen (Nickel-Metallhydrid-Akkumulator und später zu Lithium-Ionen-Akkumulator) statt der bisherigen Bleiakkumulatoren verwendet. Beispiele sind der Volkswagen Golf CitySTROMer, oder die Mercedes A-Klasse.

Von 1996 bis 1999 baute General Motors mit dem ein Serien-Elektromobil in einer Auflage von etwa 1100 Stück. Toyota baute etwa 1500 Stück des vollelektrischen Geländewagens RAV4 EV, Nissan etwa 220 Stück Nissan Hypermini, und Honda den Honda EV Plus. Die Produktion der meisten Elektroautos wurde nach Lockerung der CARB-Gesetzgebung eingestellt und die Auslieferungen gestoppt (siehe auch ''Who Killed the Electric Car?'').

In Europa wurden seit den 1990er Jahren verschiedene Leichtfahrzeuge produziert, wie der CityEL, das Twike oder das Elektrofahrzeug Sam. produzierte von 1995 bis 2005 etwa 10.000 elektrisch angetriebene Autos (Saxo, Berlingo, 106, Partner), die nur in Frankreich, den Benelux-Staaten und Großbritannien angeboten wurden.

Ab 2003 wurden vor allem von kleineren, unabhängigeren Firmen Elektroautos entwickelt oder Serienfahrzeuge umgebaut, wie die Kleinwagen Citysax oder Stromos.

Entwicklungen seit 2006

2006 wurde der Sportwagen Tesla Roadster des neu gegründeten Herstellers Tesla vorgestellt, der mit ca. 350 km Reichweite und seinen Fahrleistungen die aktuellen technischen Möglichkeiten aufzeigte. Teslas Markteintritt gilt als Katalysator für das in der Folge weltweit zunehmende Interesse für Elektroautos, da es mit dem Roadster und dem 2012 eingeführten und dem Supercharger-Ladenetz bislang nicht gekannte Rekorde bezüglich Reichweite, Fahrleistungen und Ladegeschwindigkeit erzielte.

Ab 2007 kündigten viele etablierte Hersteller Neuentwicklungen an.

2009 startete der auf den Markt, der bis 2020 das weltweit meistverkaufte Elektroauto war.

Weitere wichtige Markteinführungen von Elektroautos waren 2012 die Kleinwagen Smart ED und Renault Zoé. 2013 folgten unter anderem Kia Soul EV, Ford Focus Electric und VW e-up!. Der ebenfalls 2013 eingeführte BMW i3 erregte Aufsehen nicht nur durch den Antrieb, sondern auch durch sein Karbonfahrgastzelle.

2014 erregte die Deutsche Post AG Aufsehen, weil sie mit der Fertigung eines eigens konstruierten elektrischen Lieferwagens Streetscooter begann.

Seit Juli 2017 wird das Tesla Model 3 produziert und seit Februar 2019 in Europa ausgeliefert. Dieses machte die Leistungen der bisherigen Tesla-Modelle zu einem deutlich geringeren Preis verfügbar und entwickelte sich vielerorts zum meistverkauften Elektroauto.

Fahrzeugtechnik

Allgemeine Eigenschaften

Elektromotoren laufen von selbst an und geben über einen sehr weiten Drehzahlbereich ein hohes Drehmoment ab. Elektroautos brauchen deshalb, anders als Kraftwagen mit Verbrennungsmotor, in der Regel kein (manuelles oder automatisches) Schaltgetriebe und erreichen hohe Beschleunigungswerte. Elektromotoren sind bei Stillstand des Fahrzeug aus, deshalb werden weder Kupplung noch Drehmomentwandler zum Anfahren benötigt. Elektromotoren sind leiser als Otto- oder Dieselmotoren, fast vibrationsfrei und emittieren keine schädlichen Abgase. Sie bestehen typischerweise aus weniger Teilen und sind bei gleicher Leistung kleiner, ihr Wirkungsgrad ist mit 85?95 % deutlich höher als der eines modernen Verbrennungsmotors mit durchschnittlich 25 %. Durch die geringere Energiedichte von Akkumulatoren im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen in Tanks ist die Masse von Elektroautos tendenziell höher als jene von herkömmlichen Automobilen, ihre Reichweite geringer (s. Reichweite). Die Ladezeiten sind länger als entsprechende Tankvorgänge (s. Ladedauer). Heutige Elektroautos gewinnen Bremsenergie durch Rekuperation zurück.

Auch die Anordnung der Komponenten, das sogenannte Platznutzungskonzept ist verändert. Beim Fahrzeugaufbau mit Verbrennungsmotor sind viele Komponenten um den Hauptantrieb herum angeordnet, während beim Elektroauto die Komponenten sehr viel dezentraler montiert werden können. Wesentliche Komponenten unterscheiden sich in ihrem Platzbedarf und ihrer Form: Der Motor und die Kühler sind beispielsweise kleiner, und das Akkusystem kann abhängig vom Fahrzeugkonzept in verschiedenen Bereichen der Karosserie platziert werden. Dadurch ergeben sich auch Vorteile:
  • strömungsgünstigere Frontpartie dank kleinerer Lufteinlässe für Kühler möglich
  • Platz für eine Crash-freundliche Ausgestaltung des Vorderwagens (Raum für Verstrebungen und Kontakt-Platten)
  • tieferer Schwerpunkt durch den schweren Akku unter dem Boden
  • die Elektrifizierung der Servosysteme für Bremsen und Lenkung erleichtert es, einen automatischen Betrieb oder Assistenzsysteme zu verwirklichen.
  • Elektroantriebe benötigen keine Wartung.

Die meisten straßenzugelassenen Elektrofahrzeuge haben außer der großen Antriebsbatterie noch einen weiteren kleinen Akkumulator, meist eine 12-Volt-Bleibatterie. Er wird über die Antriebsbatterie geladen und versorgt einen Teil der Bordelektronik, vor allem aber die Fahrzeugbeleuchtung, speziell die Warnblinkanlage ? selbst wenn die Antriebsbatterie deaktiviert wurde (z. B. wegen Entladung oder Unfall).

