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Elektroantrieb

Wusstest du, dass es das erste Auto mit Elektroantrieb bereits im 19. Jahrhundert gab?

Damals konnte es sich aber noch nicht durchsetzen. Ein Grund dagegen war die geringe Reichweite, die auch heute immer noch eine große Rolle spielt. Eine bessere Infrastruktur zum Laden und verbesserte Akkus machen Elektroautos aber immer interessanter.

Bei der Umweltbilanz schneidet ein E-Motor besser ab als ein Diesel oder Benziner. Doch führt er die Liste der umweltfreundlichen Antriebe an? Unser Ratgeber gibt Aufschluss. Außerdem lernst du verschiedene Arten des E-Autos kennen und entdeckst seine Vor- und Nachteile im Betrieb.

Inhaltsverzeichnis

  1. Die Arten des Elektroantriebs im Überblick
  2. Funktionsweisen des Elektroantriebs
  3. Elektromotor: Vor- und Nachteile beim Elektroantrieb
  4. Ausblick: Umweltschutz im Fokus

Das Wichtigste zusammengefasst

Der E-Motor erlebt beim Thema Autos einen Aufschwung: Schon im Jahr 2019 wurden deutschlandweit über 60.000 Pkw mit Elektroantrieb zugelassen.

Damit lag das E-Auto auf Platz 2 für alternative Motoren hinter dem Hybriden, der nur bedingt auf Strom als Energiequelle zurückgreift.

Weltweit hat der Antrieb jedoch die Nase noch weiter vorn. Ein möglicher Grund? Der leise und im Vergleich zum Verbrennungsmotor umweltfreundliche Antrieb.

Ein E-Motor im Auto ist meist ein Drehstrommotor mit Dreiphasenwechselstrom. Das Herzstück des E-Fahrzeugs bildet die Batterie, ein Lithium-Ionen-Akku.

Der Ausbau der Elektroladestationen für die Aufladung schreitet in Deutschland voran. Daher und weil E-Autos lokal emissionsfrei fahren, werden E-Motoren für eine immer größere Zielgruppe interessant.

Die Arten des Elektroantriebs im Überblick

Elektromotoren werden mithilfe von Strom betrieben und wandeln elektrische Energie in mechanische Energie um. Sie kommen in verschiedensten elektrischen Maschinen zum Einsatz. Die meisten davon benutzt du wahrscheinlich sogar in deinem Alltag, beispielsweise eine elektrische Zahnbürste oder Waschmaschine. In einem Auto mit E-Motor stecken der Akku als Speicher der Energie, Kühlsysteme gegen Überhitzung und die sogenannte Leistungselektronik. Sie wandelt Energie in der Batterie so um, dass sie die richtige Stärke und Form aufweist.

Gut zu wissen: Sämtliche Komponenten des Autos mit Elektroantrieb funktionieren durch Strom. Dazu gehören neben dem Motor selbst die Lenkung und die Bedienung von Heizsystem oder Klimaanlage. Dafür ist ein hochwertiger Akku notwendig. Meist handelt es sich um einen Lithium-Ionen-Akku.

Generell gibt es verschiedene Arten von Elektromotoren. Es wird grob zwischen diesen Arten unterschieden:

  • Drehstrommotor
  • Gleichstrommotor
  • Synchronmotor
  • Asynchronmotor

Je nach Gerät werden andere Motoren eingesetzt. Eine elektrische Maschine in der Industrie wird zum Beispiel meist durch einen Asynchronmotor betrieben. Dafür sind bei E-Autos meistens Drehstrommotoren interessant.

Drehstrommotor im E-Auto

Ein Drehstrommotor ist ein durch Drehstrom betriebener Motor. Was heißt das? Es handelt sich um einen Elektromotor, der mithilfe der sogenannten Dreiphasenwechselspannung läuft. Mit dieser Art von Strom warst du zum Beispiel schon einmal in Kontakt, falls bei dir eine Küche angeschlossen wurde. Denn der Starkstrom-Anschluss des Herdes beruht auf Drehstrom.

