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Elektroauto Typen von BEV bis zu mHEV

Elektroauto ist nicht gleich Elektroauto

Jeder der sich mit der Elektromobilität bzw. mit Elektroautos beschäftigt wird es kennen: Man möchte sich über die Technik von Elektroautos informieren und stößt schnell auf Abkürzungen wie BEV, PHEV uns so weiter. Dann stellt man fest es gibt verschiedene Technologieansätze und spätestens hier wird es verwirrend. Was ist denn für den Interessenten der Technologieansatz, mit dem er sich am Besten identifizieren kann und welche Technologie ist am weitesten verbreitet?

Im Nachfolgenden möchten wir Ihnen die Abkürzungen erklären und ebenso die dazugehörige Technologie, damit Sie ein besseres Verständnis Ihr Eigen nennen können.

Das "BEV" - Battery Electric Vehicle

bev

greenmobility24| BEV-Batterie Electric Vehicle

Schema eines BEV

Die Abkürzung "BEV" steht für Battery Electric Vehicle. Als solche werden Elektroautos bezeichnet, die ausschließlich mit reinen Elektromotoren ausgerüstet sind und nur Elektrizität, also Strom aus einer Batterie / einem Akku als Energieträger zur Verfügung haben. Rechts im Bild sehen Sie den Aufbau eines BEV.

Es wird von externer Versorgung mit Strom aufgeladen (z.B. durch eine Wallbox). Die Batterie gibt Strom an den Elektromotor ab, der diesen dann antreibt. Die Batterie ist so ausgelegt, dass sie beim Bremsvorgang Energie zurückgewinnen kann und so, wenn auch nur zu einem geringen Teil wieder aufgeladen wird. Dies erhöht somit in geringem Ausmaß die Reichweite des Elektroautos. Der Vorgang wird Rekuperation genannt.

Definiert wird Rekuperation wie folgt:

"Rekuperation ist die Rückgewinnung von sonst verlorener Energie. Sie wird sowohl bei Wärmeanwendungen wie auch bei Antrieben praktiziert!"

Der Begriff Rekuperation wird bei Antriebssystemen in Zusammenhang mit der Rückgewinnung von Energie bei Bremsen (Nutzbremsung) verwandt.

Insbesondere im Stadtverkehr kann Rekuperation zu erheblichen Reduktionen des Kraftstoffverbrauchs führen. Hier kann beim Bremsen mit Hilfe des Elektromotors, der dann als Generator betrieben wird, elektrische Energie erzeugt werden, die in der Fahrbatterie gespeichert wird. Die Kapazität und Leistungsfähigkeit der Batterie begrenzt die speicherbare Energiemenge (Kapazitätenabhängigkeit) sowie die maximal aufzunehmende Bremsleistung; bei Elektroautos gelingt dies am besten, während die genannten Grenzen bei Hybridantrieben mit eher kleiner Batterie stärker zum Tragen kommen. Bei “Mild-Hybriden” wird teilweise nur eine etwas vergrößerte Starterbatterie verwendet, die beim Bremsen über die Lichtmaschine stärker geladen wird als sonst; hier kann meist nur ein sehr begrenzter Teil der Bremsenergie zurückgewonnen werden, außer bei leichtem Bremsen über kurze Zeit.

Die Energieverluste der elektrischen Rekuperation liegen in der Größenordnung von 50 %. Man beachte die Verluste im Generator- und Motorbetrieb, außerdem weitere Verluste in der Batterie und in der Elektronik. Da deswegen also effektiv nur rund die Hälfte der Bremsenergie zurückgewonnen werden kann, vergrößert auch hier eine “sportliche” Fahrweise mit häufigem und starkem Bremsen den Energieverbrauch, aber immerhin deutlich weniger stark als bei E-Autos ohne Rekuperation.

Eine mechanische Rekuperation ist auch mit Druckluftspeichern möglich. Hier wird beim Bremsen ein Kompressor betrieben, der eine Druckluftflasche auflädt. Beim Beschleunigen kann über einen kleinen Druckluftmotor wieder Antriebsenergie erzeugt werden. Diese Technik ist zwar weniger effizient als die elektrische Rekuperation und bietet auch ein deutlich kleineres Speichervolumen. Andererseits ist sie aber auch deutlich weniger aufwendig, weswegen ein breiter Einsatz in Autos möglich erscheint. Hierbei würde allerdings nicht zwingend ein Druckluftmotor benötigt, da ein modifizierter Verbrennungsmotor die Druckluft auch direkt nutzen könnte.