Fahrzeugkonzepte

Elektroautos lassen sich nach ihrem Konstruktionsprinzip unterscheiden:
  • ''Neuentwickelte Elektroautos (sog. Purpose Design),'' bei denen keine konstruktiven Kompromisse bei der Umsetzung eingegangen werden müssen. Diesem technischen Vorteil steht der betriebswirtschaftliche Nachteil des hohen Einmalaufwands für die Neuentwicklung gegenüber, weshalb dieses Konzept hohe Produktionsstückzahlen erfordert. Beispiele sind u. a. , Nissan Leaf, , , , , , Chevrolet Bolt, Streetscooter, Porsche Taycan, VW ID.3
  • ''Elektroautos als Anpassung konventioneller Autos (sog. Conversion):'' Hier werden in einem konventionellen Fahrzeug Komponenten des verbrennungsmotorischen Antriebs durch jene des elektrischen Antriebs ersetzt. Das erfordert konstruktive Kompromisse, da E-Motor und Batterie in den vorhandenen Bauraum eingepasst werden. Dem geringen Entwicklungsaufwand stehen hohe Teilekosten für die Sonderanfertigung von Antriebskomponenten gegenüber, weshalb sich dies für niedrige Produktionsstückzahlen eignet. Sowohl der Geländewagen .
  • ''Elektroautos als Umrüstung von Serienfahrzeugen'' wie Stromos und Citysax ermöglichen kleinen Herstellern die Fertigung von Elektroautos. Dabei wird ein in Serie gefertigter neuer Antriebsstrang eingebaut, oder der Elektromotor wird an das serienmäßige Schaltgetriebe angeflanscht. Fahrleistungen, Reichweite und Verbrauch ähneln jenen aus Anpassungen von konventionellen Serienautos großer Hersteller. Höheren Fertigungskosten durch Kleinserienfertigung stehen flexible Anpassungsmöglichkeiten an Kundenwünsche und die Nutzung von nicht als Elektroversion erhältlichen oder Gebrauchtfahrzeugen als Basis gegenüber.

Antrieb

Elektromotoren laufen im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren selbstständig unter Last mit sehr hohen Drehmomenten an. Der Fahrtregler, eine Leistungselektronik-Baugruppe, steuert den Antrieb. Die Elektromotoren können auf verschiedene Arten mit den Rädern mechanisch gekoppelt sein, zumeist über Untersetzungsgetriebe und Antriebswellen, im Rad integriert als Radnabenmotor oder z. B. bei Umrüstungen auch über das vorhandene Schaltgetriebe.

Aufgrund des großen nutzbaren Drehzahlbereiches von Elektromotoren werden bei E-Fahrzeugen keine Schaltgetriebe oder lösbare Kupplungen benötigt, jedoch sind in der Regel Untersetzungsgetriebe eingebaut. Elektromotoren können in beiden Richtungen laufen und benötigen daher auch keinen gesonderten Rückwärts-Getriebegang. Es sind jedoch unter Last schaltbare Zweiganggetriebe erhältlich, insbesondere für Fahrzeuge mittleren und größeren Gewichts. Bis zu fünf Prozent an Reichweite sollen damit herausgeholt werden können. Solche Zweiganggetriebe sind etwa, wenn Hersteller unterschiedliche Motorleistungen alternativ für ein Fahrzeugmodell anbietet, in gewissen Auf- und Abstufungen skalierbar. Bei mehreren Antriebsmotoren (zum Beispiel je einer für Vorder- und Hinterachse) können die E-Motoren auch für verschiedene Geschwindigkeitsbereiche optimiert werden.

Elektromotoren sind einfacher und mit erheblich weniger beweglichen Teilen aufgebaut als Verbrennungsmotoren. Sie werden meist luft-, gelegentlich auch .

Als Antrieb für Elektroautos kommen verschiedene Motortypen in Frage:

Asynchronmotor

Die Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer, ausgeführt als Doppelstabläufer, kann nur dann für Elektroautos benutzt werden, wenn ein frequenz- und amplitudengesteuerter Dreiphasen-Wechselrichter vorgeschaltet ist. Nur so kann ein hohes Anlaufmoment, ein weiter Drehzahlbereich und ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden.

Asynchronmotoren sind billiger herzustellen als permanenterregte Synchronmotoren und haben im Gegensatz zu diesen kein Bremsmoment, wenn sie abgeschaltet sind. Sie haben jedoch einen geringeren Wirkungsgrad. Auch Asynchronmotoren können mittels Vierquadranten-Wechselrichtern rekuperieren. Einige Elektroautos haben eine gemischte Bestückung aus einem Asynchron- und einem Synchronmotor. BMW setzt im i3 auf eine Hybridlösung aus permanenterregtem Synchronmotor und Reluktanzmotor. Ansonsten spielen Reluktanzmotoren im Massenmarkt bislang keine Rolle.

Reluktanzmotoren kommen ohne Seltene Erden aus, sind robust und zuverlässig. Sie sind bei hohen Drehzahlen effizient, haben aber nur einen mäßigen Wirkungsgrad im unteren Drehzahlbereich. Dieser könnte zwar gegebenenfalls durch ein Untersetzungsgetriebe verbessert werden, jedoch nur mit Abstrichen beim elektrisch-mechanischen Wirkungsgrad.

Weitere Motorkonzepte

Als weitere Alternative wurde ein hochdrehzahliger Asynchronmaschinenantrieb mit nachgeschaltetem Planetenradgetriebe diskutiert. Bei letzterem Konzept ist das System leichter als ein Synchronantrieb. Dafür ist der elektrisch-mechanische Wirkungsgrad etwas schlechter.

