Ladeverluste beim Elektroauto: der versteckte Unterschied, den Sie kennen sollten

Die Wallbox meldet 44 kWh, während die Fahrzeug-App vermuten lässt, dass nur 40 kWh im Akku angekommen sind. Scheinbar fehlen also 4 kWh. Doch wo ist diese Energie geblieben?

Diese Frage taucht häufig auf, sobald Fahrerinnen und Fahrer beginnen, einzelne Ladevorgänge genauer zu beobachten. Schnell entsteht der Verdacht, der Stromzähler messe falsch, die Wallbox verschwende Energie oder mit der Batterie stimme etwas nicht. In den meisten Fällen ist die Differenz jedoch eine normale Folge des Ladeprozesses.

Der Strom fließt nicht direkt vom Zähler in die Batteriezellen. Zunächst durchläuft die Energie die elektrische Anlage des Gebäudes, die Wallbox, das Ladekabel, die Leistungselektronik und verschiedene Steuerungssysteme des Fahrzeugs. Ein Teil wird dabei in Wärme umgewandelt. Ein anderer Teil versorgt Systeme, die Kommunikation, Sicherheit und Batterietemperatur regeln.

Hinzu kommt ein oft unterschätzter Punkt: Die Prozentanzeige im Fahrzeug ist kein präziser Energiezähler. Der angezeigte Ladezustand wird vom Battery Management System, kurz BMS, berechnet und kann nicht immer exakt in gespeicherte Kilowattstunden umgerechnet werden.

Um Ladeverluste beim Elektroauto richtig einzuordnen, müssen deshalb zwei Effekte unterschieden werden:

• Energie, die während des Ladens tatsächlich verbraucht oder in Wärme umgewandelt wird;

• eine scheinbare Differenz, die durch Schätzwerte, Rundungen oder unterschiedliche Messpunkte entsteht.

Wird der gesamte Weg vom Stromnetz bis in den Akku betrachtet, wirken die vermeintlich verschwundenen Kilowattstunden deutlich weniger rätselhaft.

Bezogene und gespeicherte Energie: Warum die Werte nicht übereinstimmen

Was der Stromzähler während des Ladevorgangs erfasst

Der Stromzähler misst die Energie, die aus dem Netz bezogen wird.

Wird der allgemeine Haushaltszähler betrachtet, umfasst die Messung nicht nur das Elektroauto. Auch Kühlschrank, Beleuchtung, Wärmepumpe, Durchlauferhitzer, Herd, Heizung, Heimspeicher und andere Verbraucher fließen in denselben Wert ein.

Ein separater Zähler im Ladestromkreis grenzt den Messbereich genauer ein. Je nach Einbauort kann er die Energie erfassen, die zur Wallbox gelangt, oder jene, die von der Wallbox an das Fahrzeug abgegeben wird.

In beiden Fällen findet die Messung normalerweise statt, bevor die Energie den Akku erreicht.

Die erfassten Kilowattstunden können deshalb auch Energie enthalten, die später:

• in Leitungen verloren geht;

• von der Wallbox selbst verbraucht wird;

• bei der Stromumwandlung in Wärme übergeht;

• Steuergeräte des Fahrzeugs versorgt;

• zum Erwärmen oder Kühlen der Batterie dient;

• innerhalb der Zellen dissipiert wird.

Der Stromzähler unterscheidet nicht zwischen gespeicherter Energie und dem Verbrauch der beteiligten Systeme. Er misst schlicht den gesamten Bezug am jeweiligen Messpunkt.

Welche Wallbox-Leistung sinnvoll ist, hängt daher nicht nur vom Fahrzeug, sondern auch vom Hausanschluss, den übrigen Verbrauchern und der verfügbaren Anschlussleistung ab.

Was die Prozentanzeige des Akkus tatsächlich bedeutet

Die im Akku gespeicherte Energie steht am Ende des gesamten Prozesses. Sie ist der Anteil, der später für den Antrieb und die elektrischen Systeme des Fahrzeugs zur Verfügung steht.

Die meisten Elektroautos zeigen diesen Energieinhalt jedoch nicht direkt in kWh an. Stattdessen erscheint ein Ladezustand von beispielsweise 40, 65 oder 80 Prozent.

Dieser State of Charge, kurz SoC, wird vom BMS anhand verschiedener Informationen geschätzt:

• Zellspannungen;

• ein- und ausgehende Ströme;

• Batterietemperatur;

• bisheriges Nutzungsverhalten;

• Alterungszustand;

• interne Rechenmodelle des Herstellers.

Bevor der Wert im Fahrzeug oder in der App erscheint, wird er vereinfacht und gerundet.

Steigt der Ladezustand von 40 auf 60 Prozent, beweist dies deshalb nicht, dass exakt 20 Prozent der angegebenen Batteriekapazität gespeichert wurden. Als Näherung ist die Rechnung hilfreich, als präzise Energiemessung reicht sie nicht aus.

Die Energiebilanz vom Netz bis zum Akku

Der Ladevorgang lässt sich vereinfacht mit folgender Beziehung beschreiben:

Aus dem Netz bezogene Energie = im Akku gespeicherte Energie + während des Ladens verbrauchte oder dissipierte Energie

Misst die Wallbox 40 kWh und speichert der Akku davon 36 kWh, beträgt der Gesamtwirkungsgrad 90 Prozent.

Die übrigen 4 kWh sind nicht verschwunden. Sie wurden in Wärme umgewandelt oder von den Systemen genutzt, die den Ladevorgang ermöglichen.

Auch der Messpunkt beeinflusst das Ergebnis.

Ein Zähler im Zählerschrank kann beispielsweise die Leitungsverluste bis zur Garage einschließen. Der interne Zähler der Wallbox erfasst diese möglicherweise nicht. Zwei scheinbar identische Messungen können deshalb unterschiedliche Verlustwerte ergeben, obwohl beide korrekt sind.

Reale Ladeverluste und nur rechnerisch fehlende Kilowattstunden

Nicht jede Differenz zwischen Stromzähler und Akku entspricht einem physikalischen Verlust.

Angenommen, ein Fahrzeug wird mit einer 60-kWh-Batterie beworben. Der Ladezustand steigt von 20 auf 70 Prozent. Rechnerisch wären damit 30 kWh hinzugekommen. Die Wallbox zeigt jedoch 35 kWh an, sodass eine Differenz von 5 kWh entsteht.

Diese Berechnung kann aus mehreren Gründen ungenau sein:

• 60 kWh können die Bruttokapazität bezeichnen;

• die nutzbare Kapazität kann geringer sein;

• die Batterie kann bereits gealtert sein;

• die angezeigten Prozentwerte sind gerundet;

• während des Ladens lief die Innenraumklimatisierung;

• die Fahrzeug-App hat sich noch nicht aktualisiert.

Der beobachtete Unterschied kann daher sowohl reale Verluste als auch Messunsicherheiten enthalten. Bevor eine Störung vermutet wird, müssen beide Anteile voneinander getrennt werden.

Wo wird die Energie beim Laden eines Elektroautos verbraucht?

Verluste in der Leitung zwischen Zähler und Wallbox

Jeder elektrische Leiter besitzt einen Widerstand. Fließt Strom durch die Leitung, wird ein kleiner Teil der Energie durch den Joule-Effekt in Wärme umgewandelt.

Die Höhe dieser Leitungsverluste hängt unter anderem ab von:

• Leitungslänge;

• Leiterquerschnitt;

• Stromstärke;

• Leitermaterial;

• Temperatur;

• Qualität der Anschlüsse.

