Diese 5 Faktoren beeinflussen die Ladedauer

Wie lange lädt ein Elektroauto?

9.12.2021
  • Wissen, Privat, Laden
Als großer Negativpunkt bei Elektrofahrzeugen wird oft die Ladedauer angeführt. Diese ist jedoch von vielen Faktoren abhängig und kann von wenigen Minuten bis zu vielen Stunden reichen. Warum es zu solch großen Unterschieden kommen kann und warum die tatsächliche Ladedauer in den meisten Fällen irrelevant ist – hier gibt‘s die Erklärung.
Frau stoppt mit Stoppuhr die Ladezeit ihres E-Autos

Faktor Fahrzeugtyp

Unterschiedliche Fahrzeugmodelle können unterschiedlich schnell laden. Dafür verantwortlich sind die Komponenten: das integrierte Ladegerät (der sogenannte On-board-Charger), die eigentlichen Akkuzellen bzw. deren Aufbau und Chemie, das Batterie-Management-System und auch die Software. Manche E-Autos können mit Wechselstrom mit bis zu 22 kW geladen werden, die meisten mit 11 kW, aber andere nur mit 7,4 kW bzw. netzabhängig gar nur mit 3,6 kW. Mit Gleichstrom ist die Spanne noch größer: Hier beginnt es unter 50 kW und reicht bis über 350 kW temporärer Spitzenleistung.

Faktor Ladestand

Vor allem beim sogenannten Schnellladen mit Gleichstrom verläuft der Ladevorgang nicht konstant. Das heißt, ein Fahrzeug mit beispielsweise 100 kW maximaler Ladeleistung lädt nicht zu jedem Zeitpunkt mit 100 kW. Abhängig vom Ladestand (State of Charge = SoC) liegt der tatsächliche Leistungswert mal knapper und mal weiter darunter. Auch wenn es hier von Fahrzeugtyp zu Fahrzeugtyp große Unterschiede gibt, ähneln sich die Ladekurven prinzipiell: Ein vollkommen entladener Akku lädt erst langsam, nimmt ungefähr mit 10 % richtig an Fahrt auf, ehe dann über einen größeren Bereich (Sweet Spot) mit sehr hoher Leistung geladen wird, bis die Kurve bei circa 80 % deutlich zurückgeht. Warum das so ist? Bildlich gesprochen ist der Akku wie ein Gefäß, das man mit Wasser füllen möchte, aber nicht überlaufen darf. Anfangs kann richtiggehend eingeschüttet werden, zum Schluss hin muss man aber vorsichtig einschenken. Auf Langstrecke sind deshalb mehrere kürzere Tankstopps zwischen 20 % und 80 % SoC effizienter als z.B. ein langer. Bei vergleichsweise niedrigen Ladeströmen an Wechselstromladern verläuft die Ladekurve allerdings fast konstant. Hier gibt es keinen echten Sweet Spot.

Faktor Akkugröße

Je größer das „Gefäß“ Akku ist, desto schneller kann man große Mengen in kurzer Zeit nachfüllen - auf die letzten Tropfen kommt es nicht mehr an. Zwar braucht ein größerer Akku bei gleicher Ladeleistung für eine Vollladung (0 auf 100 % SoC) mehr Zeit als ein kleiner des gleichen Typs. Weil die Ladekurve aber länger hoch bleibt, kann in gleicher Zeit mehr Reichweite nachgeladen werden. Ein konkretes Beispiel: Zwei E-Autos gleichen Typs, das eine mit 50 kWh, das andere mit 100 kWh Akkukapazität, laden 30 Minuten am gleichen Schnelllader, der eine Betankung mit maximal 100 kW zulässt. Beide Fahrzeuge beginnen bei 20 % Ladestand. Während der kleine Akku bereits nach rund 20 Minuten in einen Ladebereich kommt, in dem die Leistung deutlich abflacht, kann der große Akku durchgehend nahe seiner Leistungsspitze bleiben. Warum? Er ist länger nicht voll, und das ist hier ein Vorteil. Das Ergebnis: Das Auto mit dem größeren Akku lädt mehr Reichweite in kürzerer Zeit – und damit in der Praxis schneller.

Faktor Ladesäule

Prinzipiell gilt: Eine höhere Ladeleistung führt zu kürzerer Ladedauer. Habe ich aber die Zeit – und das gilt vor allem zuhause in der eigenen Garage –, rückt die Ladeleistung in den Hintergrund. Dann gilt sogar die Regel: Je langsamer, desto besser für den Akku. Deshalb drosseln manche E-Auto-Fahrerinnen und -Fahrer beim Laden ohne Zeitdruck die Leistungsaufnahme absichtlich. Theoretisch ist mit Wechselstrom zuhause ein Leistungsspektrum von knapp über Null bis zu 22 kW, unterwegs an Schnellladern mit Gleichstrom von 50 kW bis zu aktuell über 350 kW möglich.

Faktor Temperatur

Extreme Temperaturen und vor allem Minusgrade machen dem Akku zu schaffen. Gerade im Winter muss das aktive Temperaturmanagement moderner E-Autos deshalb erst einmal die Zellen vorwärmen, bevor gewohnte Ladegeschwindigkeiten ermöglicht werden. Aber auch hier gilt, dass mit anfänglich reduzierten Ladeleistungen in erster Linie beim schnellen Laden mit Gleichstrom zu rechnen ist. Beim Laden an der heimischen Wallbox fallen kältebedingte Einbußen geringer aus.

So berechnet man die ungefähre Ladedauer

Beim Laden mit Wechselstrom kann man die Akkugröße einfach durch die Ladeleistung teilen, um zuverlässig die Dauer in Stunden zu berechnen. Ein Beispiel:

55 kWh / 11 kW = 5 h

Beim Schnellladen mit Gleichstrom gilt prinzipiell dieselbe Formel, es ist nur die Leistung nicht so einfach zu ermitteln, da diese nicht konstant erbracht wird. Es muss eine Durchschnittsleistung angesetzt werden. Beträgt diese beispielsweise 70 kW, so wäre das Fahrzeug mit 55 kWh Akkugröße bei normalen Temperaturen in

55 kWh / 70 kW = 0,79 h (47 min)

von 0 auf 100 % SoC. Da in der Realität ein E-Auto jedoch selten ganz leergefahren wird und dann auch keine Vollladung erfolgt, ist eine Berechnung von 10 bis 80 % SoC aussagekräftiger. Hier wäre die durchschnittliche Ladeleistung definitiv höher (z.B. 100 kW). Das ergäbe eine Ladezeit von

38 kWh (70%) / 100 kW = 0,38 h (23 min)

und damit weniger als die Hälfte der Zeit, die für eine volle Ladung benötigt würde, bei lediglich 30 % weniger Reichweitengewinn. Da die meisten Fahrerinnen und Fahrer jedoch die Reichweite ihrer BEVs nur selten ausreizen und meist zuhause laden, wenn das Fahrzeug steht, ist die Ladedauer in den allermeisten Fällen irrelevant. Wichtiger ist hier der Faktor Sicherheit, der vor allem durch eine Wallbox gewährleistet wird.


 

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