Elektroautos: Akku, Batterie, Reichweite, Kapazität, Haltbarkeit

Doch während ein Ersatzakku vom iPhone 12 zum Beispiel schon für unter 25 Euro zu haben ist, kosten neue Fahr-Batterien für Elektroautos oft fünfstellig! Ist das E-Auto bereits ein paar Jahre alt, liegt der Preis der Reparatur dann in der Regel über dem Restwert – ein wirtschaftlicher Totalschaden. Die Frage ist also: Wie lange hält so ein Elektroauto-Akku?

Optimistisch stimmte kürzlich der langjährige Vorstand für Elektrofahrzeuge bei Nissan: "Fast alle Akkus, die Nissan in seinen E-Autos verbaut hat, sind dort noch drin", sagte Nic Thomas dem US-Wirtschaftsmagazin Forbes. Der japanische Hersteller baut seit zwölf Jahren E-Autos. Der Nissan Leaf ist mit mehr als einer halben Million Exemplaren bisher eines der bisher meistverkauften E-Autos.

Inzwischen sei klar, dass Fahrakkus länger halten würden als die Autos, in die sie installiert wurden. Thomas: "Es ist das komplette Gegenteil von dem, was ursprünglich befürchtet wurde." Nach 15 bis 20 Jahren sei noch 60-70 Prozent Kapazität in den Batterien, sodass sie anschließend ein zweites Leben vor sich hätten.

Sie dienen nach der Verschrottung des Fahrzeugs zum Beispiel als stationäre Energiespeicher in Häusern oder Solaranlagen. Erst nach dieser Phase müsse man über ein Recycling nachdenken, so Thomas. Nissan will seine neue Batteriefabrik im britischen Sunderland mit Solarenergie versorgen, die zum Teil in gebrauchten E-Auto-Akkus zwischengespeichert wird.

Einen weiteren Hinweis auf die Haltbarkeit geben – ähnlich bei den Verbrennungsmotoren von Dieseln und Benzinern – die Garantien der Hersteller. Von Audi bis Volkswagen geben sämtliche Autobauer großzügige Gewährleistungsversprechen auf die Autoakkus ihrer Modelle: Standard sind 160.000 km oder acht Jahre. Bis zu dieser Frist bzw. Laufleistung wird ein Akku anstandslos ersetzt, wenn die Ladekapazität unter 70 Prozent der Anfangsleistung eines neuen Akkus sinkt.

Einige Hersteller gehen sogar noch weiter: Toyota gibt auf sein erstes rein elektrisches Auto der Edelmarke Lexus, den UX300e, eine Garantie von zehn Jahren oder einer Million Kilometer. Mercedes schließt daran an und gewährt ebenfalls zehn Jahre bzw. 250.000 km, allerdings nur für die Luxus-Limousine EQS. Auch Tesla wagt sich etwas hervor und bietet für das Model 3 Long Range Performance 200.000 km sowie für die Modelle X und Model S jeweils 240.000 km – doch die Ablauffrist beträgt wie bei allen anderen Herstellern acht Jahre, auch bei Renault. Zuletzt hat der französische Hersteller darauf verwiesen, dass bei 99 Prozent aller seit 2013 verkauften Renault Zoe die Akkus noch intakt sind, das bedeutet nach Renault-Lesart, dass sie immer noch über 70 Prozent der Kapazität zum Kaufzeitpunkt verfügen.  

Oder geht auch mehr? "Sie können davon ausgehen, dass ein Akku heute zehn Jahre hält", sagt Hartung Wilstermann, Executive Vice President für den Bereich Batteriesystem beim Zulieferer Webasto, der unter anderem Hyundai mit Akkus beliefert. Diese Lebensdauer sei auch erreichbar, wenn die Batterie mal nicht ganz pfleglich behandelt wird. "Die heutigen Akkus sind sehr solide."

Doch Lebensdauer ist nicht gleich Lebensdauer: Die sogenannte kalendarische Alterung liegt höher, ungefähr bei 20 Jahren. So lange hält der Akku einen Großteil seiner Kapazität, würde man das Auto ungenutzt in der Tiefgarage abstellen. Was natürlich niemand tut. Die Alterung während der Nutzung hängt dagegen von mehreren Faktoren ab: Außentemperaturen, Anzahl der Ladezyklen und Ladeintensität. Wer das weiß, kann den Akku bei jeder Gelegenheit schonend laden, um die Lebensdauer zu erhöhen.

Wie wichtig ist die Außentemperatur? "In der Sahara altert ein Akku schneller als in der gemäßigten Zone", sagt Wilstermann. Aber das geschieht nicht durch die Fahrt in großer Hitze: Währenddessen wird er aktiv gekühlt. Der Alterungsprozess läuft vor allem im passiven Zustand ab, wenn das Auto nicht genutzt wird. Umgekehrt lässt auch große Kälte den Akku schneller altern – auch hier sind Fahrten im Winter kein Problem, weil moderne Akkus eine Batterieheizung haben. Doch generell, so Wilstermann, schadet Kälte dem Akku weniger als Hitze.

Auch die Anzahl der Ladezyklen sorgt für beschleunigte Alterung. Daher lohnt es sich grundsätzlich, ein Auto mit größerem Akku zu kaufen: Höhere Reichweite führt dazu, dass man seltener laden muss. "3000 Ladezyklen sind bei modernen Pkw-Akkus inzwischen möglich", sagt Hartung Wilstermann. Daran werde sich allerdings in absehbarer Zeit nichts ändern.

