Während eines normalen Ladevorgangs ist die Energie aus dem Netz größer als der gemessene Zuwachs in der Batterie. Ein Teil wird zu Wärme. Ein Teil versorgt das Ladegerät, Pumpen, Elektronik und die Batteriekonditionierung. Wenn Sie 90 % als gerundetes Beispiel ansetzen, kommen von 100 kWh aus der Versorgung etwa 90 kWh in der Batterie an.
Was bedeutet Ladeeffizienz beim E-Auto?
Die Ladeeffizienz ist ein Verhältnis. Für Fahrerinnen und Fahrer ist der nützlichste Wert der Vergleich zwischen der am Ladepunkt zugeführten Energie und dem Zuwachs der in der Batterie gespeicherten Energie. Das wird oft als Effizienz von der Wallbox bis zur Batterie bezeichnet.
Die Messgrenze ist entscheidend. Ein Ladegerätehersteller kann nur die Effizienz seiner Leistungselektronik angeben. Ein Fahrzeugtest kann den On-Board-Lader und die Nebenverbraucher des Fahrzeugs einbeziehen. Ein Haushaltszähler kann außerdem Kabelverluste vor der Wallbox erfassen. Diese Werte beantworten unterschiedliche Fragen und sollten daher nicht verglichen werden, ohne Anfangs- und Endpunkt jeder Messung zu prüfen.
Für Kosten- und Ladezeitabschätzungen verwenden Sie die Energie, die aus der Versorgung gezogen wird. Das ist die Energie, die Sie kaufen und die Ihre Elektroinstallation liefern muss.
Wohin geht die fehlende Energie?
Die meisten Ladeverluste erscheinen als Wärme oder werden von Systemen genutzt, die den Ladevorgang sicher ermöglichen. Es handelt sich nicht um ein rätselhaftes Leck, sondern um die Summe mehrerer kleiner und veränderlicher Verbraucher.
- Leistungsumwandlung. Die Batterie speichert Gleichstromenergie. Beim AC-Laden nutzt das Auto den Umrichter im Fahrzeug. Ein DC-Ladegerät wandelt Netzwechselstrom in der Ladestation um.
- Kabel und elektrische Verbindungen. Strom in Leitern erzeugt Wärme. Richtig dimensionierte Kabel und einwandfreie Verbindungen halten diese innerhalb der vorgesehenen Grenzen.
- Fahrzeugelektronik. Steuergeräte, Schütze und Niedervoltsysteme bleiben aktiv, während das Auto mit dem Ladegerät kommuniziert und die Batterie steuert.
- Batteriekonditionierung. Pumpen, Lüfter, Heizungen oder Kühler können die Batterie auf eine geeignete Temperatur bringen.
- Die Batterie. Der Innenwiderstand erzeugt Wärme, während Energie in die Zellen fließt.
Diese Verbraucher bleiben nicht konstant. Wenn die Nebenverbraucher des Fahrzeugs beispielsweise 300 W nutzten, entspräche das nur 2,7 % bei 11 kW Eingangsleistung, aber etwa 13 % bei 2,3 kW. Diese Rechnung zeigt, warum ein Ladevorgang mit sehr niedriger Leistung weniger effizient sein kann, auch wenn kein Fehler vorliegt; 300 W sind ein Beispiel und kein typischer Wert für jedes Auto.
Ist AC- oder DC-Laden effizienter?
Es gibt keine verlässliche Regel, nach der DC immer effizienter als AC ist. Die Umwandlung findet an einem anderen Ort statt, sie ist aber weiterhin erforderlich. Ein fairer Vergleich muss am gleichen netzseitigen Punkt beginnen und an der Batterie enden.
Beim AC-Laden schaltet, schützt und kommuniziert die Wallbox hauptsächlich. Der On-Board-Lader des Autos wandelt AC in DC um. Seine Effizienz kann sich mit der Auslastung ändern. Ein leistungsstarker On-Board-Lader, der weit unter seiner Nennleistung arbeitet, erreicht möglicherweise nicht sein bestes Ergebnis.
Beim DC-Laden wandelt die Station AC in DC um und liefert der Batterie kontrollierte Gleichstromleistung. Die Station hat eigene Kühlung, Steuerung und Kabelverluste. Das Auto kann die Batterie ebenfalls heizen oder kühlen. Ein Ladegerätedisplay kann Energie an einem anderen Punkt als ein Hauszähler ausweisen; dadurch kann ein beiläufiger Vergleich irreführend sein.
