Elektromobilität – neues Kapitel der Energieeffizienz

Die Elektromobilität und die Energieeffizienz reichen sich die Hand. Nie waren wir im PKW-Bereich effizienter unterwegs als mit den batteriebetriebenen Elektroautos unserer Zeit. Während Verbrenner nicht selten über 60 kWh Energie benötigen, um 100 km zu fahren, schaffen heutige Elektroautos dieselbe Fahrstrecke mit nur 15 kWh. Oder geht da noch weniger? Wir stellen heute ein Elektroauto vor, das zeigt was geht und welche Vorteile Effizienz mit sich bringt.

Will man ein Auto vorwärtsbewegen, muss man gegen einige Kräfte ankämpfen. Konkret sind das der Luftwiderstand, der Rollwiderstand, der Beschleunigungswiderstand und der Steigungswiderstand. Wie groß diese Kräfte ausfallen, hat man selbst in der Hand: Je nachdem, wie die Eigenschaften des Fahrzeugs sind, kann man sie vergrößern oder verkleinern. Das Ziel ist natürlich, die Gegenkräfte insgesamt möglichst klein zu halten, dann wird fahrzeugseitig weniger Kraft für die Fortbewegung benötigt – die Effizienz steigt.

Das US-amerikanische Startup „Aptera“ entwickelt zurzeit ein Fahrzeug, das auf maximale Effizienz ausgelegt ist. Sie werben mit einer Reichweite von bis zu 1.600 km mit einer Akkuladung aus einem 100 kWh Akku, das entspräche einem unglaublich niedrigen Verbrauch von 6,25 kWh / 100 km. Wie ist das zu schaffen?

Zunächst fällt das windschnittige Design des Aptera ins Auge. Bei höheren Geschwindigkeiten ab etwa 60 km/h ist der Luftwiderstand die stärkste Kraft, die auf ein Auto einwirkt, sie steigt im Quadrat je schneller man fährt. Die Form des Autos und die Größe der Stirnfläche sind hier ausschlaggebend. Aptera schafft durch die tropfenartige Form des Fahrzeugs einen überragenden Luftwiderstandsbeiwert (cW-Wert) von 0,13, die Stirnfläche ist durch die schmale und flache Bauweise der Fahrkabine ebenfalls sehr gering.

Dass Aptera versucht auch den Rollwiderstand möglichst klein zu halten, fällt auch recht schnell auf: Das Fahrzeug hat nur drei recht schmale Räder, die mit der Straße reibende Kontaktfläche ist entsprechend klein. Der Rollwiderstand ist über alle Geschwindigkeiten näherungsweise konstant, außer gegebenenfalls bei sehr hohen Geschwindigkeiten. Schließlich spielt auch das Fahrzeuggewicht eine Rolle: Ist das Fahrzeug leichter, muss weniger Masse beschleunigt werden und an Steigungen weniger Masse in die Höhe bewegt werden. Auch beim Rollwiderstand spielt das Fahrzeuggewicht mit ein. Aptera reduziert das Gewicht in ihrem Prototypen daher auf etwa 800 kg.

Was sind nun also die Vorteile eines so effizienten Fahrzeugs? Zunächst sieht man vermutlich erstmal die Nachteile: Wenig Platz, keine zweite Sitzreihe, wenig Komfort. Doch dem gegenüber stehen eine Menge Vorteile.

Auf der Hand liegen zunächst geringe Stromkosten und eine große Reichweite durch den enorm geringen Verbrauch. Doch es lässt sich noch weiterspinnen: Durch den geringen Verbrauch muss der Akku gegebenenfalls nicht mehr so groß ausfallen. Selbst mit einem 25 kWh großen Akku kann man die Reichweite eines VW ID.3 erzielen, der einen mehr als doppelt so großen Akku hat (58 kWh). Das spart Ressourcen und eine Menge Geld bei der Anschaffung.

Ein weiterer Vorteil besteht beim Aufladen: Durch die hohe Effizienz kann bei gleicher Ladeleistung mehr Reichweite pro Zeit nachgeladen werden. Ein VW ID.3 lädt bei 11 kW Ladeleistung etwa 55 km Reichweite pro Stunde in seinen Akku. Bei dem Aptera wäre das Reichweitenäqivalent bei gleicher Ladeleistung allerdings etwa 175 Kilometer pro Stunde – deutlich schneller. Dasselbe Szenario finden wir natürlich auch an DC-Schnellladern wieder: Dem Aptera reichen 50 kW Ladeleistung um 800 km Reichweite pro Stunde nachzuladen, andere Fahrzeuge brauchen dafür Ladestationen mit 200 kW. So wird bei der Ladeinfrastruktur weniger Anschlussleistung benötigt, was wiederum Kosten spart, besser für die Netzstabilität ist und weniger Ladeverluste mit sich bringt.

Betrachtet man die Lebensdauer eines Akkus, so wirkt sich die Effizienz auch dort positiv aus. Da bei gleichbleibender Akkugröße viel mehr Reichweite pro Ladezyklus erzielt werden kann, verschleißt der Akku weniger. Auch der Punkt, dass weniger Ladeleistung erforderlich ist, sorgt für einer bessere Lebensdauer, da der Akku weniger stark belastet wird. Das gilt natürlich für die Leistungszugabe genauso wie für die Leistungsentnahme: Auch die Antriebsleistung kann geringer ausfallen, da die Fahrwiderstände kleiner sind. So können die Motoren kleiner dimensioniert werden, was wiederum Gewicht und Kosten spart.

Letztlich kann man all diese Vorteile auf geringere Kosten runterbrechen. Am Beispiel von Aptera wird deutlich, welche Potentiale günstige und umweltfreundliche E-Mobilität noch haben. Auch Mercedes hat sich kürzlich dafür begeistern lassen und mit dem EQXX ein etwas praktikableres, aber ebenfalls hocheffizientes Fahrzeug vorgestellt. Dem gegenüber steht nur ein fataler Trend: Die SUVs. Sie sind das Gegenteil dieser hocheffizienten Fahrzeuge und lassen jegliche Energie- und Kostensparpotentiale links liegen. Vergleicht man aktuelle E-SUVs mit kleineren, effizienteren Fahrzeugen auf dem E-Auto-Markt, so sind auch hier bereits erhebliche Verbrauchsunterschiede erkennbar, dafür muss man gar nicht auf Extremfahrzeuge wie den Aptera schauen. Ob solche Fahrzeuge eine Chance auf dem Markt haben, ist fraglich: Der Trend spricht eine andere Sprache. Schade eigentlich.

Bild: Aptera