In Teilen der Literatur wird der Axialflussmotor als sehr vorteilhaft für Elektroautos beschrieben. Sie sind sehr kompakt mit hohem Leistungsgewicht und einen drehzahlunabhängig hohen Wirkungsgrad. Bislang kamen sie jedoch nur in Prototypen zum Einsatz (z. B. Renovo Coupe).

Bauform Radnabenmotor

Eine Bauform für den Antrieb ist der Radnabenmotor. Dabei ist der Motor direkt im Rad, in der Regel innerhalb der Felge, untergebracht. Bei dieser Art des Antriebes entfallen die und die Verteilergetriebe hin zu den Rädern, was den Aufbau vereinfacht und Freiheiten für die Gestaltung in der Bodengruppe schafft. Jedoch muss der Bauraum zumeist mit der Bremse geteilt werden und es wird eine höhere ungefederte Masse in Kauf genommen. Die Motoren sind außerdem stärker den Umwelteinflüssen ausgesetzt. Radnabenmotoren gibt es oft in Fahrzeugen mit geringen Anforderungen an die Fahrdynamik. Sie sind etwa an Elektrofahrrädern, Elektromotorrollern und Nutzfahrzeugen zu finden. In Serien-Pkw konnten sie sich bisher nicht etablieren, sind jedoch Gegenstand von Forschungs- und Entwicklungsarbeit.

Nutzbremsung (Rekuperation)

Elektromotoren eignen sich im Generatorbetrieb zur Rückwandlung der kinetischen Energie (Bewegungsenergie) in elektrische Energie (Rekuperation). Beim Abbremsen und Bergabfahren wird Energie in den Akkumulator zurückgegeben, die ansonsten über mechanische Bremsen oder die Motorbremse in Verlustwärme umgewandelt würde. Im Langstreckenverkehr ist der Einsparungseffekt geringer als im Stadt- und Kurzstreckenverkehr, da im Verhältnis weniger Bremsvorgänge stattfinden.

Bei starkem Bremsen fällt die Energie sehr plötzlich, also mit hoher Leistung an. Da die Generatorleistung entsprechend der Motorleistung begrenzt ist, kann dabei nur ein Teil der Bremsleistung in elektrische Leistung umgesetzt werden. Weitere Verluste entstehen infolge der bei hohen Strömen signifikanten Widerstandsverluste in Generator, Ladeelektronik und Akkumulator. Bis 0,3g Bremsverzögerung kann elektrisch gebremst werden.

Mit Rekuperation kann der innerstädtische Energieverbrauch um bis zu 30 % gesenkt werden. Dieser Wert wird auch bei Oberleitungsbussen erzielt.

Hybrid-Elektrofahrzeuge verwenden auch Doppelschicht-Kondensatoren als Energiespeicher, um trotz kleinerer Batterien höhere Leistungen verarbeiten zu können. So können im Stadtverkehr Rückspeisegrade von über 40 % erreichbar sein.

Verbrauch und Wirkungsgrad

Verbrauch und Wirkungsgrad betrachtet den Energieumsatz innerhalb des Fahrzeugs (zum Beispiel ab Tankstelle beziehungsweise Steckdose ? Tank-to-Wheel). Weitergehende Betrachtungen über die Stromerzeugung und eingesetzte Primärenergie (Well-to-Wheel) erfolgt unter dem Oberbegriff Umweltbilanz (siehe Absatz Umweltbilanz).

Der Verbrauch, um alle Arten von Pkw zu vergleichen, wurde bis August 2017 in Europa nach dem -Norm für Hybridfahrzeuge von 18,1 kWh/100 km an. Die Normwerte unterliegen den gleichen Abweichungen gegenüber realen Verbräuchen, wie auch bei Verbrennungskraftfahrzeugen.

In Europa wurde mit dem 1. September 2017 das neue Testverfahren WLTC/WLTP für die Typprüfung neuer Modelle und neuer Motorvarianten und ab 1. September 2018 für neu zugelassene Fahrzeuge verbindlich eingeführt. Hierzu gibt es eine Übersicht der .

Über den Gesamtwirkungsgrad eines Automobils entscheidet die Effizienz der im Fahrzeug erfolgten Energieumwandlungen. Elektromotoren haben typischerweise Wirkungsgrade von 90 bis 98 %, die zugehörige Elektronik zum Laden und Fahren Wirkungsgrade um 95 %. Akkumulatoren erreichen Lade-/Entladewirkungsgrade von etwa 90 bis 98 %. Damit ergibt sich für Elektroantriebe ein viel höherer Wirkungsgrad ab Steckdose als für Antriebe mit Verbrennungsmotor.

Der Wirkungsgrad von Ottomotoren beträgt maximal 35 %, der von Pkw-Dieselmotoren maximal 45 %. Diese Eigenschaft wirkt sich insbesondere im Teillastbetrieb aus, bei dem der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren stark abfällt. Hier ist der Wirkungsgradunterschied im Vergleich zum Elektromotor besonders hoch. Da Automobile im Stadtverkehr fast immer mit Teillast fahren, ist der Elektroantrieb hier nochmals deutlich effizienter. Auch verbraucht ein Elektromotor im Gegensatz zum Verbrennungsmotor im Leerlauf bzw. bei kurzem Stillstand keine Energie.

Nach Valentin Crastan hat ein Benzinfahrzeug einen durchschnittlichen Tank-to-Wheel-Wirkungsgrad von 20 %, womit bei einem Verbrauch von 6 Litern pro 100 km 52,6 kWh Energie aufgewendet werden müssen; die mechanische Nutzenergie beträgt dabei 10,5 kWh. Ein Elektrofahrzeug weist dagegen einen Wirkungsgrad von ca. 65 % auf, was einen Elektrizitätsverbrauch von 16 kWh/100 km ergibt. Andere Quellen geben etwa 70 bis 80 % an.