DC-Schnellladen ist meist schneller, weil eine Schnellladestation mehr Leistung liefern kann als ein typischer AC-On-Board-Lader. Die Geschwindigkeit allein beweist nicht, dass der vollständige Weg vom Netz zur Batterie weniger Energie verbraucht hat.
Vergleichen Sie Gleiches mit Gleichem
Verwenden Sie für jeden Ladevorgang dieselbe Messgrenze. Geschätzte Batterieenergie geteilt durch die netzseitig gemessene Energie ist sinnvoll. Den AC-Eingang eines Ladegeräts mit dem DC-Ausgang eines anderen zu vergleichen, ist es nicht.
Mit wie viel Ladeverlust sollten Sie rechnen?
Es gibt keinen einzelnen Prozentsatz, der für jedes E-Auto gilt. Veröffentlichte Tests zeigen, dass die Ladeeffizienz von Ausstattung, angeforderter Leistung und Temperatur abhängt. Ein Test der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission mit ausgewählten Schnellladegeräten und Fahrzeugen maß bei extremer Kälte deutlich niedrigere Umwandlungseffizienz als bei 25 °C.
Für eine Beispielrechnung verwendet dieser Artikel 90 % als gerundeten Wert. Das ist kein gemessener Standardwert und keine zugesicherte Leistungsangabe. Rechnen Sie bei der Planung von Zeit oder Kosten auch mit einer niedrigeren Effizienz.
Diese Tabelle zeigt, wie die Annahme die aus derselben Zufuhr von 40 kWh gespeicherte Energie verändert.
| Angenommene Effizienz | Energie aus der Versorgung | In der Batterie gespeicherte Energie | Differenz |
|---|---|---|---|
| 80 % | 40 kWh | 32 kWh | 8 kWh |
| 85 % | 40 kWh | 34 kWh | 6 kWh |
| 90 % | 40 kWh | 36 kWh | 4 kWh |
| 95 % | 40 kWh | 38 kWh | 2 kWh |
Die Zeilen sind Rechenbeispiele, keine zugesicherten Leistungsbereiche. Eigene Ladevorgänge zu messen ist hilfreicher, als die schmeichelhafteste veröffentlichte Zahl auszuwählen.
Wie berechnen Sie Ihre eigene Ladeeffizienz?
Teilen Sie die der Batterie hinzugefügte Energie durch die zugeführte Energie und multiplizieren Sie mit 100. Wenn die Versorgung 40 kWh geliefert hat und die Batterie geschätzt 36 kWh gewonnen hat, lautet das Ergebnis 36 ÷ 40 × 100 = 90 %.
Für eine aussagekräftigere Messung:
- Erfassen Sie die netzseitige Energie mit einem separaten Zähler oder einer Wallbox, die ihren Eingang misst.
- Nutzen Sie einen größeren Ladevorgang, etwa von 20 % auf 80 %, damit Rundungen und feste Nebenverbräuche weniger ins Gewicht fallen.
- Schätzen Sie die gespeicherte Energie anhand der nutzbaren Batteriekapazität und der Änderung des Ladestands.
- Wiederholen Sie die Messung unter ähnlichen Bedingungen und bilden Sie dann den Mittelwert aus mehreren Ladevorgängen.
Der Batterieprozentsatz ist eine Schätzung des Batteriemanagementsystems des Fahrzeugs. Auch die nutzbare Kapazität verändert sich mit Temperatur und Alter. Diese Berechnung zu Hause ist daher eine Schätzung und kein Labortest der Effizienz.
Wie beeinflussen Verluste Ladekosten und Ladezeit?
Sie zahlen für die Energie aus der Versorgung, nicht nur für den Zuwachs in der Batterie. Im Beispiel mit 40 kWh kosten 0,30 € pro kWh insgesamt 12,00 €. Erreichen 36 kWh die Batterie, kostete jede gespeicherte kWh tatsächlich etwa 0,33 €.
Die Effizienz verändert auch die Zeitabschätzung. Das Hinzufügen von 36 kWh bei konstanten 7,4 kW Eingangsleistung und 90 % Effizienz dauert etwa 5 Stunden und 24 Minuten: 36 ÷ (7,4 × 0,90). Bei 80 % beträgt dieselbe Schätzung etwa 6 Stunden und 5 Minuten.
Während des tatsächlichen Ladevorgangs kann das Fahrzeug die Leistung reduzieren oder pausieren. Nutzen Sie unsere Rechner für Ladezeit und Ladekosten zur Planung und ersetzen Sie die Annahmen anschließend durch Ihren Tarif und Ihre gemessenen Ladedaten.
Warum verändert die Temperatur das Ergebnis?