Eine lange oder zu knapp dimensionierte Leitung besitzt einen höheren Widerstand als eine kurze, fachgerecht ausgelegte Zuleitung. Mit steigender Stromstärke nehmen die resistiven Verluste ebenfalls zu.

In einer ordnungsgemäß geplanten Anlage sollte dieser Anteil begrenzt bleiben. Er kann jedoch relevanter werden, wenn die Wallbox weit vom Zählerschrank entfernt ist, etwa in einer Tiefgarage oder bei einem separaten Stellplatz.

Eine ungewöhnlich starke Erwärmung von Leitungen, Klemmen oder Schutzorganen ist nicht nur ein Effizienzproblem. Sie kann auf einen elektrischen Fehler hinweisen und sollte von einem eingetragenen Elektrofachbetrieb geprüft werden.

Der VDE empfiehlt, bestehende Anlagen vor dem regelmäßigen Laden eines Elektrofahrzeugs überprüfen zu lassen. Gerade ältere Installationen wurden häufig nicht für eine mehrstündige, dauerhaft hohe Belastung ausgelegt.

Spannungsfall und tatsächlich verfügbare Ladeleistung

Der Spannungsfall ist eine direkte Folge des elektrischen Widerstands.

An der Wallbox kann eine etwas geringere Spannung anliegen als am Ausgangspunkt der Leitung. Ein Teil der Differenz wird als Wärme abgegeben.

Ein begrenzter Spannungsfall ist normal und wird bei der Planung berücksichtigt. Problematisch wird er, wenn er deutlich zu hoch ist, Bauteile übermäßig erwärmt oder den Ladebetrieb beeinträchtigt.

Auch die tatsächliche Ladeleistung verändert sich.

Bei 230 V und 16 A beträgt die theoretische einphasige Leistung rund 3,7 kW. Sinkt die Spannung, fällt auch die abgegebene Leistung etwas geringer aus. Der Ladevorgang dauert länger, wodurch Steuergeräte und andere Nebenverbraucher länger aktiv bleiben.

In Deutschland ist einphasiges Laden aufgrund der Symmetrieanforderungen in der Regel nur bis 4,6 kVA zulässig. Für höhere AC-Leistungen ist üblicherweise ein dreiphasiger Anschluss vorgesehen.

Eigenverbrauch der Wallbox

Eine Wallbox ist mehr als ein einfacher Schalter. Sie enthält Elektronik für Kommunikation, Sicherheitsprüfungen, Energiemessung und – bei vernetzten Geräten – die Verbindung mit Apps oder Backend-Systemen.

Je nach Ausstattung können während des Ladens aktiv sein:

• elektronische Steuerplatinen;

• WLAN-, Ethernet- oder Mobilfunkmodule;

• RFID-Leser;

• LED-Anzeigen;

• Display;

• Energiezähler;

• Kommunikationsmodule;

• Sicherheits- und Steuereinrichtungen.

Der Eigenverbrauch fällt im Verhältnis zur übertragenen Ladeenergie meist gering aus. Befindet sich der Messpunkt jedoch vor der Wallbox, wird auch diese Energie in der Bilanz erfasst.

Davon getrennt zu betrachten ist der Standby-Verbrauch. Eine vernetzte Wallbox benötigt unter Umständen auch dann etwas Energie, wenn kein Fahrzeug lädt. Wird nicht sauber nach einzelnen Sitzungen gemessen, kann dieser Verbrauch irrtümlich dem Auto zugeordnet werden.

Eine intelligente Wallbox erleichtert die Auswertung, weil sie einzelne Ladevorgänge, Ladezeiten und Energiemengen getrennt erfassen kann.

Verluste im Ladekabel und an den Steckkontakten

Auch das Kabel zwischen Wallbox und Fahrzeug besitzt einen elektrischen Widerstand. Je länger es ist und je höher der Strom, desto mehr Energie wird in Wärme umgewandelt.

Hinzu kommen die Kontaktstellen in Steckern und Buchsen. Sind sie sauber, unbeschädigt und vollständig eingesteckt, bleibt der Übergangswiderstand gering. Verschleiß, Oxidation, Verschmutzung oder eine nicht korrekt sitzende Verbindung können ihn erhöhen.

In einer intakten Anlage ist das Ladekabel normalerweise nicht die wichtigste Verlustquelle. Eine leichte Erwärmung kann bei hoher Stromstärke normal sein. Starke, ungleichmäßige oder lokal begrenzte Hitze sollte dagegen überprüft werden.

In Europa sind Typ 2 für das AC-Laden und CCS für das DC-Schnellladen weit verbreitet. Der Daze-Leitfaden zu Ladeanschlüssen für Elektrofahrzeuge erklärt ihre technischen Unterschiede und Einsatzbereiche.

Umwandlungsverluste im On-Board-Charger

Beim AC-Laden liefert die Wallbox Wechselstrom. Die Batterie kann jedoch nur Gleichstrom speichern.

Die Umwandlung erfolgt im On-Board-Charger, also im Bordladegerät des Fahrzeugs.

Kein realer Stromrichter erreicht einen Wirkungsgrad von 100 Prozent. Ein Teil der Energie wird in folgenden Komponenten in Wärme umgewandelt:

• Leistungshalbleitern;

• Spulen und Transformatoren;

• Filtern;

• Leistungselektronik;

• Kühlsystemen.

Der Wirkungsgrad bleibt zudem nicht bei jeder Leistung gleich. Er kann beeinflusst werden durch:

• Ladeleistung;

• Spannung;

• Zahl der verwendeten Phasen;

• Temperatur;

• Konstruktion des Bordladegeräts;

• Regelstrategie des Fahrzeugs.

Das Bordladegerät zählt deshalb zu den wichtigsten Quellen für Ladeverluste beim AC-Laden. Der ADAC nennt außerdem Fahrzeugsteuergeräte und die elektrische Zuleitung als relevante Bestandteile der Gesamtverluste.

Es erklärt auch, warum eine leistungsstärkere Wallbox nicht automatisch schneller lädt. Akzeptiert das Fahrzeug AC-seitig höchstens 11 kW, kann es 22 kW nicht nutzen.

Welche Fahrzeugbegrenzungen dabei eine Rolle spielen, beschreibt der Artikel darüber, was das Laden eines Elektroautos verlangsamt.

Verbrauch von BMS und Fahrzeugsteuergeräten

Damit Energie sicher in den Akku gelangt, müssen zahlreiche Systeme des Fahrzeugs aktiv bleiben.

Das BMS überwacht unter anderem:

• Zellspannungen;

• Temperaturen;

• Ladestrom;

• Ladezustand;

• Zellbalance.

Weitere Steuergeräte kommunizieren mit der Wallbox. Schütze verbinden die Hochvoltbatterie mit dem Ladesystem, während das 12-V-Bordnetz Sensoren und elektronische Module versorgt.

Diese Verbräuche werden häufig als feste oder zusätzliche Lasten bezeichnet. Das bedeutet nicht, dass sie jederzeit exakt gleich hoch sind. Sie steigen jedoch nicht zwingend im selben Verhältnis wie die Ladeleistung.

Gerade deshalb spielt die Ladedauer eine wichtige Rolle.

Benötigt die Fahrzeugelektronik während des Ladevorgangs beispielsweise eine ähnliche Leistung, fällt ihr Gesamtverbrauch bei einer fünfzehnstündigen Sitzung deutlich höher aus als bei einer fünfstündigen.