Energiespeicher

Zentraler Punkt in der Entwicklung von Elektroautos ist der , 230 kg; Stand 2017). Elektroauto-Akkus wiegen abhängig vom konkreten Modell üblicherweise zwischen 300 und 750 Kilogramm. Als ungefähre Faustrechenformel gilt, dass Elektroautos pro 100 Kilometer ca. 15 Kilowattstunden elektrischer Energie benötigen. Der hierfür nötige Akku wiegt ca. 150 kg.

Die sind der Hauptfaktor für die Fahrzeugkosten.

Lithium oder Blei oder Nickel

In der Vergangenheit nutzten die meisten Elektroautos Akkumulatortypen, wie Blei- oder Nickel-Cadmium-Akkus, die lediglich für einen Betrieb von etwa einer Stunde mit Höchstgeschwindigkeit reichten oder mit denen mit einer Ladung 40 bis 130 Kilometer zurückgelegt werden konnten. Bleiakkumulatoren, besonders wenn sie auf hohe Zyklenfestigkeit ausgelegt sind, haben eine geringe Energiedichte ? sie sind sehr schwer für den gebotenen Energieinhalt. Auch begrenzt die häufig geringere Zyklenfestigkeit und Lebensdauer ihren Einsatz, sodass sie bei neueren Entwicklungen praktisch nicht mehr eingesetzt werden. Sie werden nach wie vor in kleineren Elektrofahrzeugen und in der Industrie verwendet, etwa in en (Gabelstapler).

Reichweiten von 300 km bis 500 km und mehr sind mit Akkumulatoren auf Lithiumbasis (zum Beispiel Lithium-Ionen-, Lithium-Eisenphosphat- und Lithium-Polymer-Akkumulatoren) möglich und werden auch realisiert (etwa bei , , Chevrolet Bolt, ). Diese Akkumulatorentypen haben eine vergleichsweise hohe gewichtsbezogene Energiedichte. Auch Hochtemperaturakkus werden eingesetzt, beispielsweise die Zebra-Batterie. Bei einigen Fahrzeugen, die zuvor Blei- oder Nickel-Cadmium-Akkumulatoren fuhren, wurden diese gegen Lithium-Ionen-Akkumulatoren ausgetauscht. So konnte ein Vielfaches der ursprünglichen Reichweite erzielt werden.

Bei NiCd-, NiMH- und Bleiakkusätzen müssen nur Teilblöcke aus mehreren Zellen überwacht werden. Lithium-Akkumulatoren brauchen komplexe elektronische Batteriemanagementsysteme (BMS), Schutzschaltungen und Balancer, weil sie bei Überladung und Tiefentladung schnell ausfallen. Damit beim Defekt einer einzelnen Zelle nicht das gesamte Akkusystem erneuert werden muss, kann dieses für den Einzelzellentausch ausgelegt sein.

Batteriekapazität

Die Kapazität (technisch Energieinhalt) der Antriebsbatterie ist eine der wichtigsten bestimmenden Größen für die Nutzbarkeit und Wirtschaftlichkeit von Elektroautos. Es lassen sich zwei gegenläufige Strategien für Akkumulatorengröße ausmachen.
  • Steigerung der Akkumulatorengröße: Dadurch wird eine sehr große Reichweite ohne Zwischenaufladung möglich und die Lebensdauer der Batterie verlängert sich. Der Akku wird sowohl in seiner Kapazität als auch in der Leistungsentnahme weniger belastet und kann Zyklenzahlen erreichen, die der Lebensdauer des gesamten Fahrzeugs entsprechen. Hingegen steigen Fahrzeuggewicht und Investitionskosten stark an. Vor allem Letzteres lässt sich teilweise über Einsparungseffekte aus der Serienfertigung und technischen Weiterentwicklung ausgleichen. Große Akkus für Elektroautos speichern derzeit (2018) eine Energie um die 100 kWh, was bei einem Fahrzeug-Verbrauch von 15 kWh bis 25 kWh pro 100 km für bis über 600 km Reichweite ausreicht.
  • Nutzung einer vergleichsweise geringen Akkugröße: Vorteile sind das reduzierte Fahrzeuggewicht und auch sehr viel geringere Anschaffungskosten. Dieses Konzept setzt jedoch eine engmaschige leistungsfähige Ladeinfrastruktur zum Beispiel auf Parkplätzen voraus (siehe Ladestation (Elektrofahrzeug)). Die Akkus selbst werden im Betrieb stark belastet und verschleißen somit schneller. Beispiele hierfür sind der Streetscooter, Renault Twizy, e.GO Life.

Temperaturabhängigkeit von Akkusystemen

Allen Akkusystemen ist gemein, dass sich bei tieferen Temperaturen (unterhalb ca. 10 °C) die Leistungsabgabe verringert, da die Beweglichkeit der Ladungsträger abnimmt. Einige Akkumulatorensysteme (NiMh, Lithium-Polymer) können unterhalb von ca. ?20 °C einfrieren. Die entnehmbare Kapazität wird von der Temperatur jedoch kaum beeinflusst, wenn die geringere Strombelastbarkeit technisch berücksichtigt wird, in dem das BMS die Leistungsabgabe und den Motorstrom begrenzt. Durch die inneren Verluste erwärmt sich die Antriebsbatterie im Betrieb. Hohe Temperaturen hingegen (oberhalb ca. 30 °C) begünstigen durch die Beweglichkeit der Ladungsträger zwar die Leistungsabgabe, sind aber ungünstig für die inneren Verluste und die kalendarische Alterung. Um derartige Einschränkungen zu vermeiden, temperieren einige Hersteller ihre Akkusysteme. Dies kann eine Heizung für kalte Jahreszeiten beinhalten, aber auch eine Kühlung. Oft kommen elektrische Heizmatten und en zum Einsatz. Einige Hersteller nutzen auch Flüssigkeiten als Heiz- bzw. Kühlmedium.

Eine Ausnahme sind Hochtemperatursysteme (zum Beispiel Zebra-Batterie), die zwar von äußeren Temperaturen unabhängig sind, jedoch zusätzlich Energie für ihre Temperaturerhaltung benötigen.