Lithium-Ionen-Batterien arbeiten bei Kälte oder Hitze anders. Das Fahrzeug kann die Ladeleistung begrenzen und Energie für die Konditionierung des Akkupakets einsetzen. Diese Energie regelt die Batterietemperatur und hilft dem Akku, innerhalb seiner Steuergrenzen zu arbeiten, erhöht aber nicht sofort den angezeigten Ladestand.
Es gibt keine allgemeingültige Mindesttemperatur der Batterie, die Sie vor dem DC-Laden erreichen müssen. Das Batteriemanagementsystem des Autos steuert die für seine Chemie und Konstruktion zulässige Leistung. Befolgen Sie die Betriebsanleitung, statt eine feste Temperatur aus einem anderen Modell zu übernehmen.
Eine routenbasierte Vorkonditionierung kann vor dem Schnellladen helfen, wenn das Fahrzeug diese Funktion unterstützt. Bei kaltem Wetter kann eine Vorkonditionierung zu Hause während der Verbindung einen Teil der Batterie- und Innenraumheizung vor der Abfahrt aus dem Netz versorgen. Sie beseitigt den Energieverbrauch nicht, kann aber Abfahrt und Ladevorgang berechenbarer machen.
Wie können Sie vermeidbare Ladeverluste verringern?
Verwenden Sie die richtige Ausstattung und konzentrieren Sie sich auf wiederholbare Gewohnheiten. Kleine Prozentunterschiede sind weniger wichtig als eine unsichere Installation oder ein Tarif, der nicht zu Ihrem Zeitplan passt.
- Verwenden Sie eine fachgerecht installierte Wallbox oder einen Ladepunkt an einem Stromkreis, der für die Last ausgelegt ist.
- Verwenden Sie nur eine Ladeeinstellung, die für Stromkreis, Steckdose, Ladekabel, Ladegerät und Auto zugelassen ist. Erhöhen Sie den Strom nicht allein, um die Effizienz zu verbessern.
- Konditionieren Sie die Batterie vor dem Schnellladen vor, wenn Ihr Auto diese Funktion bietet.
- Planen Sie das Laden bei moderaten Bedingungen oder zu einem passenden Tarif, wenn dies praktikabel ist.
- Halten Sie Stecker und Steckdosen sauber, trocken und unbeschädigt. Nutzen Sie keine Ausstattung weiter, die ungewöhnlich heiß wird oder Schäden zeigt.
- Messen Sie mehrere vergleichbare Ladevorgänge, bevor Sie auf einen Fehler am Auto schließen.
Laden wird nie vollständig verlustfrei sein. Eine einheitliche Messmethode, eine vernünftige Planungsannahme und solide Ladeausstattung liefern die Zahlen, die für Ihr eigenes Auto zählen.
Häufige Fragen
Ist das Laden eines E-Autos zu 100 % effizient?
Nein. Umwandlung, Kabel, Fahrzeugelektronik, Batteriekonditionierung und die Batterie selbst verbrauchen oder verlieren Energie. Das genaue Ergebnis von der Wallbox bis zur Batterie ändert sich je nach Fahrzeug und Ladevorgang.
Wie berechne ich die Ladeeffizienz eines E-Autos?
Teilen Sie die geschätzte, in der Batterie gespeicherte Energie durch die an der Versorgung gemessene Energie und multiplizieren Sie mit 100. Wenn zum Beispiel 36 kWh aus 40 kWh zugeführter Energie gespeichert werden, beträgt die Effizienz 90 %.
Ist AC- oder DC-Laden effizienter?
Keines von beiden ist immer effizienter. Beim AC-Laden nutzt das Auto seinen On-Board-Lader. Bei einer DC-Ladestation findet diese Umwandlung außerhalb des Autos statt. Ausstattung, Leistung, Temperatur, Nebenverbraucher und die gewählten Messpunkte bestimmen das Ergebnis.
Warum sind Ladeverluste bei kaltem Wetter höher?
Eine kalte Batterie kann weniger Leistung annehmen, während das Auto Energie zum Erwärmen von Batterie und Innenraum nutzen kann. Feste Elektronikverbraucher machen bei einem langsamen Ladevorgang ebenfalls einen größeren Anteil aus.
Sollte ich für eine Ladeberechnung 90 % Effizienz verwenden?
Es gibt keinen allgemeingültigen Standardwert. Wenn Sie 90 % als gerundetes Beispiel verwenden, rechnen Sie auch ein Szenario mit niedrigerer Effizienz durch und ersetzen Sie die Annahme durch Messdaten, sobald diese verfügbar sind.
