Glossar e-Mobilität

26.11.2018

Die e-Mobilität ist noch lange nicht in unserem mobilen Alltag angekommen. Auch im Sprachgebrauch sind viele Begriffe wie etwa Range Extender, Traktionsbatterie oder auch Typ 2-Stecker noch nicht etabliert. Damit sich das ändert, haben wir ein Glossar e-Mobilität erstellt. Das Glossar erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und wird sukzessive erweitert.

E-Auto wird geladen
Ladevorgang eines e-Autos
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A - F

Akkumulator

Ein Akkumulator (Kurzform Akku) ist ein Speicherelement für elektrische Energie auf chemischer Basis, das wiederaufladbar ist (Sekundärzelle). Durch die Aneinanderreihung von mehreren Akkuzellen entsteht eine Batterie. Umgangssprachlich wird häufig der Begriff "Akku" für eine Batterie verwendet. 

Batterie I (Traktionsbatterie)

Die Batterie als Energiespeicher ist das Herzstück eines Elektrofahrzeuges. Doch die schiere Größe allein garantiert keine große Reichweite. Das Fahrzeug muss auch sparsam mit der gespeicherten Energie umgehen. Batterien altern, auch dann, wenn sie nicht genutzt werden. Ihre maximale Speicherkapazität reduziert sich über die Zeit (kalendarische Alterung) sowie in Abhängigkeit der Anzahl der Ladungen (zyklische Alterung).

Batterie II (Starterbatterie) 

Auch Elektrofahrzeuge haben eine 12 V-Starterbatterie. Diese ist notwendig, um das Hochvoltsystem des Fahrzeuges vor Fahrtantritt freizuschalten. Ist die Starterbatterie leer oder defekt, kann - wie bei einem Verbrenner - das Fahrzeug nicht gestartet werden. 

Batteriemiete

Einige Hersteller bieten den Käufern von e-Autos an, die Batterie zu mieten. Der Kaufpreis mindert sich dabei deutlich, oft um mehrere Tausend Euro. Die Kosten der Batteriemiete sind bei einigen Anbietern abhängig von der Fahrleistung, andere bieten einen Fixpreis pro Monat. Herstellergarantien gibt es sowohl bei der Miete als auch beim Kauf einer Batterie. Dies kann eine Garantie für den Totalausfall oder auch nur für einen Kapazitätsverlust der Batterie sein, die unter die kritische Ladegrenze von 70 Prozent fällt. Traktionsbatterien haben, je nach Hersteller, eine garantierte speicherbare Energiemenge bis zu 8 Jahren oder bis zu 160.000 km. Sollte innerhalb dieser Zeit eine Batterie über weniger Leistung verfügen, so muss oftmals nicht die ganze Batterie getauscht werden. Da alle Zellen in Reihe geschaltet sind, ist die schwächste Zelle diejenige, die die Kapazität der restlichen Zellen begrenzt. 

Bidirektionales Laden

Beim bidirektionalen Laden kann die Ladeelektronik des Elektrofahrzeuges nicht nur Energie vom Netz aufnehmen, sondern auch wieder zurück an das Netz abgeben. Damit wird die Batterie eines e-Autos potenziell zum Stromspeicher. Als Teil eines intelligenten Netzes (Smart Grid) könnte diese dann Überkapazitäten etwa aus Solaranlagen speichern und bei Bedarf wieder abgeben, sofern sie am Stromnetz angeschlossen ist. Es ist weiterhin denkbar, solche Fahrzeuge als Stromspender für liegengebliebene e-Autos einzusetzen. Für die Rückspeisung ins öffentliche Stromnetz fehlen noch Standards und Normung. 

Brennstoffzelle

Eine Brennstoffzelle erzeugt elektrischen Strom durch Umkehrung der Elektrolyse. Dabei reagieren Wasserstoff und Luftsauerstoff zu Wasser unter Abgabe von elektrischer Energie und Wärme. In diesem elektrochemischen Prozess wird chemische Bindungsenergie in elektrische Energie umgewandelt, die zum Beispiel ein Elektrofahrzeug antreiben kann.