Haltbarkeit der Akkusysteme

Grundsätzlich werden bei der Alterung zwei verschiedene Aspekte unterschieden. Die Kalendarische Alterung beschreibt die (Degradation) auch ohne Nutzung, beschleunigt oft durch ungünstige Temperaturen. Die Zyklenhaltbarkeit hingegen ist abhängig von der Anzahl der Lade- und Entladezyklen bis zum Eintreten einer definierten Kapazitätsverringerung gegenüber der Ausgangskapazität. Auch Ladeverfahren und Ladestromstärken und natürlich der Akkutyp selbst sind Einflussgrößen.

Mit Stand 2019 erreichen Batteriepacks von E-Autos mindestens 1500 bis 3000 Ladezyklen, bis die Ladekapazität auf 80 % abgefallen ist. Damit kommt ein E-Auto mit 450 km Reichweite selbst unter konservativen Annahmen mindestens 450.000 km weit, bis die Batterie getauscht werden muss, im optimistischen Fall sind sogar 1,35 Mio. km möglich. Eine weitere Erhöhung der Zyklenzahl wird erwartet. kann mit Strömen von 50?100 A normal geladen werden).

Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren erreichen nach Herstellerangaben mehr als 5000 Zyklen bei jeweiliger Entladetiefe von 70 %.

Eine Studie aus dem Jahr 2013

Bezüglich der Akku-Haltbarkeit gibt zum Beispiel Tesla (für das Model S) acht Jahre Garantie mit unbegrenzter Laufleistung für seine 85-kWh-Akkus.

Batteriemanagementsysteme (BMS)

Für die Akkumulatoren werden elektronische Schaltungen, sog. der Akkuzellen und kritische Temperaturzustände. Im Idealfall ermöglichen hochwertige BMS die Überwachung jeder einzelnen Zelle und erlauben es zu reagieren, bevor es zu einem Ausfall oder einer Schädigung der Zelle bzw. des gesamten Batteriemodules kommt. Statusinformation können für Diagnose- und Wartungszwecke auch abgespeichert und ausgelesen werden.

Kondensatoren

Es gibt seit einigen Jahren Versuche, en sind notwendig, da sonst nur ein kleiner Teil der gespeicherten Energie genutzt werden kann.

Ladestandards

Obwohl alle Ladesysteme auf der Norm IEC 62196 aufbauen, existieren bei Ladesteckern unterschiedliche Typen, die speziell für Elektrofahrzeuge geschaffen wurden. Die zur Verfügung stehenden Ladeoptionen sind hersteller- und modellabhängig, einige Optionen sind nur gegen Aufpreis erhältlich.
  • Praktisch alle Fahrzeuge sind teils mit Adapterkabel an normalen 230-Volt-Haushalts-Schuko-Steckdosen aufladbar, was jedoch aufgrund der begrenzten Leistungsfähigkeit mit erheblichen Ladezeiten verbunden sein kann. Daneben sind auch CEE-Drehstromanschlüsse fahrzeugabhängig und teilweise mit Adaptern nutzbar.
  • Der Typ-2-Stecker (?Mennekes?-Stecker) ist der EU-Standard für den Anschluss an Ladestellen mit Wechsel- oder Drehstrom bis 43 kW. Er ist gemeinsam mit dem Combo-2-Stecker europäischer Standard und bei öffentlichen Ladesäulen in Deutschland über die Ladesäulenverordnung seit 2016 vorgeschrieben. Beim Wechselstromladen steuert ein im Fahrzeug eingebautes Ladegerät den Ladevorgang. Sofern die Ladestelle genügend Leistung abgeben kann, wird die maximale Leistungsaufnahme und die Möglichkeit des ein- oder mehrphasigen Ladens, sowie die daraus resultierende Ladezeit vom Fahrzeug bestimmt.
  • Das Combined Charging System (CCS) erweitert den Typ 2 zum Combo-2-Stecker mit zusätzlichen Kontakten um die Möglichkeit der Gleichstromladung.
  • Das CHAdeMO-System für Gleichstromladung bis 50 kW ist ebenfalls genormt und wird vor allem von japanischen Automobilherstellern genutzt. Auch in Europa wurden Ladesäulen errichtet.
  • Tesla baut mit seinem Supercharger-System ein es System mit bis zu 135 kW für seine Fahrzeuge auf.

Weitere Varianten sind im Artikel Ladestation (Elektrofahrzeug) aufgeführt.

'''Beispiel Tesla:''' Die (europäischen) Autos von Tesla Motors können an einer herkömmlichen Haushaltssteckdose geladen werden, was jedoch wegen der geringen Stromstärke relativ lange dauert. Außerdem können sie jede normale Typ-2-Ladestation nutzen. Das dreiphasige Ladegerät im Fahrzeug kann dabei bis zu 16,5 kW umsetzen. Für die öffentliche Gleichstromladung wird ein CHAdeMO-Adapter angeboten. Tesla betreibt daneben ein eigenes, nur für seine Fahrzeuge zugängliches, Ladenetz. An den sogenannten Superchargern mit modifiziertem Typ-2-Stecker und bis zu 135 kW Leistung,

Das Recycling von ausgedienten eingesetzt. Die Produktionsverfahren der Automobilhersteller mit ihrem Kostensenkungspotential können so auch andere Bereiche der Energiewirtschaft beeinflussen.

In einer Studie für die Europäische Umweltagentur aus dem Jahr 2016 geben das und das Forschungsunternehmen Transport & Mobility Leuven an, dass zur Herstellung eines Elektroautos 70 Prozent mehr Energie verbraucht wird als bei der Herstellung eines konventionellen Fahrzeugs, während der Energiebedarf im Betrieb viel geringer sei.