BEV verfügen über:

  • Einen Elektromotor und eine Batterie

  • Eine Batterie, die mit einem Kabel an einer Ladestation (privat/öffentlich) geladen wird

  • Während des Betriebs wird die Batterie auch durch Energierückgewinnung aufgeladen: Die Bremsenergie wird wieder in Strom umgewandelt, wenn Sie den Fuß vom Gas nehmen oder die Bremse treten

  • Die durchschnittliche Reichweite hängt stark von Modell, Fahrverhalten, Umgebungsbedingungen und Batteriekapazität ab. Einige Modelle können sogar mehr als 300 km fahren, basierend auf einem vorgegebenen Prüfzyklus. Die Reichweite des Corsa-e z.B. beträgt bis zu 337km (WLTP)1, die Reichweite des Ampera-e 423km (WLTP)1

  • Lokal emissionsfreies Fahren

Das "HEV" - Hybrid Electric Vehicle

hev

greenmobility24|HEV-Hybrid Electric Vehicle

Schema eines HEV

Die Abkürzung "HEV" steht für Hybrid Electric Vehicle und es wird auch Vollhybrid genannt.

Ein HEV ist mit einem Elektromotor und zusätzlich noch mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet. Der Verbrennungsmotor kann mit Hilfe eines Generators den Akkumulator während der Fahrt aufladen. Bei langsamen Geschwindigkeiten (bis zu 50 km/h) und kurzen Strecken (ca. 3 km) ist ein reiner Elektroantrieb möglich. Die für den Betrieb des Elektromotors erforderliche Elektrizität wird vom Verbrennungsmotor erzeugt.

Die Rekuperation ist eine weitere Möglichkeit, den Akku zu laden. Dabei wird die Bremsenergie zurückgewonnen und gespeichert, wie bereits im Bereich BEV erklärt.

Es gibt allerdings Unterschiede beim Aufbau und der Hybridisierung. Allgemein unterstützt der Elektromotor den Verbrennungsmotor vor allem beim Anfahren, wo dieser einen schlechten Wirkungsgrad hat. So kann der Kraftstoffverbrauch um bis zu 15-25 % reduziert werden. Rein elektrisches Fahren ist allerdings nur mit einem Vollhybriden über sehr kurze Strecken möglich. Das unterscheidet den klassischen Hybrid vom Plug-in-Hybrid.

Wichtig zu wissen ist, dass von der Bundesregierung nur am Stromnetz aufladbare Autos zum Beispiel die PHEV oder BEV, als Elektroauto zählen, und somit die Berechtigung auf Vergünstigungen wie die Umweltprämie haben.

Das "PHEV" - Plug-In Hybrid Electric Vehicle

phev

greenmobility24|PHEV-Plug-In Hybrid Vehicle

Schema eines PHEV

Die Abkürzung "PHEV" steht für Plug-In Hybrid Vehicle. Diese Hybridfahrzeug-Variante vereint elektrisches und konventionelles Antriebs- und Energiesystem (HEV = „Hybrid Electric Vehicle“). Das Fahrzeug ist sowohl mit einem Verbrennungsmotor als auch mit einem Elektromotor ausgestattet.

Wird eine größere Batterie verwendet, die über das Stromnetz aufge­laden werden kann, spricht man im Englischen von einem Plug-In-Hybrid Electric Vehicle, also einem PHEV.

Nur solche am Stromnetz aufladbaren PHEV zählen in der Definition der Bundesregierung zu den Elektrofahrzeugen und sind für Fördermaßnahmen unter den Hybriden freigegeben.

PHEV und REEV, wie wir später erklären, sind sich relativ ähnlich. Beide haben den Vorteil, dass alle alltäglichen Strecken rein elektrisch und emissions­frei zurückgelegt werden können, aber auch größere Distanzen kein Problem darstellen.

Mit den Fortschritten bei der Batterietechnik wird es künftig möglich sein, den elektrischen Anteil immer weiter zu vergrößern.