CHAdeMO

Ein Schnellladesystem nach japanischem Standard ist das CHAdeMO-System. CHArge de MOve = aus dem Japanischen frei übersetzt "Eine Tasse Tee gefällig?". CHAdeMO lädt derzeit mit 50 kW, wird in Deutschland allerdings derzeit nur mit aktuellen Modellen von Nissan und Mitsubishi angeboten.

CCS

CCS ist die Abkürzung für Combined Charging System und beschreibt ein (kombiniertes) Schnellladesystem nach europäischem Standard (auch „Combo 2“ genannt). Ladeverfahren und Steckervarianten sind genormt. Beim CCS-Stecker lässt sich gleichermaßen über Gleich- oder über Wechselstrom laden. Die meisten in Deutschland verfügbaren Fahrzeuge werden mit dem CCS-System angeboten. Die Ladeleistung der Ladesäulen reicht derzeit von 20 bis 100 kW. Geplant sind Ausbaustufen von 150 bis 350 kW.

e‐Auto

„Ein Elektromobil ist ein reines Batterieelektrofahrzeug mit einem Antrieb, bei dem alle Energiewandler ausschließlich elektrische Maschinen und alle Energiespeicher ausschließlich elektrisch wieder aufladbare Energiespeicher sind.“ So definiert das Bundesministerium für Verkehr und Infrastruktur das e-Auto. Damit werden Plug-in-Hybride de facto ausgeschlossen. Brennstoffzellen-Fahrzeuge sind ebenfalls e-Autos.

e-Kennzeichen

Das e-Kennzeichen kann seit 2015 beantragt werden. Es gilt für reine Batterieelektrofahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge und für viele Fahrzeuge, die über ein von außen anschließbares Ladekabel geladen werden (Plug-in-Hybrid). Das e-Kennzeichen enthält am Ende der Buchstaben-Nummern-Kombination ein „E“. 

Emission

Unter Emissionen versteht man die von einer Quelle oder von einem Produkt in die Umwelt abgegebenen festen, flüssigen und gasförmigen Stoffe oder Verbindungen. Daraus können Luft-, Wasser- oder Bodenverunreinigungen folgen, die umweltbelastend sind. Zulässige Emissionen werden durch gesonderte Rechtsvorschriften geregelt. Im Verkehrssektor sind damit vor allem Stickoxid und CO2 gemeint. Aber auch bei Geräuschen wird von Emissionen gesprochen.

Energiedichte

Die Energiedichte gibt die gespeicherte Energiemenge pro Volumen MJ/l oder Masse MJ/kg an. Der Wert beschreibt, wie viel Energie zum Beispiel in einem Kilogramm enthalten ist oder gespeichert werden kann. Akkumulatoren haben im Vergleich zu flüssigen Kraftstoffen wie Diesel oder Benzin eine deutliche geringere Energiedichte. 

Feststoffbatterie

Neben der Lithium-Ionen-Batterie forscht die Automobilbranche an der Feststoffbatterie. Diese gilt als extrem temperaturbeständig und sicher, fehlt ihr doch – wie der Name sagt – das flüssige Elektrolyt. Eine Kühlung ist somit nicht nötig. Weiterhin soll die Feststoffbatterie eine etwa doppelt so große Energiedichte besitzen wie die üblichen LI-Batterien. Die Folge: deutliche höhere Reichweiten mit einer Ladung. 

Frequenzumrichter

In den Batterien herrscht Gleichspannung. Der Antrieb eines Elektrofahrzeuges arbeitet allerdings oft mit einer Wechselstrommaschine. Um die Energie zwischen beiden Stromarten „umzurichten“ ist ein Frequenzumrichter notwendig, der Spannung und Frequenzen nach benötigter Betriebsart umrichtet. 