Beim Recycling der Auto-Akkus gibt es unterschiedliche Ansätze wie das Einschmelzen oder das mechanische Aufbereiten. Bei letzterem Verfahren sei aktuell eine stoffliche Recycling-Quote von über 90 % möglich, wobei dadurch der CO2-Fußabdruck der Herstellung um bis zu 40 % reduziert werden könne.

Die Verwertung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) aus Altfahrzeugen wird innerhalb der durch die Richtlinien 2000 / 53 / EC und 2006 / 66 / EC geregelt. Erstere befasst sich mit der Verwertung von Fahrzeugen am Ende ihres Lebenszyklus. Für Teile mit erhöhtem Gefährdungspotenzial wie der Batterie eines E-Fahrzeugs ist der Ausbau und eine getrennte Handhabung vorgeschrieben. Diese wird in der Batterierichtlinie 2006 / 66 / EC reglementiert, welche eine erweiterte Herstellerhaftung für Batterieproduzenten vorsieht. Diese müssen für alle Kosten des Sammel-, Aufbereitungs- und Recyclingsystems aufkommen. Fahrzeugbatterien werden darin als Industriebatterien geführt. In Bezug auf das Recyclingverfahren fallen LIB unter die Kategorie "sonstige Batterien", für die lediglich ein Recyclinganteil von 50 % des durchschnittlichen Gewichts gilt.

Für das Recycling beschädigter E-Auto-Akkus, beispielsweise hervorgerufen durch Verkehrsunfälle, fehlen hingegen noch technisch und rechtlich klare Vorgaben.

In einer Studie des aus dem Jahre 2020 wird der voraussichtliche Ertrag bei der Demontage auf 210 bis 240 Euro pro Tonne Batterien geschätzt. Die Hälfte des Ertrags entfalle auf Aluminium, ein Viertel auf Stahl und ein weiteres Viertel auf Kupfer. Das eigentliche Zellrecycling sei jedoch deutlich komplexer und es waren hierfür noch keine genauen Zahlen verfügbar. Zusätzlich werde das Problem erschwert durch die unterschiedlichen Bauweisen der Batterien. Ebenso unsicher sei die Umweltbewertung des Recyclingprozesses, lediglich Labordaten sprächen für eine Treibhausgasreduzierung.
Vorhandene Anlagen in Europa

10.000 Tonnen pro Jahr sämtlicher Arten von Lithium-Ionen-Batterien kann die Anlage der Firma Redux in Bremerhaven bearbeiten.

Direkte Fahrzeugemissionen

Reine Elektroautos sind emissionsfreie Fahrzeuge. Sie stoßen keine Abgase aus und werden dadurch in der jeweils höchsten CO<sub>2</sub>-Effizienzklasse eingeordnet. Diese Bewertung vergleicht die Fahrzeuge nur abhängig vom Gewicht und den Emissionen im laufenden Betrieb.

Energieverbrauch Quelle-Rad (well-to-wheel)

(Eine Betrachtung nur auf die Fahrzeugtechnik bezogen (tank-to-wheel) erfolgt im Abschnitt Verbrauch und Wirkungsgrad.)

Wie beim Energieverbrauch sind genau die Betrachtungsgrenzen zu beachten und die Primärenergiefaktoren einzubeziehen. Diese können je nach Betrachtungsjahr, Ermittlungsverfahren, Stromanbieter, Land und weiteren Faktoren schwanken und ändern sich durch Veränderungen im Strommarkt zum Teil sehr dynamisch. Verschiedene Normen und Institutionen verwenden verschiedene Faktoren und nutzen abweichende Berechnungsverfahren. Der Umbau der Infrastruktur bringt ebenfalls CO2-Emissionen mit sich, doch kann die Nutzung von Elektroautos den Treibhauseffekt reduzieren.

Neuere externe Untersuchungen kommen zu dem Schluss, dass sich die Herkunft des Stroms, mit dem die Batterien geladen werden, zu mehr als zwei Dritteln in der Ökorechnung niederschlägt. zu Grunde, so kommt man bei Ottomotoren auf einen Primärenergiefaktor von 3,58 bei einer Betrachtung von Well-to-Wheel. Dieselmotoren schneiden dabei mit einem Primärenergiefaktor von 2,97 (PKW) bzw. 2,71 (NFZ) etwas besser aber immer noch schlechter als Elektrofahrzeuge ab.

Vergleich Brennstoffzellenfahrzeug

Auch Brennstoffzellenfahrzeuge besitzen einen geringeren Gesamtwirkungsgrad als reine Elektrofahrzeuge. Diese benötigen zum Beispiel zusätzlich einen Wasserstoffspeicher. Die Gewinnung des Wasserstoffes und die Speicherung (bis 700 bar Kompression oder Verflüssigung bis ca. ?253 °C) ist sehr energieaufwendig. Wird der Wasserstoff aus regenerativen Energien durch Elektrolyse erzeugt, betragen die addierten Verluste aus Elektrolyse und Kompression auf 700 bar 35 %. ergeben sich Verluste von etwa 61 % auf dem Weg vom Stromerzeuger bis zum Antriebsmotor im Fahrzeug. Für denselben Weg betragen die Lade- und Entladeverluste eines Lithium-Ionen-Akkumulators nur 10 bis 20 %.

Wirtschaftlichkeit

In einem Vergleichstest des ADAC im Oktober 2018 waren etwa die Hälfte der Elektroautos in der Gesamtkostenbetrachtung günstiger als vergleichbare Autos mit Benzin- oder Dieselmotor.

Lebensdauer

Die Lebensdauer von Elektrofahrzeugen, inklusive des Akkus, soll weit über der von Verbrennerfahrzeugen liegen. Es gibt Berichte, die von über 800.000 km Lebensdauer sprechen.

Verbrauch auf 100 km

Um 100 km zu fahren musste bei einem im Januar 2020 veröffentlichten ADAC EcoTest für die getesteten PKWs zwischen 14,7 kWh und 27,6 kWh Strom genutzt werden.