In den vom ADAC untersuchten Fahrzeugen lag die Leistungsaufnahme der für den Ladevorgang benötigten Komponenten ungefähr zwischen 100 und 300 W. Je länger mit geringer Leistung geladen wurde, desto stärker fiel dieser Verbrauch prozentual ins Gewicht.

Energie zum Erwärmen oder Kühlen der Batterie

Lithium-Ionen-Batterien arbeiten innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs am effizientesten.

Ist die Batterie zu kalt, kann das Fahrzeug sie zunächst erwärmen, bevor eine höhere Ladeleistung zugelassen wird. Bei hoher Temperatur können Pumpen, Lüfter oder der Klimakompressor aktiviert werden.

Der Energiebedarf unterscheidet sich stark zwischen den Fahrzeugmodellen. Einige nutzen aufwendige Flüssigkeitskühlungen, andere einfachere Systeme.

Auch die Softwarestrategie ist unterschiedlich. Die Temperierung kann erfolgen:

• vor Beginn des Ladens;

• während der Ladesitzung;

• in beiden Phasen.

In Schnellladetests des ADAC lagen die fahrzeugseitigen Verluste bei warmer Batterie zwischen 1 und 4 Prozent. Bei kaltem Akku stiegen sie auf 6 bis 10 Prozent, weil Energie aus der Ladesäule zum Aufwärmen genutzt wurde und deshalb nicht im Akku gespeichert werden konnte.

Wird die Batterie bereits während der Anfahrt vorkonditioniert, wirkt der anschließende Ladevorgang effizienter. Die dafür benötigte Energie wurde jedoch vorher aus dem Akku entnommen und bleibt Teil der Gesamtbilanz.

Innenwiderstand und elektrochemische Verluste

Auch nachdem die Energie Leitung, Wallbox und Fahrzeugelektronik passiert hat, bleibt nicht alles in den Zellen verfügbar.

Batteriezellen besitzen einen Innenwiderstand. Beim Laden wird deshalb ein Teil der zugeführten Energie in Wärme umgewandelt.

Der Innenwiderstand hängt ab von:

• Zellchemie;

• Temperatur;

• Ladezustand;

• Alter der Batterie;

• Höhe des Ladestroms.

Bei niedrigen Temperaturen steigt der Innenwiderstand häufig an, sodass der Akku Energie weniger effizient aufnehmen kann. In der Nähe von 100 Prozent reduziert das Fahrzeug den Ladestrom, um die Zellen zu schützen.

Zellbalancing am Ende des Ladevorgangs

Eine Hochvoltbatterie besteht aus vielen einzelnen Zellen oder Zellgruppen. Diese altern nicht vollkommen gleichmäßig, sodass im Laufe der Zeit kleine Unterschiede bei Spannung und Kapazität entstehen können.

Das BMS überwacht diese Abweichungen und gleicht die Zellen aus, insbesondere bei einem hohen Ladezustand.

In dieser Phase kann:

• die Ladeleistung sinken;

• die Fahrzeugelektronik weiter aktiv bleiben;

• der angezeigte Ladezustand nur langsam steigen;

• wenig zusätzliche nutzbare Energie gespeichert werden;

• das Balancing fortgesetzt werden.

Das bedeutet nicht, dass das Laden bis 100 Prozent grundsätzlich ineffizient oder falsch ist. Ein Ladevorgang von 20 auf 80 Prozent sollte jedoch nicht direkt mit einem Vorgang von 70 auf 100 Prozent verglichen werden.

Warum scheinbare Ladeverluste überschätzt werden können

Brutto-, Netto- und nutzbare Batteriekapazität

Die Batteriekapazität kann auf unterschiedliche Weise angegeben werden.

Die Bruttokapazität beschreibt die theoretische Gesamtkapazität des Akkupacks. Die Netto- oder nutzbare Kapazität ist der Anteil, den das Fahrzeug tatsächlich freigibt.

Dazwischen liegen obere und untere Sicherheitspuffer. Sie verhindern, dass die Zellen regelmäßig bis an ihre physikalischen Grenzen betrieben werden.

Verfügt eine Batterie beispielsweise über 64 kWh brutto, stellt aber nur 60 kWh zur Verfügung, führt eine Berechnung mit 64 kWh zu einem falschen Ergebnis.

Für die Ermittlung der Ladeverluste sollte deshalb möglichst die aktuell nutzbare Kapazität verwendet werden, nicht einfach die prominenteste Zahl aus dem Datenblatt.

Warum der Ladezustand keine direkte Energiemessung ist

Das BMS muss komplexe elektrochemische Vorgänge in einen leicht verständlichen Prozentwert übersetzen.

Diese Schätzung ist für die Reichweitenplanung und den normalen Fahrbetrieb ausreichend. Sie ersetzt jedoch keinen präzisen Energiezähler.

Außerdem muss ein Prozentpunkt nicht über den gesamten Ladebereich exakt derselben Energiemenge entsprechen.

Im Alltag spielt dieser Unterschied kaum eine Rolle. Bei der Berechnung von Verlusten im Bereich von 5 oder 10 Prozent kann er das Ergebnis jedoch deutlich beeinflussen.

Wie Rundungen das Ergebnis verändern

Nehmen wir eine Batterie mit 60 kWh nutzbarer Kapazität.

Ein Prozentpunkt entspricht theoretisch 0,6 kWh.

Wird der Anfangswert nach unten und der Endwert nach oben gerundet, kann die kombinierte Abweichung mehr als 1 kWh betragen.

Bei einer kurzen Sitzung mit 10 kWh wären das bereits rund 10 Prozent.

Eine Messung zwischen 20 und 80 Prozent ist deshalb normalerweise aussagekräftiger als eine Messung zwischen 50 und 60 Prozent.

Alterung und aktuelle nutzbare Kapazität

Die nutzbare Kapazität eines Akkus nimmt mit der Zeit und den Ladezyklen allmählich ab.

Ein Fahrzeug, das im Neuzustand 60 kWh bereitstellte, kann nach mehreren Jahren etwas weniger nutzbare Energie besitzen.

Wird weiterhin mit dem ursprünglichen Wert gerechnet, wird die vermeintlich gespeicherte Energie falsch eingeschätzt.

Für eine grobe Beobachtung reicht eine realistische Schätzung. Eine genaue Analyse erfordert Diagnosedaten zum State of Health der Batterie.

Stromzähler, Wallbox und Fahrzeug-App messen nicht dasselbe

Die angezeigten Zahlen wirken häufig vergleichbar, beschreiben aber unterschiedliche Abschnitte des Energieflusses.

Der Hauszähler kann umfassen:

• Wallbox;

• Zuleitung;

• gesamte Haushaltslast.

Die Wallbox kann anzeigen:

• Energie am Eingang des Geräts;

• Energie am Ausgang zum Fahrzeug;

• Verbrauch einer einzelnen Ladesitzung;

• gerundete oder zusammengefasste Werte.

Die Fahrzeug-App kann darstellen:

• Ladezustand;

• geschätzte hinzugefügte Energie;

• gewonnene Reichweite;

• Verbrauch einzelner Fahrzeugsysteme;

• zeitverzögert aktualisierte Daten.

Diese Werte ohne Kenntnis ihres Messbereichs miteinander zu vergleichen, ist ein wenig so, als würde man einen Nettopreis mit einem Rechnungsendbetrag vergleichen. Beide Zahlen können stimmen, obwohl sie nicht dasselbe darstellen.