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G - K

Gesamtreichweite

Die Reichweite gibt an, wie viele Kilometer das e-Auto mit einer Ladung fahren kann. Dabei gibt es zwischen der tatsächlichen Reichweite unter Realbedingungen und der unter Laborbedingungen ermittelten Reichweite teilweise erhebliche Unterschiede. 

Gleichstrom (DC)

DC steht für Direct Current, übersetzt Gleichstrom. Hier fließt elektrischer Strom in gleichbleibender Richtung, im Gegensatz zum Wechselstrom, dessen Richtung sich periodisch ändert. Gespeicherte Energie in Batterien steht in Form von Gleichstrom zur Verfügung. 

Hybridfahrzeuge

Hybridfahrzeuge verfügen über mindestens zwei verschiedene Antriebstechniken und separate Energiespeicher (z. B. Verbrennungs- und Elektromotor). Sie wirken einzeln oder kombiniert für den Antrieb. Diese Kombination erlaubt beiden Systeme, im optimalen Wirkungsgrad zu arbeiten und verbessert dadurch Effizienz, Reichweite und Schadstoffausstoß. 

Induktionsladen / Induktives Laden

Induktives Laden bedeutet kontaktloses Laden. Dabei wird Energie mittels hochfrequenter Wechselströme drahtlos übertragen. Damit könnten e-Autos durch Ladeelemente in der Fahrbahn, auf Parkplätzen oder Garagen geladen werden. Allerdings ist diese Option beim Kraftfahrzeug noch nicht serienreif. Bei Mobiltelefonen wird die Technik bereits eingesetzt. 

Kleinspannung-Systeme

Normale Hybride haben Hochspannungskomponenten, die in der Regel mit etwa 400 Volt arbeiten, und besonders geschützt sind. Kleinspannung-Systeme arbeiten mit 48 Volt. Die Folge: geringere Kosten. Nachteil des Kleinspannung-Systems ist die geringere Leistungsfähigkeit, die aber wiederum zu Verbrauchsvorteilen gegenüber konventionellen Antrieben führen soll. 

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L - P

Ladeleistung

Unter Ladeleistung versteht man die elektrische Leistung in Kilowatt (kW), mit der eine Antriebsbatterie geladen wird. Multipliziert mit der Ladezeit ergibt sich daraus die in der Batterie gespeicherte Kapazität in Kilowattstunden (kWh).

Ladepunkt

Eine Ladesäule kann über mehrere Ladepunkte verfügen. Aber an einem Ladepunkt kann zur gleichen Zeit nur ein Fahrzeug geladen werden. An einem Wechselstromladepunkt kann das Fahrzeug in der Regel mit einer maximalen Leistung von 22 kW geladen werden. An einem Gleichstromladepunkt sind Ladeleistungen von 50 kW möglich. Vor der Ladung an einem neuen, unbekannten Ladepunkt sollte sich der Fahrer mittels App oder Internet über die Anschlussmöglichkeiten informieren. 

Ladesäule

Eine Ladesäule ist eine Lademöglichkeit für e-Mobile. Sie kann über mehrere Ladepunkte verfügen. Die Bundesregierung plant bis ins Jahr 2020 den Aufbau von mindestens 15.000 Ladesäulen und 100.000. Ladepunkten. Im Ladesäulenregister der Bundesnetzagentur waren am 5. Oktober 2018 6074 Ladesäulen im öffentlichen Raum verzeichnet. Auf ADAC Maps können Sie sich Ladesäulen entlang Ihrer Route anzeigen lassen. Welche Ladesäulen im Test gut abschneiden.

Ladestecker

Es gibt zwei Arten von Ladung – über Wechselstrom (AC) und über Gleichstrom (DC).  Wechselstrom-Ladesäulen sind heute im Normalfall mit dem genormten Stecker "Typ 2" ausgestattet. Für Fahrzeuge mit "Typ-1-Stecker" am Fahrzeug sind entsprechende Adapter erhältlich.Für das Schnellladen mit Gleichstrom gibt es zwei Ladestecker: CCS (auf Basis des Typ 2-Steckers) und den japanischen Standard CHAdeMO.  Alle Infos zum Laden eines e-Autos. 