Energiekosten

Elektrofahrzeuge weisen durch den um mehr als Faktor drei energieeffizienteren Antriebsstrang einen deutlich niedrigeren Energieverbrauch auf als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Bei einem Treibstoffverbrauch von 6 Litern und einem : ''Elektrische Energieversorgung 2.'' Berlin/Heidelberg 2012, S. 57 f.</ref>

Ergebnisse von Verbrauchsmessungen an Elektrofahrzeugen berücksichtigen manchmal nur den Verbrauch während der Fahrt, nicht aber die Verluste, die beim Laden der Antriebsakkumulatoren entstehen und zwischen 10 und 20 % betragen (s. Energieverbrauch). Ausgehend von den günstigeren 10 %, benötigt der elektrische Tankvorgang rund 17,8 kWh, um den Akku mit 16 kWh zu füllen. Bei einem durchschnittlichen Strompreis für Haushalte von 0,29 ?/kWh

An einigen Ladesäulen kann das Aufladen auch mehr kosten. Die Tarifstruktur ist zumindest in Europa nicht einheitlich. ''Die Zeit'' kam 2017 in einer Beispielrechnung auf Kosten von 7,25 ? pro 100 km an einer Schnellladesäule ? errechnet für Fahrzeuge mit einem Strombedarf von nur knapp 13 kWh pro 100 km.

Kostenloses Aufladen

An sehr vielen Ladestationen kann bislang Strom für Elektroautos kostenlos geladen werden z. B. bei Lidl, Aldi, Kaufland, Ikea usw.

Anschaffungskosten

Dem stehen höhere Anschaffungskosten von Elektrofahrzeugen gegenüber, an denen sowohl die geringer gefertigten Stückzahlen als auch die Akkumulatoren ihren Anteil haben. Durch höhere Stückzahlen sinken die Anschaffungskosten von Elektroautos stetig. Zudem erfolgt meist eine Subventionierung der Anschaffungskosten. In Deutschland sind das seit Juli 2020 9000 Euro pro Fahrzeug. Weiter gibt es steuerliche Anreize vom Staat. Das chinesische SUV . Dieses Elektroauto ist nach Abzug der Subvention ab 13.000 Euro erhältlich.

Mietakku

Renault u. a. bietet für die Akkus Mietmodelle an. Damit soll den Kunden das Risiko und vor allem die Angst vor frühzeitig verschleißenden Energiespeichern genommen werden. Außerdem wird der Kaufpreis des Fahrzeugs reduziert, jedoch bewegen sich bei höheren Grundinvestitionen die kilometerabhängigen Mietpreise oft in den gleichen Größenordnungen wie die Kraftstoffkosten vergleichbarer Modelle. Seit 2013 z. B. kann man die Antriebsbatterie des Nissan Leaf ab 79 ?/Monat mieten. Das entspricht 9,48 ? / 100 km bei einer Fahrleistung von 10.000 km pro Jahr.

Reparatur- und Wartungskosten

Die Reparatur- und Wartungskosten von Elektroautos liegen deutlich unter den entsprechenden Kosten bei Autos mit Verbrennungsmotor, weil Elektroautos wesentlich einfacher aufgebaut sind und beispielsweise keinen Auspuff-, Motoröl-, Zündkerzen- oder Keilriemenwechsel benötigen.

Versicherungskosten

Die für die Haftpflichtversicherung und Kaskoversicherung eines Elektroautos unterscheiden in Deutschland derzeit nicht wesentlich von denen eines vergleichbaren Verbrennerfahrzeugs.

In einigen Ländern entfallen bestimmte Steueranteile bei der Versicherung, beispielsweise in Österreich die motorbezogene Versicherungssteuer.

Gesamtkosten

Die Hauptgründe, warum Elektroautos günstiger als vergleichbare Benziner oder Diesel sind, sind weniger Bauteile, weniger Verschleiß, günstigere Unterhaltskosten, geringerer Wertverlust und hohe Subventionen.

Im Januar 2017 legte ein ADAC-Kostenvergleich dar, dass fünf in Deutschland erhältliche reine Elektroautos in der Gesamtkostenbetrachtung günstiger sind als vergleichbare Autos mit konventionellem Antrieb. In die Berechnung gingen ein: Anschaffungspreis, Wertverlust, Kraftstoff- beziehungsweise Stromkosten, Werkstatt- und Reifenkosten sowie Steuern und Versicherung bei einer Haltedauer von fünf Jahren. Auch die in Deutschland erhältliche Kaufprämie wurde mit eingerechnet. Es wurden unterschiedliche Kilometerleistungen durchgerechnet.

In einem Vergleichstest des ADAC im Oktober 2018 waren etwa die Hälfte der Elektroautos in der Gesamtkostenbetrachtung günstiger als vergleichbare Autos mit Benzin- oder Dieselmotor.

Im Januar 2020 veröffentlicht das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) eine Studie die besagt, dass schon heute bestimmte E-Fahrzeuge unter der Gesamtkostenbetrachtung günstiger sind. Und in den nächsten 5 bis 10 Jahren würden E-Fahrzeuge einen größeren Kostenvorteil zu ihren konventionellen Partnern haben. Hauptgründe für diesen Optimismus sind die sinkenden Kosten der Akkumulatorenherstellung, der voraussichtlich billiger werdende Strom nach 2020 und der Preisanstieg von Öl, da dieser Rohstoff immer knapper wird.

Der ADAC stellte in einem Vergleichstest vom Juli 2020 fest, dass viele Elektroautos bei den Gesamtkosten deutlich günstiger als vergleichbare Diesel und Benziner sind. Zu sinkenden Grundpreisen für Elektroautos kommt seit Juli 2020 in Deutschland eine erhöhte Kaufprämie von 9000 Euro dazu (6000 Euro vom Staat, 3000 Euro vom Hersteller). Zudem haben Elektroautos deutlich niedrigere Energie- und Wartungskosten. Bei den Kosten wurden berücksichtigt: Versicherung, Kfz-Steuer, Ausgaben für Wartung und Reparaturen, Reifenverschleiß, Kraftstoff bzw. Stromkosten, eine Pauschale für die Wagenwäsche bzw. Wagenpflege, sowie der Wertverlust des Fahrzeugs. Letzterer spielte eine große Rolle.