Messgenauigkeit und verzögerte Aktualisierungen

Jedes Messgerät besitzt eine bestimmte Genauigkeit, Auflösung und Aktualisierungsrate.

Ein separater Energiezähler kann detaillierte Werte liefern. Eine App zeigt eventuell nur ganze kWh oder eine Nachkommastelle an.

Vor dem Vergleich sollte deshalb geprüft werden, ob:

• die Ladesitzung vollständig beendet ist;

• die App aktualisiert wurde;

• beide Werte denselben Zeitraum abdecken;

• dieselbe Einheit verwendet wird;

• keine früheren oder späteren Verbräuche enthalten sind.

Andere Verbraucher im Haushalt

Den allgemeinen Stromzähler vor und nach dem Laden abzulesen, klingt zunächst einfach. Währenddessen verbraucht das Gebäude jedoch weiterhin Energie.

Benötigt der Haushalt während einer achtstündigen Sitzung durchschnittlich zusätzlich 300 W, erfasst der Zähler weitere 2,4 kWh, die nichts mit dem Fahrzeug zu tun haben.

Diese Energie kann unter anderem stammen von:

• Kühlschrank;

• Router;

• Beleuchtung;

• Wärmepumpe;

• Warmwasserbereitung;

• Herd und Backofen;

• Batteriespeicher;

• Geräten im Standby.

Ein separater Zähler im Ladestromkreis oder die Messung der Wallbox ist daher wesentlich aussagekräftiger.

Vorkonditionierung und weitere Fahrzeugfunktionen

Während das Auto angeschlossen ist, kann es Netzstrom verwenden, um:

• den Innenraum zu heizen oder zu kühlen;

• Scheiben zu enteisen;

• die Batterie zu temperieren;

• Überwachungsfunktionen zu betreiben;

• Konnektivität und Softwaredienste aufrechtzuerhalten.

Diese Energie wird tatsächlich verbraucht. Sie sollte jedoch nicht automatisch als Umwandlungsverlust eingeordnet werden.

Entscheidend ist das Ziel der Messung.

Soll ausschließlich der Wirkungsgrad des Speichervorgangs bestimmt werden, müssen diese Funktionen ausgeschaltet oder separat erfasst werden.

Soll dagegen der gesamte reale Energiebedarf des Fahrzeugs berechnet werden, gehören sie zur Bilanz.

Wovon hängt die Ladeeffizienz ab?

Ladeleistung und Wirkungsgrad der Stromumwandlung

Ein Stromrichter arbeitet nicht bei jeder Belastung gleich effizient.

Bei sehr niedriger Ladeleistung bleiben einige elektronische Verbräuche nahezu konstant, während pro Stunde weniger Energie in die Batterie gelangt. Ihr prozentualer Anteil steigt.

Ein höherer Strom führt gleichzeitig zu größeren resistiven Verlusten in den Leitungen.

Daher wäre die pauschale Aussage, die höchste Ladeleistung sei immer am effizientesten, zu einfach.

Der optimale Arbeitsbereich hängt unter anderem ab von:

• Bordladegerät;

• Elektroinstallation;

• Phasenzahl;

• Temperatur;

• Batterietemperierung;

• Fahrzeugmodell.

Warum sehr langsames Laden mehr Energie kosten kann

Angenommen, die aktiven Fahrzeugsysteme benötigen im Durchschnitt 200 W.

In fünf Stunden verbrauchen sie ungefähr 1 kWh.

In fünfzehn Stunden sind es etwa 3 kWh.

Der Akku kann am Ende dieselbe Energiemenge erhalten haben, der relative Anteil der Nebenverbraucher ist bei der langen Sitzung jedoch deutlich höher.

Dieser Effekt erklärt, weshalb das Laden an einer Haushaltssteckdose größere Verluste verursachen kann als das Laden an einer Wallbox.

Der ADAC ermittelte bei früheren Messungen an der Haushaltssteckdose Verluste von etwa 10 bis 30 Prozent. An einer Wallbox lagen sie bei den untersuchten Fahrzeugen ungefähr zwischen 5 und 10 Prozent. Die Werte sind Orientierungspunkte aus konkreten Tests und keine allgemeingültigen Grenzwerte.

Schutzkontaktsteckdosen sind laut VDE nicht für das regelmäßige, mehrstündige Laden mit maximaler Dauerlast ausgelegt. Für den alltäglichen Ladebetrieb ist deshalb eine fachgerecht installierte Wallbox die geeignetere Lösung.

Ladedauer und feste Nebenverbräuche

Die Ladedauer hängt nicht nur von der Nennleistung der Wallbox ab.

Weitere Faktoren sind:

• nachzuladende Energiemenge;

• Ladezustand zu Beginn und am Ende;

• Batterietemperatur;

• Begrenzung durch das Fahrzeug;

• verfügbare Hausanschlussleistung;

• dynamisches Lastmanagement;

• Unterbrechungen;

• Leistungsreduzierung am Ladeende.

Zwei Sitzungen, die dieselbe Energiemenge im Akku ergänzen, können deshalb unterschiedliche Wirkungsgrade erreichen.

Die allgemeinen Ladezeiten von Elektroautos ergeben sich immer aus dem Zusammenspiel von Akku, Wallbox, Stromanschluss und Bordladegerät.

Einphasiges und dreiphasiges Laden in Deutschland

Deutsche Hausanschlüsse sind in der Regel dreiphasig mit 400 V zwischen den Außenleitern und 230 V zwischen Außenleiter und Neutralleiter ausgeführt.

Typische AC-Ladeleistungen sind:

• etwa 3,7 kW bei 230 V und 16 A einphasig;

• bis etwa 4,6 kVA einphasig im Rahmen der üblichen Symmetrieanforderungen;

• 11 kW bei 400 V und 16 A dreiphasig;

• 22 kW bei 400 V und 32 A dreiphasig.

Gerade 11 kW sind im privaten Bereich weit verbreitet, weil viele Elektroautos diese Leistung unterstützen und sie für das Laden über Nacht meist ausreicht. Der VDE nennt einphasiges Laden bis 4,6 kVA als Regelfall; höhere AC-Leistungen werden dreiphasig ausgeführt.

Der tatsächliche Wirkungsgrad hängt dennoch vom Aufbau des Bordladegeräts ab. Nicht jedes Fahrzeug verarbeitet jede Phasenkonfiguration gleich effizient.

Batterietemperatur im Winter

Eine kalte Batterie kann hohe Ladeleistungen zunächst nicht aufnehmen.

Das Fahrzeug kann darauf reagieren, indem es:

• den Ladestrom begrenzt;

• die Batterieheizung aktiviert;

• die Ladesitzung verlängert;

• Pumpen und Steuergeräte länger betreibt.

Höhere Ladeverluste im Winter sind daher nicht automatisch ein Zeichen für einen Defekt.

Lässt es sich in den Alltag integrieren, kann das Laden direkt nach einer Fahrt vorteilhaft sein, weil der Akku noch nicht vollständig ausgekühlt ist.

Kühlung bei hohen Temperaturen

Auch Hitze kann den Nebenverbrauch erhöhen.

Bei hoher Ladeleistung erzeugen Batteriezellen und Leistungselektronik Wärme. Das Fahrzeug kann deshalb Kühlmittelpumpen, Lüfter oder den Klimakompressor einschalten.

Diese Energie wird zwar nicht gespeichert, ermöglicht aber einen sicheren und möglichst konstanten Ladevorgang.