Ein Drehstrommotor im E-Auto setzt sich aus zwei Elektromagneten, einem unbeweglichen Stator und dem drehbaren Rotor zusammen. Die Magneten wechseln zwischen Anziehung und Abstoßung. Durch den Rotor wird ein Magnetfeld mit Wechselstrom hergestellt. Das Konzept führt dazu, dass sich der Rotor dreht und so das Elektroauto in Bewegung setzt.

Bei einem Drehstrommotor werden keine Schleifkontakte benötigt, deswegen ist der Verschleiß geringer. Deshalb wird dieser Antrieb im Elektroauto bevorzugt. Außerdem wandelt der Drehstrommotor im E-Auto die Energie innerhalb der Lithium-Ionen-Batterie zu Wechselstrom um und übernimmt somit eine wichtige Funktion. Er stellt die Energie für das E-Auto so bereit, wie sie gebraucht wird.

Funktionsweisen des Elektroantriebs

Es gibt bei strombetriebenen Fahrzeugen einerseits den "reinen E-Motor". Meist wird dabei wegen ihrer längeren Haltbarkeit eine Lithium-Ionen-Batterie genutzt. Der Lithium-Ionen-Akku transportiert die Lithium-Ionen zu einer negativ geladenen Zelle, die wiederum die Ionen innerhalb von Kohlenstoff speichert. Alternativen zur Lithium-Ionen-Batterie sind Lithium-Polymer-Akkus (basieren auf Feststoffen) und Lithium-Luft-Akkus (basieren auf Mix aus Sauerstoff und Kohlenstoff).

Warum Lithium?

Es ist kein Zufall, dass Lithium in allen Akkus für E-Autos eine Rolle spielt. Das chemische Element speichert sehr viel Energie – vor allem im Vergleich zu seinem geringen Eigengewicht. Auch das niedrige Gewicht des Metalls ist ein Vorteil in der Nutzung.

Hybrid und Plug-In Hybrid als Alternative zum reinen E-Auto

Möchtest du die Vorteile von Verbrennungs- und E-Motor nutzen, sind Hybriden für dich interessant. Hier kommt der Elektromotor als Unterstützung zum klassischen Antrieb zum Einsatz. Zur Wahl stehen der Voll-Hybrid und der Plug-In Hybrid.

Mehr dazu im Ratgeber: Hybridauto.

Elektromotor: Vor- und Nachteile beim Elektroantrieb

Ein Elektroantrieb im Auto hat wie alle Motorarten Vor- und Nachteile.

Vorteile:

  • Effizient
  • Geräuscharm
  • Schnelle Beschleunigung
  • Schonend im Hinblick auf die Fahrzeugkomponenten
  • Verschiedene Förderungsoptionen in Deutschland
  • Lokal emissionsfrei
  • Besonders umweltfreundlich bei Betrieb durch erneuerbare Energien

Nachteile:

  • Geringe Reichweite
  • Problematik bei wenig Ladestationen im Wohnumfeld
  • Lange Ladezeiten (wenn kein modernes Ladesystem/Konzept)
  • Stromverbrauch je nach Modell hoch
  • Hoher Anschaffungspreis im Vergleich zu Pkw mit anderen Antrieben
  • Nicht gänzlich emissionsfrei
  • Knappe Ressourcen für Akkus benötigt

Vorteile des Elektroantriebs

Elektroantriebe sind effizient und arbeiten vibrations- und geräuschlos. Der Fahrkomfort ist hoch, da es keinerlei störende Geräusche wie "Motorbrummen" gibt. Freunde des schnellen Fahrens überzeugt der Maximaldrehmoment aus dem Stand, der eine rasante Beschleunigung ermöglicht. Der Grund: Die einfache Bauweise des Elektromotors. Von 0 auf 100 in weniger als zehn Sekunden? Meist kein Problem mit dem Elektroantrieb. Gangwechsel sind nicht mehr nötig. Auch der Verschleiß beim Fahren wird reduziert. Wenn du vorausschauend fährst, kannst du fast komplett auf die manuelle Bremse verzichten und sie dadurch schonen. Der verbaute Drehstrommotor muss selten gewartet werden und ist langlebig, weil er ohne Schleifkontakte auskommt.