Ladezeit

Die Ladezeit eines e-Autos ist von mehreren Faktoren abhängig. Diese sind

  • die Batteriekapazität des Fahrzeugs
  • die Ladetechnik des Autos, von der abhängt, wie viel von der Ladeleistung der genutzten Ladestation genutzt werden kann
  • die Ladeleistung der Ladestation. Hierbei gibt es aktuell folgende Optionen:

Wallbox: zwischen 3,6 und 22 kW
Öffentliche Ladesäule: liefert meist 11 oder 22 kW, gestattet aber auch 43 kW
Öffentliche Schnellladesäule (Gleichstromladung): bis zu 100 kW (150 bis 350 kW sind in Planung); Supercharger: bis zu 135 kW (ausschließlich für bestimmte Tesla Modelle geeignet)

Lithium-Ionen-Batterie

Lithium-Ionen-Batterien zeichnen sich durch eine hohe Zyklenfestigkeit (Ladung/Entladung) und eine, im Verhältnis zu anderen chemischen Energiespeichern, hohe Energiedichte sowie geringe Selbstentladung aus.  

Lithium-Luft-Batterie

Viele Experten sehen in Lithium-Luft-Batterien die Zukunft der Batterie-Technik, weil sie aufgrund höherer Energiedichte wesentlich größere Reichweiten versprechen. Vor 2030 wird allerdings nicht mit der Serienreife gerechnet.

Memory‐Effekt

Der Memory-Effekt bezeichnet den Kapazitätsverlust einer Batterie, der bei häufiger Teilentladung eintritt. Dieses Problem zeigte sich insbesondere bei alten Nickel-Cadmium-Batterien. Elektrisch zeigt sich der Memory-Effekt in einem frühen Spannungsabfall, obwohl die komplette verfügbare Kapazität noch nicht entnommen wurde. Lithium-Ionen-Batterien sind davon nicht betroffen.

Mild-Hybrid

In einem Mild-Hybrid-Fahrzeug unterstützt ein Elektromotor (oft als kombinierter Starter-Generator) den Verbrenner beim Beschleunigen. Bremsenergie wird in einer Batterie gespeichert. Rein elektrisch kann ein Mild-Hybrid nicht fahren. 

Null-Emissions-Fahrzeug

Ein Null-Emissions-Fahrzeug ist ein emissionsfreies Fahrzeug – das es so nicht gibt, denn jedes Fahrzeug verursacht Emissionen, z. B. Geräusche. Gemeint ist vielmehr das Fehlen schädlicher Emissionen aus Verbrennungsgasen beim Betrieb (Tank-to-Wheel). e-Fahrzeuge sind lediglich lokal emissionsfrei. Der klimaneutrale Betrieb, also das Fahren ohne CO2-Ausstoß, ist aber nur möglich, wenn der genutzte Strom aus erneuerbaren Energien stammt. Aktuell ist dies nicht der Fall. Die vergleichsweise hohen CO2-Emissionen bei der Stromerzeugung führen dazu, dass Elektrofahrzeuge beim heutigen Strom-Mix in Deutschland den CO2-Ausstoß nicht grundsätzlich verringern. Nur bei der Nutzung regenerativer Quellen zur Stromerzeugung wie z. B. Windkraft wäre der CO2-Ausstoß annähernd zu vernachlässigen, wobei die Herstellung der Solar- und Windkraftanlagen nicht berücksichtigt ist. 

Ökostrom

Ökostrom ist ein Begriff für elektrische Energie, die aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird, etwa aus Wasserkraft, Sonne und Windenergie. Die Ökobilanz der Antriebsarten.