Die Batteriekühlung zu reduzieren, wäre keine sinnvolle Maßnahme zur Effizienzsteigerung. Sie schützt Sicherheit, Leistung und Lebensdauer des Akkus.

Ladezustand zu Beginn und am Ende

Im mittleren Bereich nimmt die Batterie Energie meist relativ gleichmäßig auf.

In der Nähe der oberen Ladegrenze reduziert das BMS den Strom schrittweise.

Die letzte Ladephase kann deshalb:

• länger dauern;

• Nebenverbraucher länger aktiv halten;

• eine präzisere Zellüberwachung erfordern;

• das Balancing der Zellen einschließen.

Das Laden bis 100 Prozent kann vor einer längeren Fahrt sinnvoll sein oder bei bestimmten Zellchemien regelmäßig empfohlen werden. Es ist lediglich eine andere Ausgangslage als ein Ladevorgang, der bei 80 Prozent endet.

Unterbrechungen und Neustarts

Eine stabile Ladesitzung ermöglicht es Fahrzeug und Wallbox, ohne wiederholte Übergänge zu arbeiten.

Bei jedem Neustart können erneut erforderlich sein:

• Öffnen und Schließen der Schütze;

• Kommunikation zwischen Fahrzeug und Wallbox;

• Sicherheitsprüfungen;

• Aktivierung der Steuergeräte;

• Neustart der Batterietemperierung.

Der einzelne Energiebedarf ist gering. Bei vielen kurzen Ladeintervallen kann er jedoch messbar werden.

Dynamisches Lastmanagement und schwankende Ladeleistung

Eine Anpassung der Ladeleistung ist sinnvoll, wenn die Wallbox auf den übrigen Hausverbrauch oder auf eine Photovoltaikanlage reagieren soll.

Die Effizienz kann allerdings sinken, wenn die Leistung über längere Zeit sehr niedrig bleibt oder häufig die Mindestladegrenze des Fahrzeugs unterschreitet.

Mögliche Folgen sind:

• wiederholte Ladepausen;

• häufige Neustarts;

• längere Gesamtdauer;

• ungünstiger Arbeitspunkt des Bordladegeräts;

• größerer Anteil der festen Nebenverbräuche.

Das Ziel besteht nicht darin, die Regelung zu vermeiden, sondern sie möglichst stabil zu gestalten.

Ein dynamisches Lastmanagement kann die Ladeleistung an den aktuellen Gebäudeverbrauch anpassen und so eine kostspielige Erweiterung des Hausanschlusses in vielen Fällen vermeiden.

Anmeldung beim Netzbetreiber und Zustimmung zur Wallbox

In Deutschland müssen Ladeeinrichtungen vor ihrer Inbetriebnahme beim Netzbetreiber angemeldet werden.

Für Anlagen mit mindestens 3,6 kVA und weniger als 12 kVA besteht eine Anmeldepflicht. Bei einer Leistung von mehr als 12 kVA ist zusätzlich die Zustimmung des Netzbetreibers erforderlich. Praktisch bedeutet das: Eine übliche 11-kW-Wallbox wird angemeldet, eine 22-kW-Wallbox benötigt normalerweise vor der Inbetriebnahme eine Genehmigung. Die Anmeldung übernimmt in der Regel der ausführende Elektrofachbetrieb.

Diese Vorgaben ändern nicht unmittelbar die Ladeverluste. Sie stellen jedoch sicher, dass Hausanschluss, Netz und Ladeeinrichtung aufeinander abgestimmt werden.

Laden mit Photovoltaik bei schwankender Erzeugung

Beim solaren Laden entsteht ein interessanter Zielkonflikt.

Wird jede Veränderung der PV-Leistung unmittelbar verfolgt, steigt der Eigenverbrauch. Gleichzeitig kann das Fahrzeug über längere Zeit nur mit geringer Leistung laden oder den Vorgang bei Wolken wiederholt unterbrechen.

Der technische Wirkungsgrad kann dadurch etwas sinken. Wirtschaftlich und energetisch kann die Nutzung des selbst erzeugten Stroms trotzdem sinnvoller sein.

Eine Ladesitzung mit 88 Prozent Wirkungsgrad und hohem PV-Anteil kann günstiger sein als eine Sitzung mit 92 Prozent Wirkungsgrad, die vollständig auf Netzstrom basiert.

Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit sind also nicht dasselbe.

Der Daze-Leitfaden zum Laden des Elektroautos mit Photovoltaik erklärt, wie Wallbox, Wechselrichter, Eigenverbrauch und Lastmanagement zusammenwirken.

Warum zwei Fahrzeuge an derselben Wallbox unterschiedliche Verluste haben

Die Wallbox ist nur ein Teil des Gesamtsystems.

Zwei Elektroautos können sich unterscheiden durch:

• Wirkungsgrad des Bordladegeräts;

• Batteriechemie und Kapazität;

• Batterietemperierung;

• Nebenverbraucher;

• Ladesoftware;

• ein- oder dreiphasige Ladefähigkeit.

Dieselbe Wallbox, dasselbe Kabel und dieselbe Nennleistung führen deshalb nicht automatisch zum gleichen Ergebnis.

Der sinnvollste Vergleich ist häufig das eigene Fahrzeug über einen längeren Zeitraum, gemessen am selben Punkt und unter ähnlichen Bedingungen.

Ladeverluste bei AC und DC: Was verändert sich?

Was eine Messung beim AC-Laden umfasst

Beim AC-Laden liefert die Wallbox Wechselstrom und teilt dem Fahrzeug mit, welche Stromstärke verfügbar ist.

Die Umwandlung in Gleichstrom erfolgt im Fahrzeug.

Die von der Wallbox gemessene Energie umfasst deshalb normalerweise:

• Energie am Fahrzeuganschluss;

• Verluste des Bordladegeräts;

• Verbrauch der Steuergeräte;

• Batterietemperierung;

• interne Batterieverluste.

Befindet sich der Stromzähler vor der Wallbox, können zusätzlich deren Eigenverbrauch und die Verluste der Zuleitung enthalten sein.

Wo die Umwandlung beim DC-Schnellladen stattfindet

An einer DC-Schnellladestation wird Wechselstrom bereits in der Ladeinfrastruktur in Gleichstrom umgewandelt.

Der Akku erhält Gleichstrom, ohne dass das AC-Bordladegerät eingesetzt wird.

Die Umwandlungsverluste verschwinden dadurch nicht. Sie verlagern sich vom Fahrzeug in die Ladestation.

Welcher Wert dem Nutzer angezeigt wird, hängt vom Messpunkt ab. Die Station kann beispielsweise die auf der DC-Seite an das Fahrzeug abgegebene Energie anzeigen, obwohl sie auf der Netzseite mehr Energie aufgenommen hat.

Welche Systeme im Fahrzeug weiterlaufen

Auch beim DC-Laden bleiben aktiv:

• BMS;

• Fahrzeugsteuergeräte;

• Schütze;

• Sensoren;

• 12-V-Bordnetz;

• Kühlmittelpumpen;

• Batterieheizung oder -kühlung;

• Kommunikationssysteme.

Bei hoher Leistung kann die Kühlung einen relevanten Verbrauch darstellen. Bei kaltem Akku dominiert möglicherweise zunächst die Erwärmung.

Warum AC- und DC-Verlustwerte nicht direkt vergleichbar sind

AC- und DC-Messungen können unterschiedliche Systemgrenzen verwenden.