Fortschritte erwartet der Webasto-Experte hingegen bald beim Ladetempo: Es werden bald Technologien zur Verfügung stehen, die einen leeren Akku in unter zehn Minuten auffüllen. "Dann geht es annähernd so schnell wie beim Verbrenner."

Wie sehr leidet der Akku, wenn sehr viel an der Schnellladesäule gezapft wird? "Natürlich ist Schnellladen eine höhere Belastung", sagt Wilstermann. Aber bei den heutigen E-Autos braucht deswegen niemand Sorge zu haben, seine Batterie zu ruinieren, ergänzt der Manager. Je größer ein Akku ist, desto höhere Ladeströme verträgt er. 

Diese Kapazität abhängig vom Ladestrom wird als "C-Rate" (C für "Capacity") bezeichnet. Eine C-Rate gleich 1 bedeutet, grob gesagt, dass eine Batterie es verkraftet, innerhalb von einer Stunde komplett ge- oder entladen zu werden. Je höher die C-Rate, desto schneller die mögliche Ladekapazität. Wilstermann: "3C kann jeder große Akku vertragen, bei 5C liegt die Grenze."

Jedoch: "Mit hohen Leistungen laden, ist tendenziell nicht so gut für den Akku – wenn es nicht erforderlich ist", sagt Kai-Philipp Kairies, Gründer von Accure. Sein Start-up mit 60 Mitarbeitern bietet die Fernüberwachung und -diagnose von Lithium-Ionen-Akkus als Dienstleistung. Kairies rechnet mit einem riesigen Markt, je weiter sich E-Mobilität ausbreitet. "Wir tragen dazu bei, dass der Wiederverkaufswert von gebrauchten Akkus messbar wird – und sich steigert."

Kai-Philipp Kairies lehrte an der RWTH Aachen, bevor er sich mit dem Unternehmen Accure selbstständig machte.

Bild: ACCURE Battery Intelligence GmbH

Accure überwacht bereits Akku-Kapazitäten im Größenbereich von weit über 30.000 E-Autos. Die Zusammenarbeit mit einem großen deutschen Autohersteller läuft seit dem vergangenen Jahr – wer das ist, kann Kairies noch nicht sagen. Aber er sagt: "Unser permanentes Monitoring macht die Batterien langlebiger." Die Fortschritte in der Branche seien insgesamt hervorragend.

So arbeitet Accure: Sensoren in den Akkus nehmen permanent diverse Spannungsdaten aus allen Zellen auf und übertragen diese Werte per Funk an die Rechner von Accure. Dort werden sie mit Referenz-Systemen verglichen. Dabei fallen Anomalien schnell auf: "Der Vergleich lässt uns lernen: 20.000 verhalten sich so, die eine nicht." Lithium-Ionen-Akkus seien "komplexe Wesen, die sich sehr individuell" verhalten. "Aber es gibt gewisse Tendenzen, die immer wieder auftreten."

In den vergangenen Jahren habe die Industrie einen gewaltigen Sprung gemacht. So verhindert das Batteriemanagement bei modernen Akkus, dass sie sich beim Laden zu stark erwärmen. Notfalls werden sie heruntergekühlt. Unschädlich sei auch das Laden bei Minusgraden: "Das Batteriemanagement wird immer verhindern, dass sofort Strom in den Akku fließt." Erst wird geheizt, bei Erreichen der optimalen Temperatur beginnt dann der Ladevorgang.

Kairies: "Das ist natürlich nicht so gut für den Wirkungsgrad, ebenso wie Schuko-Laden an der heimischen Steckdose." Für den Akku sei es jedoch gut, geradezu "Wohlfühl-Laden". Am besten: Laden an Wallbox oder öffentlicher Ladesäule mit 11-22 kW: Das ist schonendes Laden mit den geringsten Ladeverlusten.

Kairies rät aber davon ab, den Akku voll zu laden und anschließend das E-Auto auf längere Zeit – und sei es nur über Nacht – abzustellen. "Das ist wie bei einem Gummiband: Wenn Sie das Band gespannt halten, verliert es seine Flexibilität viel schneller." Optimales Verhalten: Den Ladevorgang so programmieren, dass der Akku unmittelbar vor dem Losfahren voll ist.

Doch auch der Lade-"Hub", also die Ladestrommenge im Verhältnis zum Fassungsvermögen, spielt eine Rolle für die Lebensdauer: Ein großer Hub von 10 auf 90 Prozent der Kapazität reduziert die Lebenserwartung stärker als das Laden von 30 auf 50 oder von 60 auf 80 Prozent. "Auch hier passt wieder der Gummiband-Vergleich: Je häufiger ich das Gummiband stark dehne, desto schneller verliert es seine ursprüngliche Spannung."

Natürlich sind diese Maßregeln nicht dogmatisch: Erlaubt das Pensum nur sofortiges, heftiges Laden, muss das eben sein. "Ich würde niemandem raten, möglichst nur fünf Prozent nachzuladen, um den Akku zu schonen", sagt Hartung Wilstermann von Webasto. Er selbst fährt 100.000 km jährlich, sein Dienstwagen ist ein Audi e-tron. "Ich lade ständig an Schnellladesäulen, das ist überhaupt kein Problem."