One-Pedal-Driving

Es gibt e-Autos, die über ein "One-Pedal-Feeling"-Konzept verfügen, wie beispielsweise der BMW i3 oder der Nissan Leaf der zweiten Generation. Sobald der Fahrer dabei nur den Fuß vom "Fahrpedal" nimmt, setzt eine Verzögerung (die Rekuperation) ein. Hat man sich an die Verzögerung gewöhnt, kann man diese e-Autos quasi mit nur einem Pedal (eben One-Pedal) fahren. Die Bremse wird beim vorausschauenden Fahren nur noch für stärkeres Bremsen oder für eine Notbremsung benötigt. 

Plug-in-Hybrid

Die Batterie eines Plug-in-Hybrids kann wie bei reinen Elektrofahrzeugen über den Stecker aufgeladen werden (engl. to plug in = einstecken). Ist die Batterie nach ca. 20 bis 80 km elektrisch betriebener Fahrt leer, funktioniert das Fahrzeug wie ein Hybrid.

Post-Lithium-Ionen-Akku

Hiermit sind Akkumulatoren gemeint, die nicht auf der heute aktuellen Lithium-Ionen-Technologie basieren. Dabei werden besonders Festkörper-Batterien als eine mögliche Weiterentwicklung gerade im Rahmen der Elektromobilität betrachtet. Diese verfügen über eine höhere Energiedichte, sind sicherer als Akkus mit flüssigen Elektrolyten und haben eine bessere Schnellladefähigkeit. Aktuell wird gerade in diesem Bereich in mehreren Kompetenzclustern intensiv geforscht. 

Permanenterregte Synchronmaschine (PSM)

Eine Permanenterregte Synchronmaschine ist eine Wechselstrommaschine, bei der die Frequenz der erzeugten Spannung proportional der Umdrehungsgeschwindigkeit ist. In vielen e-Fahrzeugen ist die PSM die typische Bauart des Elektroantriebs.

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Q - U

Range Extender

Ein Range Extender (auch REX) ist ein kleiner Benzinmotor, der über einen Generator Strom für den Elektromotor erzeugt, wenn die Traktionsbatterie leer gefahren ist.  Verbaut wird der Range Extender auf Kundenwunsch z. B. im BMW i3. Im Notfall ist der Fahrer somit für eine gewisse Reichweite unabhängig von einer Ladestation und fährt trotz leerer Batterie weiter. 

Rekuperation

Beim mechanischen Bremsen geht ein Teil der Energie verloren, die im Fahrzeug durch die Bewegungsenergie (kinetische Energie) gespeichert ist, wodruch Wärme entsteht. Diese Bewegungsenergie kann man nutzen: durch Rekuperation. Rekuperation (von lat. recuperare = wiedererlangen) bedeutet Energierückgewinnung durch Verzögern. Bei Hybrid-Fahrzeugen und e-Fahrzeugen wird die rückgewonnene Energie in die Traktionsbatterie zurückgespeist. Gerade im Stadtverkehr kann die Rekuperation den Strom- und Spritverbrauch deutlich senken. 

Smart Grid

Als Smart Grid werden intelligente Stromnetze bezeichnet. Elektrofahrzeuge können Teil des Smart Grid werden, indem sie zeit- und lastgesteuert geladen werden bzw. sogar Energie in das Netz zurückspeisen. Das Smart Grid befindet sich noch in der Entwicklungsphase. 

Steckertypen

Man unterscheidet folgende Steckertypen.

Die Wechselstromladung erfolgt mittels Typ 2-Stecker. Den Typ 1-Stecker findet man fahrzeugseitig nur noch an älteren e-Fahrzeugen. Diese können über einen Adapter an einer Typ 2-Ladestation geladen werden.

Die Gleichstromladung kann über zwei Steckertypen erfolgen:

  • CCS: Der europäische Standard auf Basis des Typ 2-Steckers mit einer Ladeleistung von derzeit maximal 100 kW. Eine Leistung von 150 bis 350 kW ist geplant. 
  • CHAdeMO: Der japanische Standard mit einer Ladeleistung von derzeit maximal 50 kW. 