Beim AC-Laden wird möglicherweise die Energie am Eingang der Wallbox gemessen.

Beim DC-Laden kann der Messwert erst hinter der Umwandlung innerhalb der Ladesäule erfasst werden.

Der erste Wert enthält die Verluste des Bordladegeräts, der zweite eventuell nicht die Verluste der Ladesäule.

Zusätzlich unterscheiden sich:

• Leistung;

• Ladedauer;

• Batterietemperatur;

• Ladezustand;

• thermisches Management;

• Messgenauigkeit.

Die Aussage, DC-Laden habe keine Verluste, wäre deshalb falsch.

Weitere Unterschiede zwischen beiden Ladearten behandelt der Daze-Artikel über AC- und DC-Laden.

So lassen sich Ladeverluste beim Elektroauto berechnen

Welche Daten benötigt werden

Für die Berechnung werden zwei Werte aus derselben Ladesitzung benötigt:

1. die am gewählten Eingangspunkt gemessene Energie;

2. die tatsächlich in der Batterie gespeicherte Energie.

Der erste Wert lässt sich über die Wallbox oder einen separaten Zähler recht genau messen.

Der zweite ist schwieriger zu ermitteln. Stehen keine Diagnosedaten zur Verfügung, wird er meist aus der nutzbaren Kapazität und der Veränderung des Ladezustands geschätzt.

Formel für nicht gespeicherte Energie

Nicht gespeicherte Energie = bezogene Energie − gespeicherte Energie

Beispiel:

• bezogene Energie: 30 kWh;

• gespeicherte Energie: 27 kWh;

• nicht gespeicherte Energie: 3 kWh.

Diese 3 kWh umfassen sämtliche Verluste und Nebenverbräuche zwischen den beiden Messpunkten.

Formel für den prozentualen Ladeverlust

Ladeverlust in % = [(bezogene Energie − gespeicherte Energie) ÷ bezogene Energie] × 100

Im Beispiel:

[(30 − 27) ÷ 30] × 100 = 10 %

Formel für den Ladewirkungsgrad

Ladewirkungsgrad in % = (gespeicherte Energie ÷ bezogene Energie) × 100

Im Beispiel:

27 ÷ 30 × 100 = 90 %

Kontrolle des Ergebnisses

Werden beide Werte auf die Eingangsenergie bezogen, gilt:

Wirkungsgrad + Ladeverlust = 100 %

Ein Wirkungsgrad von 90 Prozent entspricht also einem Verlust von 10 Prozent.

Warum der Nenner entscheidend ist

Manche Berechnungen teilen die Differenz durch die gespeicherte statt durch die bezogene Energie.

Bei 30 kWh Eingangsenergie und 27 kWh im Akku ergeben sich:

• Verlust bezogen auf den Eingang: 10 Prozent;

• Differenz bezogen auf die gespeicherte Energie: rund 11,1 Prozent.

Beide Rechnungen sind mathematisch möglich, beschreiben aber nicht dieselbe Kennzahl.

Für den Wirkungsgrad vom Stromnetz bis in die Batterie sollte die Eingangsenergie als Nenner verwendet werden.

Gespeicherte Energie aus dem Ladezustand schätzen

Steht keine direkte Messung zur Verfügung, kann näherungsweise gerechnet werden:

Geschätzte gespeicherte Energie = aktuelle nutzbare Batteriekapazität × SoC-Zunahme

Beispiel:

• nutzbare Kapazität: 60 kWh;

• SoC zu Beginn: 30 Prozent;

• SoC am Ende: 80 Prozent;

• Veränderung: 50 Prozent.

Geschätzte gespeicherte Energie:

60 × 0,50 = 30 kWh

Zeigt die Wallbox 33 kWh, liegt der geschätzte Verlust bei 3 kWh beziehungsweise etwa 9,1 Prozent.

Grenzen dieser Schätzung

Das Ergebnis bleibt eine Annäherung, weil es beeinflusst wird durch:

• tatsächliche nutzbare Kapazität;

• Batteriealterung;

• Temperatur;

• Rundung der Anzeige;

• Kalibrierung des BMS;

• eventuell nichtlinearen SoC-Verlauf;

• zusätzliche Verbraucher während der Sitzung.

Die Methode eignet sich gut, um Entwicklungen zu beobachten. Sie ersetzt keine zertifizierte Wirkungsgradmessung.

Rechenbeispiel: Wie viele kWh werden tatsächlich benötigt?

Nehmen wir ein Elektroauto mit einer geschätzten nutzbaren Kapazität von 60 kWh.

Die Ladesitzung beginnt bei 10 Prozent und endet bei 90 Prozent. Der Ladezustand steigt also um 80 Prozentpunkte.

Die Wallbox misst 53,5 kWh.

Theoretisch gespeicherte Energie

60 kWh × 0,80 = 48 kWh

Nicht gespeicherte Energie

53,5 − 48 = 5,5 kWh

Geschätzter Ladeverlust

5,5 ÷ 53,5 × 100 = rund 10,3 %

Geschätzter Wirkungsgrad

48 ÷ 53,5 × 100 = rund 89,7 %

Beide Werte ergeben zusammen 100 Prozent.

Auswirkung eines Fehlers von einem Prozentpunkt

Bei einer 60-kWh-Batterie entspricht ein Prozentpunkt theoretisch 0,6 kWh.

Werden Anfangs- und Endwert ungünstig gerundet, kann die Schätzung um mehr als 1 kWh abweichen.

Der tatsächliche Verlust könnte deshalb näher bei 4,5 oder 6,5 kWh liegen und nicht exakt bei 5,5 kWh.

Die Berechnung ist nützlich, besitzt aber nicht zwangsläufig die Genauigkeit, die eine Dezimalstelle vermuten lässt.

Ladeverluste zu Hause richtig messen

Immer denselben Messpunkt verwenden

In absteigender Aussagekraft können verwendet werden:

1. separater Stromzähler im Ladestromkreis;

2. integrierter Energiezähler der Wallbox;

3. Energiemonitoring des Gebäudes;

4. allgemeiner Haushaltszähler.

Die letzte Variante ist am ungenauesten, da sie andere Verbraucher einschließt.

Eine ausreichend große SoC-Differenz wählen

Um den Einfluss von Rundungen zu verringern, sollte sich der Ladezustand um mehrere zehn Prozentpunkte verändern.

Eine Messung von 20 auf 80 Prozent ist meist aussagekräftiger als ein Versuch von 50 auf 60 Prozent.

Es ist nicht notwendig, den Akku für den Test vollständig zu entladen oder bis 100 Prozent zu laden.

Rahmenbedingungen dokumentieren

Hilfreich sind Angaben zu:

• Datum;

• Außentemperatur;

• SoC zu Beginn und am Ende;

• Ladeleistung;

• Ladedauer;

• gemessenen kWh;

• Unterbrechungen;

• Innenraumklimatisierung;

• vorheriger Nutzung des Fahrzeugs.

Es geht nicht darum, ein Labor nachzubauen. Entscheidend ist, die Daten bei jeder Messung auf dieselbe Weise zu erfassen.

Nicht zugehörige Verbräuche ausschließen

Soll nur die Speichereffizienz betrachtet werden, sollten folgende Funktionen ausgeschaltet oder separat notiert werden:

• geplante Innenraumheizung;

• Klimatisierung;

• Enteisung;

• energieintensive Überwachungsfunktionen;

• optionale vernetzte Dienste.

Die automatische Batterietemperierung sollte aktiv bleiben, da sie Teil des sicheren Ladeprozesses ist.