In puncto Autokauf und Förderung ist das E-Auto ebenfalls vorn mit dabei. Viele Neuwagen nutzen den E-Antrieb. Der Kauf von E-Autos wird von der Bundesregierung finanziell unterstützt (Stand Juli 2020). Dadurch sind Prämien, aber auch Steuervorteile denkbar. Der Grund für die Förderung: E-Autos sind lokal emissionsfrei. Das heißt, dass sie bei der aktuellen Fahrt keinerlei Abgase erzeugen und kein CO2 ausstoßen. Die Umweltbilanz wird sogar verbessert, wenn E-Autos mit Strom aus regenerativen Quellen betrieben wird.

Nachteile des Elektroantriebs

Ein oft genannter Nachteil beim Elektroauto? Die Reichweite. Je nach Batterie ist sie vergleichsweise gering. Lebst du in einem Teil von Deutschland mit wenig Ladestationen? Dann reicht die normale Durchschnittsreichweite von 100 bis 200 Kilometern je nach E-Auto vielleicht nicht immer. Bisher waren lange Ladezeiten von ca. vier bis sechs Stunden üblich, dieses Problem wird aber nach und nach durch Schnellladesysteme gelöst; auch ein Akkutausch an E-Tankstellen ist ein mögliches Konzept. Generell hängt der Stromverbrauch und damit die Reichweite auch von dem E-Auto selbst ab. Es versteht sich von allein, dass große und schwere E-Fahrzeuge mehr Strom benötigen als wendige Stadtflitzer. Einen Vergleich verschiedener Automodelle hat der ADAC im April 2020 veröffentlicht.

Ein weiteres Argument gegen das E-Auto ist der Preis. Die hohen Anschaffungskosten kann man durch eine schonende Fahrweise aber schnell wieder aufholen. Der E-Motor muss allerdings auch oft gewartet werden.

Ein weiterer Nachteil bleibt: Der Elektromotor ist leider nicht komplett emissionsfrei. Während der Fahrt sind E-Autos zwar lokal emissionsfrei und stoßen kein CO2 aus, aber auch die Stromquelle beeinflusst die Umweltbilanz. Eine gute Alternative ist daher auf Strom aus regenerativen Quellen zurückzugreifen.

Schon gewusst?

Der nahezu geräuschlose Betrieb wurde auch als Nachteil von E-Autos gesehen. Was für den Fahrer ein eindeutiger Vorteil ist, stellt für andere Verkehrsteilnehmer ein Manko dar. Denn: Fußgänger oder Fahrradfahrer konnten frühere Modelle der E-Autos beim Heranfahren nicht hören. Um gefährliche Situationen und Schreckmomente zu vermeiden, sind E-Autos seit 2019 zu einem Soundgenerator verpflichtet. Dieser gibt Geräusche ab, wenn die Geschwindigkeit unter 20 Kilometern pro Stunde liegt. So werden seitdem auch Autos mit Elektroantrieb problemlos von Außenstehenden wahrgenommen.

Als Fazit des Vergleichs lässt sich sagen: Die Elektromotor Vor- und Nachteile halten sich auf den ersten Blick die Waage. Viele vergangene negative Punkte sind bei modernen E-Autos allerdings längst kein Thema mehr.