Das "MHEV" - Mild Hybrid Electric Vehicle

mhev

greenmobility24|MHEV-Mild Hybrid Electric Vehicle

Schema eines MHEV

Die Abkürzung "MHEV" steht für Mild Hybrid Electric Vehicle. Ein Mild-Hybrid-Fahrzeug wird von einem Verbrennungsmotor angetrieben, ergänzt durch einen kompakten Elektromotor (<20kW) als zusätzlichen Verstärker wie z.B. ein 48-Volt-Generator als zusätzlichen Verstärker.

Er unterstützt den Verbrennungsmotor, um den Kraftstoffverbrauch zu senken und ein verbessertes Drehmoment im unteren Drehzahlbereich zu erreichen.

Ein Mild-Hybrid ist nicht dafür entwickelt, ausschließlich elektrisch zu fahren. Weiterhin ist diese Form der Hybride von Förderungen der Bundesregierung ausgeschlossen.

Das "REEV" - Range Extended Electric Vehicle

reev

greenmobility24|REEV-Range Extended Electric Vehicle

Schema eines REEV

Die Abkürzung "REEV" steht für Range Extended Electric Vehicle.

Die REEV verfügen ebenfalls über einen Verbrennungs- und einen Elektromotor, wobei nur der Elektromotor das Auto antreibt.

Der Verbrennungsmotor erzeugt ausschließlich Strom für die Batterie, falls diese einen niedrigen Ladestand hat. Das Prinzip ist zum Beispiel beim BMW i3 zu finden.

REEV sind förderfähig.

Das "FCEV" - Fuel Cell Electric Vehicle

fcev

greenmobility24|FCEV-Fuel Cell Electric Vehicle

Schema eines FCEV

Die Abkürzung "FCEV" steht für Fuel Cell Electric Vehicle.

FCEV verfügen über eine Brennstoffzelle, die mittels Wasserstoff als Energieträger versorgt werden. Sie werden über einen Elektromotor angetrieben und zählen deshalb zu den Elektrofahrzeugen und sind förderfähig. Allerdings unterscheidet sich die Technik deutlich von rein batterieelektrischen BEV-Fahrzeugen, da ein Brennstoffzellenfahrzeug seine Energie durch die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff in einer Brennstoffzelle bezieht.

Der Vorteil von Brennstoffzellenfahrzeugen liegt im lokal emissionsfreien Fahren mit schneller Betankung. Allerdings sind die Kosten für das Brennstoffzellensystem noch relativ hoch. Bisher bieten nur zwei Hersteller ein Fahrzeug in Serie an, weitere wollen folgen. Auch die Herstellung von Wasserstoff und der Aufbau der benötigten Betankungsinfrastruktur sind derzeit mit relativ hohen Kosten verbunden.

Der Wasserstoff wird in einem superisolierten, doppelwandigen Tank (i.d.R. aus kohlefaserverstärktem Kunststoff) unter hohem Druck von 350 bzw. 700 bar gespeichert. In der Brennstoffzelle reagiert der Wasserstoff mit Luftsauerstoff zu Wasser und erzeugt dabei elektrische Energie und Wärme. Folglich kommen aus dem Auspuff keine Schadstoffe, sondern nur Wasserdampf. Die erzeugte elektrische Energie wird dann von einem Elektromotor genutzt, um das Auto zu bewegen. Zusätzlich ist eine kleine Batterie verbaut, die den erzeugten Strom zwischenspeichert.

PHEV verfügen über:

  • Einen Elektromotor und Batterie sowie einen Verbrennungsmotor, zum Beispiel 1.6 Direct Injection Turbo mit 147 kW (200 PS)2 wie im Grandland X Hybrid4

  • Eine Batterie, die mit einem Kabel an einer Ladestation (privat/öffentlich) oder über einen Verbrennungsmotor geladen wird

  • Während des Betriebs wird die Batterie auch durch Energierückgewinnung aufgeladen: Die Bremsenergie wird wieder in Strom umgewandelt, wenn Sie den Fuß vom Gas nehmen oder die Bremse treten

  • Die durchschnittliche Reichweite im vollelektrischen Modus hängt stark vom Modell, dem Fahrverhalten, den Umgebungsbedingungen und der Batteriekapazität ab. Einige Modelle können sogar mehr als 40 km fahren, basierend auf einem vorgegebenen Prüfzyklus. Zum Beispiel die Reichweite des Grandland X Hybrid4 beträgt bis zu 59 km (WLTP)1

  • Lokales emissionsfreies Fahren im vollelektrischen Modus.

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