Messung mehrfach wiederholen

Eine einzelne Ladesitzung kann beeinflusst werden durch:

• besonders kalte Batterie;

• Zellbalancing;

• Softwareupdate;

• Unterbrechung;

• Messfehler;

• ungewöhnlich hohen Nebenverbrauch.

Mindestens drei vergleichbare Sitzungen liefern einen wesentlich aussagekräftigeren Mittelwert.

Nur eine Variable gleichzeitig verändern

Wer zwei Ladeleistungen vergleichen möchte, sollte möglichst gleiche Bedingungen herstellen:

• dasselbe Fahrzeug;

• ähnliche SoC-Spanne;

• vergleichbare Temperatur;

• identischer Messpunkt;

• keine Innenraumklimatisierung;

• unterbrechungsfreie Sitzungen.

Wer gleichzeitig Leistung, Temperatur und Ladebereich verändert, kann die Ursache eines Unterschieds nicht mehr eindeutig bestimmen.

Welche Ladeverluste sind normal?

Es gibt keinen universellen Prozentwert, der für jedes Elektroauto und jeden Ladevorgang gilt.

Das Ergebnis hängt ab von:

• Fahrzeugmodell;

• Messpunkt;

• Ladeleistung;

• Ladedauer;

• Batterietemperatur;

• Ladezustand;

• elektrischer Anlage;

• Berechnungsmethode.

In einem AC-Test des ADAC mit vier Fahrzeugen lagen die Verluste an einer 11-kW-Wallbox ungefähr zwischen 6,3 und 9,7 Prozent. An der Haushaltssteckdose wurden deutlich höhere Werte gemessen.

Diese Zahlen sind Anhaltspunkte, aber keine automatische Gut-oder-Schlecht-Grenze.

Häufig ist der Vergleich des eigenen Fahrzeugs mit früheren Ladesitzungen aussagekräftiger als der Vergleich mit einem anderen Modell.

Ein Wirkungsgrad von 90 Prozent kann vollkommen normal sein. Erreichte dasselbe Auto unter vergleichbaren Bedingungen zuvor regelmäßig 95 Prozent, sollte die Veränderung jedoch beobachtet werden.

Ungewöhnlich hohe Ladeverluste untersuchen

Zuerst die Daten prüfen

Bevor nach einem technischen Defekt gesucht wird, sollte geklärt werden, ob:

• beide Werte dieselbe Sitzung betreffen;

• die Netto- statt der Bruttokapazität verwendet wurde;

• der Ladezustand korrekt erfasst wurde;

• andere Haushaltsverbräuche ausgeschlossen sind;

• alle Apps aktualisiert wurden;

• die Formel den richtigen Nenner nutzt.

Viele vermeintliche Auffälligkeiten lassen sich bereits an diesem Punkt erklären.

Sitzungen bei ähnlichen Temperaturen vergleichen

Steigen die Verluste nur im Winter, ist die Erwärmung der Batterie eine plausible Ursache.

Treten sie vor allem bei großer Hitze oder nach einer anspruchsvollen Fahrt auf, kann die Batteriekühlung verantwortlich sein.

Ladedauer und Leistungsverlauf untersuchen

Eine ungewöhnlich lange Sitzung kann verursacht werden durch:

• Strombegrenzung;

• geringe verfügbare Anschlussleistung;

• dynamisches Lastmanagement;

• Unterbrechungen;

• Kommunikationsprobleme;

• lange Schlussphase.

Je länger die Fahrzeugsysteme aktiv bleiben, desto mehr Energie verbrauchen sie insgesamt.

Wiederholte Unterbrechungen erkennen

Die Historie einer intelligenten Wallbox kann Ladepausen sichtbar machen, die entstehen durch:

• starke Leistungsmodulation;

• schwankende PV-Erzeugung;

• Kommunikationsabbrüche;

• Netzstörungen;

• fahrzeugseitige Begrenzungen.

Wallbox-Messung mit einem separaten Zähler vergleichen

Misst ein vorgeschalteter Zähler dauerhaft mehr Energie als die Wallbox, kann die Differenz entstehen durch:

• Zuleitung;

• Eigenverbrauch der Wallbox;

• unterschiedliche Messgenauigkeit;

• abweichende Systemgrenzen.

Stimmen beide Werte weitgehend überein, während der Akku deutlich weniger Energie zu erhalten scheint, liegt die Ursache eher im Fahrzeug oder in der Schätzung der gespeicherten Energie.

Hinweise auf ein Problem der Elektroinstallation

Eine fachliche Prüfung ist sinnvoll bei:

• starkem Spannungsfall;

• sehr warmen Leitungen oder Klemmen;

• instabiler Ladeleistung;

• ungewöhnlichem Geruch;

• Verfärbungen;

• Verformungen;

• wiederkehrenden Fehlermeldungen;

• derselben Auffälligkeit bei mehreren Fahrzeugen.

Bei starker Erwärmung oder sichtbaren Schäden sollte der Ladevorgang beendet werden.

Die Wallbox muss von einem eingetragenen Elektrofachbetrieb installiert und beim Netzbetreiber angemeldet werden. Die vorhandene Anlage sollte insbesondere bei älteren Gebäuden auf die mehrstündige Dauerbelastung geprüft werden.

Welche Punkte dabei relevant sind, behandelt die Daze-Checkliste zur Installation einer Elektroauto-Ladestation.

Mögliche Ursache im Fahrzeug

Die Ursache kann im Elektroauto liegen, wenn:

• das Verhalten an unterschiedlichen Ladepunkten auftritt;

• die Leistung ohne erkennbaren Grund begrenzt wird;

• das Fahrzeug Fehlermeldungen anzeigt;

• die Batterietemperierung ungewöhnlich lange läuft;

• die 12-V-Batterie Probleme verursacht;

• die Veränderung nach einem Defekt oder Softwareupdate aufgetreten ist.

In diesem Fall reicht ein Vergleich der kWh nicht aus, um das betreffende Bauteil zu bestimmen. Eine Fahrzeugdiagnose kann notwendig sein.

So lassen sich Ladeverluste zu Hause reduzieren

Einen fachgerecht ausgelegten Ladestromkreis verwenden

Leitungslänge, Leiterquerschnitt, Schutzvorrichtungen und Anschlüsse müssen für die vorgesehene Dauerlast geeignet sein.

Eine korrekt geplante Installation hält die Leitungsverluste unter Kontrolle und ermöglicht einen zuverlässigen Ladebetrieb.

Kabel und Kontakte in gutem Zustand halten

Regelmäßig kontrolliert werden sollten:

• Verschmutzungen;

• Verschleiß;

• Beschädigungen;

• lockere Verbindungen;

• ungewöhnliche Erwärmung.

Ein schlechter Kontakt verringert nicht nur den Wirkungsgrad, sondern kann auch die Sicherheit beeinträchtigen.

Unnötig niedrige Ladeleistungen vermeiden

Eine Leistungsreduzierung kann sinnvoll sein, wenn:

• der Hausanschluss begrenzt ist;

• andere große Verbraucher aktiv sind;

• das Laden an die PV-Erzeugung angepasst wird.

Die Ladeleistung dauerhaft auf das mögliche Minimum zu begrenzen, obwohl dies nicht nötig wäre, kann die Sitzung verlängern und den Anteil der Nebenverbräuche erhöhen.

Die passende Leistung muss nicht die höchste technisch mögliche sein. Sie sollte zum Fahrzeug, zum Hausanschluss und zum Alltag passen.