 

Ultraschnellladung mit CCS

High Power Charger (HPC) oder Ultraschnellladestationen sind auf 350 kW ausgelegt und damit noch Zukunftsmusik. Die Traktionsbatterie eines e-Autos kann zwar über diese Ultraschnelllader innerhalb von 15 Minuten für eine Reichweite von 400 Kilometern aufgeladen werden – nur gibt es heute noch keine Autos, die auf diese Leistung ausgelegt sind. Aktuelle Modelle benötigen für eine Reichweite von 100 Kilometern an den HPC-Ladestationen 30 Minuten Ladezeit. In der näheren Zukunft sollen HPC-Stationen über das Joint Venture Ionity an rund 80 Standorten mit zunächst 150 kW-Ladern eingeführt werden 

Umweltbonus

Der Umweltbonus ist eine staatliche Kaufprämie, mit der die e-Mobilität in Deutschland gefördert werden soll. Der Umweltbonus kann ausschließlich rel="noopener noreferrer" über die Website des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) beantragt werden. Gefördert werden Pkw, deren Netto-Listenpreis als Basismodell 60.000 Euro nicht überschreitet. Das Fahrzeug muss weiterhin auf der Liste der förderfähigen Elektrofahrzeuge stehen. Der Umweltbonus gilt für reine Batterieelektrofahrzeuge, Plug-in-Hybride und Brennstoffzellenfahrzeuge, Fahrzeuge ohne lokale CO2-Emissionen und für Fahrzeuge die weniger als 50 Gramm CO2-Emissionen pro Kilometer verursachen. Für reine Batterieelektrofahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge werden 4000 Euro, für Plug-in-Hybride 3000 Euro gezahlt. Die Hälfte dieser Summen wird von den Autoherstellern übernommen.

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V - Z

Voll-Hybrid

Im Gegensatz zum Mild-Hybrid kann der Elektromotor bei einem Voll-Hybrid das Fahrzeug auch alleine antreiben, insbesondere beim Anfahren und bei geringen Geschwindigkeiten. 

Wallbox

Als Wallbox wird eine Wandladestation für Elektrofahrzeuge bezeichnet. Eine vom zugelassenen Elektrofachbetrieb ordnungsgemäß installierte Wallbox minimiert die Gefahren des elektrischen Stroms für Mensch und Gerät beim Laden eines e-Fahrzeuges. Eine Wallbox muss über einen besonderen FI-Schutzschalter verfügen. Wallboxen können mit einer höheren Ladeleistung als herkömmliche Haushaltssteckdosen operieren (bis zu 22 kW). Ab einer Ladeleistung von 4,6 bzw. 11 kW ist das Energieversorgungsunternehmen zu informieren, bzw. die Wallbox anzumelden. Das erledigt in der Regel der Elektrofachbetrieb. Welche Wallboxen im Test gut abschneiden.

Wechselstrom (AC)

Wechselstrom ist elektrischer Strom, dessen Richtung sich periodisch ändert. AC steht dabei für Alternative Current (also "abwechselnder Strom").

Wirkungsgrad

Als Wirkungsgrad η (griechisch „eta“) wird in der Technik bei einer Energieumwandlung das Verhältnis der nutzbringenden bzw. abgeführten Energie (Eab) Energie zur aufgewendeten bzw. zugeführten Energie (Ezu) bezeichnet. η=Eab/Ezu. Der Wert kann die Zahl 1 nie übersteigen.

Zyklenfestigkeit

Eine Batterie wird geladen und entladen, dies geschieht in Zyklen. Damit eine Batterie eine lange Lebensdauer bekommt, muss sie über eine hohe Zyklenfestigkeit verfügen und eine entsprechend hohe Anzahl an Lade- und Entladezyklen verkraften, ohne dass sich die Eigenschaften der Batterie merklich verschlechtert.