Wirtschaftlichkeit und Garantie

Die Wirtschaftlichkeit des Elektroautos hängt von der Haltbarkeit ab. Der Großteil eines Elektroautos ist identisch mit Autos mit Verbrennungsmotoren. Während die Haltbarkeit von Autos mit Verbrennungsmotoren durch die Lebensdauer der Motoren limitiert werden, so wird die Haltbarkeit von Elektroautos durch die Haltbarkeit der Antriebsbatterie limitiert. Dabei fällt eine Antriebsbatterie in der Regel nicht plötzlich aus, sondern verliert kontinuierlich über die Zeit und Ladezyklen an Kapazität. Die Hersteller geben daher in der Regel eine Garantie von 60?75 % der initialen maximalen Kapazität über einen Zeitraum von 5 bis 8 Jahren oder einer Laufleistung von 100.000 km und mehr.

Die ersten Erfahrungsberichte deuten allerdings darauf hin, dass es nur sehr wenig Garantiefälle gibt, und die Antriebsbatterien deutlich länger halten.

Energiewirtschaftliche Aspekte und Elektromobilität

Elektromobilität ist ein politisches Schlagwort, das vor dem Hintergrund der Nutzung von Elektrofahrzeugen für den Personen- und Güterverkehr sowie der Bereitstellung der zum Aufladen am Stromnetz benötigten Infrastruktur genutzt wird. Das Wort Elektromobilität ist auch ein Sammelbegriff für die Besonderheiten sowie alternative Fahrzeug- und Verkehrskonzepte, aber auch Einschränkungen, die bei Elektrofahrzeugen im Alltag auftreten.

Weltweit gibt es einige Orte, in denen Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren nicht zugelassen sind und die oft als autofrei bezeichnet werden. Dazu zählen beispielsweise verschiedene schweizerische Orte. Zugelassen sind dort häufig nur Elektrofahrzeuge. Von diesen zumeist kleinen und schmalen Elektrofahrzeugen sind jedoch viele unterwegs, für Handwerker, als Lieferfahrzeuge, als Taxis oder Hotelzubringer. Auch auf den deutschen Nordsee-Inseln Helgoland, Juist und Wangerooge besteht gemäß StVO ein grundsätzliches Fahrzeugverbot. Die wenigen Fahrzeuge, die auf den Inseln verkehren dürfen, sind überwiegend Elektrofahrzeuge.

Energiebedarf: Anteil am Gesamtstromverbrauch

In Deutschland werden bis 2030 10 Millionen E-Fahrzeuge auf deutschen Straßen prognostiziert, was die Stromnachfrage um 3?4,5 % steigern würde. Im Falle von einer Million Elektroautos, was einem Anteil von etwa 2 % aller Fahrzeuge entspricht, sind rund 3 TWh an elektrischer Energie aufzubringen, was einem halben Prozent des derzeitigen deutschen Strombedarfs entspricht. Der gesamte, deutschlandweite elektrobetriebene und Fernverkehr benötigt rund 15 TWh Strom pro Jahr, entsprechend knapp 3 % des Bruttostromverbrauchs.
! Änderung
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| 1. Januar 2008 || align="right"|1.436 ||
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| 1. Januar 2009 || align="right"|1.452 || align="right"| +1,1 %
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| 1. Januar 2010 || align="right"|1.588 || align="right"| +9,4 %
|-
| 1. Januar 2011 || align="right"|2.307 || align="right"| +45,3 %
|-
| 1. Januar 2012 || align="right"|4.541 || align="right"| +96,8 %
|-
| 1. Januar 2013 || align="right"|7.114 || align="right"| +56,7 %
|-
| 1. Januar 2014 || align="right"|12.156 || align="right"| +70,9 %
|-
| 1. Januar 2015 || align="right"|18.948 || align="right"| +55,9 %
|-
| 1. Januar 2016 || align="right"|25.502 || align="right"| +34,6 %
|-
| 1. Januar 2017 || align="right"|34.022 || align="right"| +33,4 %
|-
| 1. Januar 2018 || align="right"|53.861 || align="right"| +58,3 %
|-
| 1. Januar 2019 || align="right"|83.175 || align="right"| +54,4 %
|-
| 1. Januar 2020 || align="right"|136.617 || align="right"| +64,3 %
|-
| 1. Januar 2021 || align="right"|309.083 || align="right"| +126,2 %
|-
|}

Grafische Darstellung der Bestandsentwicklung

Neuzulassungen

Die Neuzulassungen elektrischer Pkw haben sich wie folgt entwickelt:

{{Balkendiagramm
| caption = Elektroauto-Neuzulassungen (ohne Hybride) in Deutschland
| left1 = Quartal
| right1 = Stück
| bars =

}}

<ref name="Crastan S57">
Valentin Crastan: ''Elektrische Energieversorgung 2.'' Berlin/Heidelberg 2012, S. 57.
</ref>
<ref name="Elektra S91">
ELEKTRA: Entwicklung von Szenarien der Verbreitung von Pkw mit teil- und voll-elektrifiziertem Antriebsstrang unter verschiedenen politischen Rahmenbedingungen; Projektnummer 816074; Auftragnehmer: Technische Universität Wien, Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft; Wien, 31. August 2009; Seite 91 ff. eeg.tuwien.ac.at (PDF).
</ref>
<ref name="DLR 11">
DLR-Vortrag: Batterie oder Brennstoffzelle ? was bewegt uns in Zukunft? K. Andreas Friedrich; Institut für Technische Thermodynamik; Pfaffenwaldring 38?40, Stuttgart; Chart 11 dlr.de (PDF)
</ref>
</references>