Möglichst stabile Ladesitzungen bevorzugen

Wenn möglich, ist eine durchgehende Ladesitzung vielen sehr kurzen Intervallen vorzuziehen.

Ein gutes Energiemanagement verhindert Überlastungen, ohne unnötig viele Neustarts auszulösen.

Im Winter einen bereits temperierten Akku nutzen

Das Laden nach einer Fahrt kann den Energiebedarf für die Batterieheizung reduzieren, weil der Akku noch Restwärme besitzt.

Dies ist keine Voraussetzung für korrektes Laden, kann aber die Effizienz verbessern, wenn es sich ohne Umwege in die tägliche Nutzung integrieren lässt.

Vorkonditionierung getrennt betrachten

Das Vorheizen des Innenraums bei angeschlossenem Fahrzeug kann komfortabel und sinnvoll sein.

Bei einer Untersuchung der Speichereffizienz sollte dieser Verbrauch jedoch als Klimatisierung und nicht als Umwandlungsverlust gewertet werden.

Stromtarif und Ladezeit sinnvoll kombinieren

Günstige Zeitfenster, variable Tarife und dynamische Stromtarife können die Ladekosten senken.

Die technische Effizienz der Sitzung verändert sich dadurch nicht zwangsläufig. Für die Wirtschaftlichkeit ist der Zeitpunkt des Ladens dennoch entscheidend.

Eine Wallbox mit Zeitplanung und Energiemanagement kann günstige Tarifzeiten automatisch nutzen.

PV-Laden stabil konfigurieren

Eine sinnvolle Solarstrategie kann arbeiten mit:

• Mindestleistungsschwellen;

• kurzen Mittelungszeiträumen;

• einer möglichst stabilen Ladeleistung;

• begrenztem Netzbezug, wenn dieser ständige Unterbrechungen verhindert.

In manchen Fällen kann ein kleiner Netzanteil dazu beitragen, den PV-Überschuss insgesamt besser zu nutzen.

Nicht nur den Wirkungsgrad optimieren

Die Sitzung mit den geringsten Ladeverlusten ist nicht automatisch die beste.

Eine etwas weniger effiziente Ladung kann sinnvoller sein, wenn sie:

• Solarüberschüsse nutzt;

• eine Verstärkung des Hausanschlusses vermeidet;

• zum Tagesablauf passt;

• die Batterie im richtigen Temperaturbereich hält;

• das Fahrzeug rechtzeitig verfügbar macht.

Die optimale Lösung berücksichtigt Effizienz, Kosten, Sicherheit und Komfort gemeinsam.

Wie Ladeverluste die realen Kosten beeinflussen

Fahrzeugverbrauch und Netzbezug sind nicht identisch

Der Bordcomputer zeigt oder schätzt die Energie, die während der Fahrt aus der Batterie entnommen wird.

Die Stromrechnung erfasst dagegen die Energie aus dem Netz.

Zwischen diesen Werten liegen:

• Ladeverluste;

• Nebenverbraucher;

• Batterietemperierung;

• Vorkonditionierung;

• Eigenverbrauch der Wallbox.

Für die realen Betriebskosten ist deshalb der Netzbezug die aussagekräftigere Größe.

Kosten einer Ladesitzung

Kosten der Ladesitzung = bezogene kWh × tatsächlicher Preis pro kWh

Misst die Wallbox 40 kWh und wird rein beispielhaft mit 0,30 €/kWh gerechnet:

40 × 0,30 = 12 €

Der Preis muss auf die bezogene Energie angewendet werden, nicht nur auf die geschätzte Energiemenge im Akku.

Kosten der nicht gespeicherten Energie

Werden 40 kWh bezogen und 36 kWh gespeichert, beträgt die Differenz 4 kWh.

Bei einem Beispielpreis von 0,30 €/kWh ergibt sich:

4 × 0,30 = 1,20 €

Das bedeutet nicht, dass der gesamte Betrag nutzlos verschwendet wurde. Ein Teil der Energie versorgte unverzichtbare Systeme.

Vom Batterieverbrauch zum realen Netzverbrauch

Verbraucht das Fahrzeug 17 kWh/100 km aus dem Akku und liegt der durchschnittliche Ladewirkungsgrad bei 90 Prozent:

17 ÷ 0,90 = rund 18,9 kWh/100 km aus dem Netz

Bei einem angenommenen Preis von 0,30 €/kWh:

18,9 × 0,30 = rund 5,67 € pro 100 km

Der tatsächliche Wert hängt von Stromtarif, Temperatur, Fahrverbrauch und Ladebedingungen ab.

Weitere Faktoren behandelt der Daze-Leitfaden zum Sparen mit dem Elektroauto.

Auswirkung über ein Jahr

Angenommen, der Akku erhält innerhalb eines Jahres 2.500 kWh und der mittlere Ladewirkungsgrad beträgt 90 Prozent.

Der notwendige Netzbezug beträgt:

2.500 ÷ 0,90 = rund 2.778 kWh

Die Differenz liegt bei etwa 278 kWh.

Bei einem rein illustrativen Preis von 0,30 €/kWh entspricht das:

278 × 0,30 = rund 83,40 € pro Jahr

Dies ist ein Rechenbeispiel. Der tatsächliche Betrag hängt vom persönlichen Stromvertrag, den Ladezeiten und einer möglichen Photovoltaikanlage ab.

Warum die effizienteste Sitzung nicht immer die günstigste ist

Eine nächtliche Ladesitzung kann technisch sehr effizient sein, aber vollständig auf Netzstrom beruhen.

Eine Solarladung kann einen etwas geringeren Wirkungsgrad besitzen, dafür jedoch Überschussenergie verwenden, die andernfalls eingespeist würde.

Auch eine höhere Ladeleistung kann bestimmte Verluste reduzieren, sich aber wirtschaftlich nicht lohnen, wenn dafür der Netzanschluss erweitert werden müsste.

Die realen Kosten ergeben sich aus dem Zusammenspiel von:

• Ladewirkungsgrad;

• Strompreis;

• Tarifzeit;

• Netzanschluss;

• PV-Eigenverbrauch;

• Verfügbarkeit des Fahrzeugs.

Was die Differenz zwischen Stromzähler und Akku wirklich aussagt

Der Stromzähler zeigt mehr Kilowattstunden an, weil er den gesamten Ladeprozess erfasst und nicht nur die Energie, die am Ende in den Batteriezellen gespeichert bleibt.

Ein Teil der Differenz ist unvermeidbar. Stromumwandlung, Kommunikation, Sicherheitsprüfungen und Batterietemperierung sind für einen korrekten Ladevorgang notwendig.

Andere Verluste können begrenzt werden durch:

• eine fachgerecht ausgelegte Elektroinstallation;

• eine passende Ladeleistung;

• möglichst stabile Ladesitzungen;

• intelligentes Energiemanagement;

• konsequente Messmethoden.

Bevor die vermeintlich fehlenden kWh Anlass zur Sorge geben, sollte geprüft werden, ob die verglichenen Werte tatsächlich dieselbe Sitzung und denselben Abschnitt des Energieflusses beschreiben.

Sobald die Messgrenzen klar sind, verlieren Ladeverluste beim Elektroauto ihren rätselhaften Charakter. Sie werden zu einer nützlichen Kennzahl, mit der sich das Fahrzeug besser verstehen, der reale Energiebedarf kontrollieren und das tägliche Laden gezielt optimieren lässt.