Ausblick: Umweltschutz im Fokus

Auch zukünftig wird der Umwelt- und Klimaschutz im Fokus stehen. Daher werden langfristig vor allem PKW gefragt sein, die mit einem umweltschonenden Antrieb arbeiten. Lohnt es sich also mit einen Elektroantrieb nachzurüsten oder solltest du dich gleich für ein E-Auto entscheiden?

Wer den Strom für die Batterie aus regenerativen Quellen bezieht, kann auch schon heute mit einem E-Auto komplett emissionsfrei unterwegs sein. Dadurch steigt ebenfalls die Umweltbilanz für das E-Auto. Die Ressourcen dieser Energie sind beispielsweise Photovoltaik- oder Windkraftanlagen. Sie wandeln Sonnenstrahlung oder Windenergie in Strom um. Da die erneuerbaren Energie in Deutschland zunehmend an Beliebtheit gewinnen, sind sie auch für das E-Auto immer relevanter. In Zukunft ist daher zu erwarten, dass sich die Umweltbilanz für das E-Auto zunehmend verbessert.

Alternativen zum Elektroauto: Was ist (ebenfalls) umweltfreundlich?

Du suchst eine Alternative für das Auto mit Elektroantrieb, die per Strom geladen wird? Beliebt und stark im Kommen sind das Erdgasfahrzeug und der PKW mit Wasserstoffantrieb.

Erdgas: Erdgasautos verfügen über einen gewöhnlichen Motor. Dieser wird nicht mit Benzin, sondern mit Gas betankt. Dadurch wird ein Ausstoß von Schadstoffen verhindert.

Wasserstoff: Wer hingegen mit Wasserstoff fährt, verfügt über ein Auto mit einem E-Motor und einer speziellen Brennstoffzelle. Diese Zelle verwandelt Wasserstoff in Wasser. Auf diese Weise wird Energie freigesetzt, die den Motor antreibt. Mit diesem PKW fährst du komplett emissionsfrei, da der Auspuff bei der Fahrt nichts außer Wassertropfen hinterlässt.

Umweltbilanz E-Auto und andere Antriebe

Der ADAC zeigt in einer Auswertung von 2019: Die Vorzüge des Elektroautos, das mit einer Mischung aus Strom betrieben wird, werden erst nach einigen Jahren deutlich. Einerseits liegt das daran, dass nicht nur regenerative Energien genutzt werden. Der wenig umweltfreundlich gewonnene Strom macht sich in der Statistik bemerkbar. Andererseits ist der Akku schuld: Bei Lithium handelt es sich um einen knappen Rohstoff, der zusätzlich für viele weitere Produkte wie etwa Handys benötigt wird. Die Produktion ist aufwändig und die Förderung schwierig. Dies sorgt dafür, dass die Gesundheit von Mensch und Tier in den Abbauregionen häufig gefährdet ist. All diese Punkte sorgen dafür, dass sich ein Elektroauto bei Umweltfragen erst später behauptet.

Treibhausgausstoß alternative Antriebe
So hoch ist der Treibhausgasabstoß der unterschiedlichen Antriebe. © ADAC e.V.

Die Grafik zeigt jedoch, dass 100 % regenerativ betriebe Elektroautos bei der Umwelt-Frage hervorragend im Vergleich abschneiden. Schon nach wenigen zehntausend Kilometern hängt das Elektroauto Benziner und Dieselmotoren ab. Die Umweltbilanz für das E-Auto lässt sich durch die Anwendung rein erneuerbarer Energien optimieren. Dies sogar so stark, dass selbst das oftmals favorisierte Erdgas-Auto auf seinen Platz verwiesen wird.

Wenn du deinen Strom für die Autobatterie also aus regenerativen Quellen beziehst, erzielst du eine positive Umweltbilanz mit dem E-Auto. Dadurch bleibt das Elektroauto auch in Zukunft interessant. Kommt es für dich infrage? Dann brauchst du auch eine passende Kfz-Versicherung.

Interessierst du dich generell für alternative Antriebe? Hier erfährst du mehr: Alternative Antriebe

 

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