E-Auto: Untersuchung des ADAC zeigt große Unterschiede bei Ladestromverlusten

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Die meisten Elektroautofahrer dürften von Verlusten beim Laden schon mal gehört oder gelesen haben. Wie hoch diese sind, und dass sie je nach Art des Ladevorgangs und auch nach Fahrzeugen unterschiedlich ausfallen, wissen schon nicht ganz mehr so viele. Dabei kann das für Elektroautonutzer eine nützliche Information sein, weil sie einige Bedingungen für das Laden und die damit mögliche Ersparnis zum Teil in der eigenen Hand haben.

Die Hersteller geben die Ladeverluste jedenfalls nicht an, schon gar nicht für die verschiedenen Lademöglichkeiten. Der Verbrauchszyklus WLTP enthält diese, weist sie allerdings nicht gesondert aus. Dass es je nach Ladestrom und Spannung große Unterschiede gibt, zeigt der ADAC in einer zweigeteilten Untersuchung. Die typischen Ladeverluste beim Wechselstromladen ermittelte die Untersuchung anhand der Modelle Fiat 500e, Renault Zoe, Tesla Model 3 und VW ID.3. Die Messungen zu den charakteristischen Ladeverlusten beim Schnellladen führten die Techniker mit den vier verbreiteten Elektroautos Tesla Model Y, VW ID.3, Hyundai Ioniq 6 und Renault Mégane E-Tech durch. Um welche Ausführungen es jeweils exakt geht, teilt der Club leider nicht mit.

Unterschiede bei Wechselstrom- und Gleichstrom-Laden

Die größten Unterschiede in der Energieeffizienz zeigen sich im Vergleich zwischen Wechselstrom- (AC) und Gleichstrom-Laden (DC) aufgrund der Eigenheiten der verschiedenen Techniken. Weitere Faktoren sind unterschiedliche Ladespannungen und, bei Schnellladungsszenarien, Konditionierung und Ladezustand der Batterie. Prinzipiell ist die Effizienz an einer Schnellladesäule mit Gleichstrom (DC) am höchsten, während sie beim Laden an Wechselstrom meist schlechter ausfällt. Es gibt allerdings auch große Unterschiede zwischen den verschiedenen Fahrzeugen im Test.

An einem 300-kW-Lader, wie er in vielen öffentlichen Ladeparks steht, zeigte sich, dass beim Schnellladen zwar meistens weniger Energie verloren geht als an der heimischen Wallbox. Die Verluste beim Schnellladen hängen aber sehr davon ab, ob sich ein Akku in seinem optimalen Temperaturfenster befindet. Bei warmer Batterie sind diese mit einem bis vier Prozent gering. Bei niedrigen Außentemperaturen und kaltem Akku steigen sie im Fahrzeug hingegen auf sechs bis zehn Prozent, wenn die kalte Batterie aufgeheizt werden muss. Diese Energie muss die Ladesäule zusätzlich zum Ladestrom liefern. Sie wird selbstverständlich mit abgerechnet, obwohl sie den Ladestand nicht erhöht.

Heizkosten voll ausnutzen

Diese sogenannte Batterie-Vorkonditionierung ist in vielen Elektroautos bereits während der Fahrt zur Ladesäule möglich. Dann dauert der Ladevorgang nicht so lang und benötigt keine zusätzliche Energie an der Säule. Der Energieaufwand für die Batterieheizung bleibt aber selbstverständlich der gleiche, nur, dass der Strom vorher aus der Batterie entnommen wurde. Sollte eine Beheizung aufgrund niedriger Temperaturen nötig sein, rät der Club, die Batterie möglichst voll zu laden. Damit fällt der anfängliche Heizverlust prozentual weniger ins Gewicht, die Effizienz steigt, die anteiligen Stromkosten sinken. Auch die Ladetarife spielen eine Rolle: Bei gleichem Preis pro Kilowattstunde ist Schnellladen kosteneffizienter. Groß ist dieser Unterschied allerdings nicht: AC-Laden ist bereits bei ein paar Cent Unterschied günstiger als DC.

Verluste beim Laden zu Hause

Im ersten Teil der Untersuchung hat der ADAC den Ladeverlust an der 230-Volt-Steckdose, einer 11-kW-Wallbox und mit über die Fahrzeugeinstellungen reduzierter Ladeleistung gemessen. Die vier Elektroautos wurden dazu unter gleichen Bedingungen um 20 Prozent aufgeladen und danach die Strommengen inkl. Ladeverluste mit der im Fahrzeug gespeicherten Energie verglichen. Die Ladeverluste verteilen sich dabei sehr unterschiedlich:

AC-Ladeverluste
Modell	Steckdose Leistung / Verlust	Wallbox Leistung / Verlust	Wallbox reduziert Leistung / Verlust
Fiat 500e	2,3 kW / 12,7 %	11 kW / 6,3 %	3,6 kW / 13,9 %
Renault Zoe	2,3 kW / 24,2 %	11 kW / 9,7 %	keine Messung
Tesla Model 3	2,3 kW / 15,2 %	11 kW / 7,7 %	3,5 kW / 11,4 %
VW ID.3	2,3 kW / 13,6 %	11 kW / 9,0 %	5,5 kW / 9,2 %

Die Effizienz an der Wallbox ist höher als an der 230-Volt-Steckdose. Die geringsten Ladeverluste hat der Fiat 500e, der eine gute Lade-Effizienz bietet. Bei reduzierter Ladeleistung an der Wallbox zeigt sich eindeutig, dass die niedrige Ladeleistung zu höheren Ladeverlusten führt. Dieses Szenario ist denkbar, wenn der Strom aus einer eigenen PV-Anlage fließt oder mehrere Autos an der gleichen Wallbox hängen.

Die Verluste entstehen dabei unvermeidbar bei der Umwandlung von Wechsel- in Gleichstrom im Onboard-Lader im Auto. Ebenfalls im Auto kostet die zweite Spannungsebene mit den traditionellen 12 Volt zwischen 100 und 300 Watt für den Betrieb der Steuergeräte, die zum Laden benötigt werden. Erhebliche Verluste messen die Techniker auch im Kabel, das daher möglichst kurz sein sollte. Insgesamt veranschlagen sie die heimischen Ladeverluste an der 230-Volt-Steckdose auf zehn bis 30 Prozent.

An der heimischen Wallbox ist eine größere Ladeleistung möglich. Damit wird der Anteil des Eigenverbrauchs in der Fahrzeugelektronik relativ deutlich geringer, da das Auto wesentlich schneller geladen wird. Das verkürzt die Betriebsdauer der Nebenverbraucher. Die Ladeverluste an der Wallbox betragen daher nur fünf bis zehn Prozent, deutlich weniger als an der Steckdose.

Verluste am Schnelllader unterwegs

Am DC-Schnelllader unterwegs muss zwar kein Ladegerät im Fahrzeug den Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln, Energie geht dafür an anderer Stelle verloren. Sie verpufft im Akku in Form von Wärme, welche die hohen Ladeströme aufgrund seines Innenwiderstands erzeugen. Bei hohen Ladeleistungen wird daher zusätzlich Energie von der Batteriekühlung verbraucht.

Noch höher steigen die Energieverluste, sobald das Batteriemanagement bei zu niedriger Temperatur die Heizung einschaltet, um den Akku schneller laden zu können. Durchschnittlich betrugen die Umwandlungsverluste in der Schnellladesäule durchschnittlich nur drei Prozent. Das Heizen der Batterien an der Ladesäule kostet zusätzlich Energie im Rahmen von zwei bis acht Prozent.

DC-Ladeverluste in Prozent

Modell	mit Vorkonditionierung bei 23 Grad	mit Vorkonditionierung bei 0 Grad	ohne Vorkonditionierung bei 0 Grad
Hyundai Ioniq 6	1	1	6
Renault Megane E-Tech	4	6	8
Tesla Model Y	3	4	10
VW ID.3	3	5	7

Beim Test mit den vier Autos hat der Club drei verschiedene Ladeszenarien angenommen, wobei die genutzten Testwagen von Renault und VW keine Funktion zur aktiven Batteriekonditionierung besitzen:

• Warme Batterie mit Fahrt/Vorkonditionierung
• Kalte Batterie mit Fahrt/Vorkonditionierung
• Kalte Batterie ohne Fahrt/Vorkonditionierung

Wichtig zu wissen: Der ID.3 hat seit 2023 eine anwählbare Vorkonditionierung der Batteriezellen.

"Jedes Auto wurde während des Tests mit 30 kWh geladen, wobei gemessen wurde, wie viel Energie dafür aus dem Stromnetz kam, wie viel Energie die Ladesäule verließ und wie viel tatsächlich in der Batterie ankam. Als Verlust gilt in der Studie jede Energie, die dem Stromnetz entnommen wird, aber nicht zum Fahren zur Verfügung steht." Die Energieverluste beim DC-Laden beliefen sich insgesamt auf zwischen fünf und 15 Prozent.

Als praktischen Hinweis leitet der ADAC daraus ab, dass bei den gegenwärtigen Ladestrompreisen "die höheren Stromkosten beim öffentlichen DC-Laden durch die Effizienzvorteile nicht aufgefangen werden können. Nur wenn im Ladetarif für AC-Laden und DC-Laden der gleiche Preis pro kWh aufgerufen wird, ist DC-Laden etwas günstiger."

Die Erkenntnisse in Kurzfassung

• DC-Laden ist am effizientesten, AC-Laden meist am kostengünstigsten
• Die Batterie schon während der Fahrt aufzuwärmen, spart Zeit, aber keine Energie

(fpi)