Elektroautos: So sehr beeinträchtigt Schnellladen die Akku-Lebensdauer
So sehr schadet das Schnellladen dem Akku im Elektroauto
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Schnellladen ist für Elektroautos unverzichtbar, um bei Fernreisen nicht allzu lange unterwegs zu sein. Doch jedes Schnellladen mit Gleichstrom schadet dem Akku des E-Autos, so die Regel. Wie sehr, zeigt jetzt eine Analyse!
Bild: DPA
Inhaltsverzeichnis
Schnellladen ist in der E-Mobilität ein zweischneidiges Schwert: Einerseits brauchen Vielfahrer die Technik, um eine Strecke von mehreren Hundert Kilometern ohne allzu großen Zeitverlust zu bewältigen. Beispiel VW ID.3 Pro S mit 77-kWh-Akku: An einer 11-kW-Säule mit Wechselstrom braucht er rund drei Stunden von 20 auf 80 Prozent Akkustand, am dicken Gleichstromkabel mit dem klobigen CCS-Stecker gelingt das – je nach Ladeleistung der Ladesäule – in nur 25 Minuten.
Andererseits altert der Lithium-Ionen-Akku im Elektroauto durch das Turboladen stärker: Das Speichervermögen, das mit jedem Ladezyklus nachlässt, schrumpft beim schnellen Stromspeichern erheblich rasanter. Ein Dilemma für alle, die häufig weite Strecken zurücklegen müssen. Wie heftig verschleißt das Schnellladen die Batteriezellen? Bisher war das nicht bekannt.
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Das österreichische Start-up Aviloo, auf die Analyse gebrauchter Elektroauto-Batterien spezialisiert, hat jetzt die Folgen des Schnellladens genauer untersucht. Dabei kam heraus: Schnellladen kann die Alterung eines Akkus zusätzlich zum "normalen" Altern um bis zu 17 Prozent verstärken. Ein E-Auto-Akku, den man ausschließlich schnelllädt, verliert mit der Zeit also fast ein Fünftel seiner Speicherkapazität mehr als einer, der nur an der leistungsschwächeren Wallbox betankt wird.
Gerade auf Langstrecken kommt man mit Elektroauto ohne Schnellladen nicht aus, wenn man nicht tagelang unterwegs sein möchte.
Bild: Aral
Aviloo analysiert seit 2017 den Gesundheitszustand von Akkus im Elektroauto, den sogenannten State of Health (SoH). Es gibt ein eigenes Verfahren, um Akkus gebrauchter Elektroautos auszulesen und zu bewerten. Unzählige Messdaten sind dafür notwendig.
Die Systeme der Autos speichern die jeweiligen Ladestände, die tatsächliche Ladeleistung, die Temperatur der Zellen usw. Auch die Anzahl der Schnellladungen merken sie sich. All diese Daten liest Aviloo auf Wunsch aus und analysiert sie. Die Ergebnisse aus 10.000 Tests haben die Österreicher auf ihren Servern. Inzwischen nutzt auch der TÜV Süd das Know-how von Aviloo.
"Es gibt drei Hauptmechanismen der Alterung", sagt Nikolaus Mayerhofer, Technik-Vorstand von Aviloo. Dabei handele es sich um die Umgebungstemperatur, den Ladezustand beim Abstellen und die Ladeleistung. "Bei 40 Grad Außentemperatur zum Beispiel altert die Zelle ganz schnell." Ebenso schlecht sei es, wenn der voll geladene Akku lange abgestellt wird – er leiert aus wie ein Gummiband, das man lange Zeit gespannt hält. Und das Schnellladen?
Aviloo prüft die Akkus gebrauchter Elektroautos: Die Box wird an die UBD-Steckdose angeschlossen und liest Daten vom Batteriemanagement aus.
Bild: Tim Dahlgaard
Aviloo hat aus seinem Datenschatz Elektroautos mit hoher Laufleistung (180.000 bis 200.000 km) herausgefischt. "Das sind noch nicht so viele, also ist unsere Analyse bewusst unwissenschaftlich." Mehrere Dutzend Fahrzeuge wurden sortiert im Hinblick auf den Schnelllade-Anteil beim Stromtanken. Dabei stellte sich schnell heraus: Je häufiger der Besitzer zum CCS-Stecker griff, desto geringer war die Restkapazität des Akkus.
Die Spanne reichte von 93 Prozent Restkapazität bei einem Elektroauto, das nahezu nie schnellgeladen wurde, bis zu knapp 71 Prozent bei einem Auto, das mehr als vier Fünftel seiner Ladevorgänge per HPC-Gleichstrom erhielt. Insgesamt entstand ein breites Band, das natürlich nur eine Richtung kennt: abwärts, denn mit der Zeit und der Anzahl der Ladezyklen verliert jeder Akku kontinuierlich an Kapazität.
Der blaue Streifen bildet die Alterung der Akkus ab – links solche, die wenig beim Schnelllader waren. Rechts die Dauerkunden an der CCS-Säule.
Bild: Aviloo
Noch einmal: Diese Zahlen sind nicht absolut zu verstehen, dafür war die Anzahl der untersuchten Akkus zu gering. Aber die Tendenz bilden sie gut ab, meint Mayerhofer. Je mehr Schnellladung, desto schneller verliert das Elektroauto seine Reichweite. Sein Fazit: "Das ist etwas, was ich als Fahrer beeinflussen kann: Schnellladen sollte man nur, wenn es wirklich notwendig ist."
Der Ingenieur vergleicht die drei Akku-Alterungseffekte Temperatur, Ladestand beim Parken und Schnellladen mit schädlichen Einflüssen, denen der menschliche Körper ausgesetzt sein kann: "Marathonlaufen an sich ist kein Problem – aber wenn ich rauche, saufe und dann noch Marathon laufe, lebe ich nicht lang."
Nikolaus Mayerhofer ist technischer Geschäftsführer und Mitgründer von Aviloo, dem österreichischen Batterieprüfungs-Start-up.
Bild: Aviloo
Zum Vergleich hat Aviloo auch die Akkus von Elektroautos mit etwa halb so viel Laufleistung ausgewertet. Von diesen Untersuchungsfällen mit 80.000 bis 100.000 km auf dem Tacho hat das junge Unternehmen naturgemäß erheblich mehr Datensätzen im Archiv. Auch hier kam es zu einer Streuung. Doch schon wie bei den Langläufern ist die gleiche Abwärtsbewegung zu erkennen, beeinflusst durch die Zeit (kalendarische Alterung) und die drei genannten Alterungsmechanismen.
Bemerkenswert: Aviloo hat viele Akkus analysiert, die nach 80.000 km noch mehr als 95 Prozent Kapazität aufweisen. Das stimmt optimistisch hinsichtlich der Lebenserwartung von Elektroauto-Akkus. Allerdings stehen am anderen Ende der Grafik Fahrzeuge mit 50 bis 70 Prozent Schnellladeanteil, deren Batterien nur noch deutlich unter 90 Prozent Restspeicher haben.
Eine Studie des US-Dienstleisters Recurrentauto kam zuletzt zu einem anderen Ergebnis: Das Unternehmen, das Endkunden permanentes Batterie-Monitoring anbietet, hat eine Analyse von 12.500 Tesla in Amerika veröffentlicht. Recurrentauto verglich die Reichweite von Autos, die 90 Prozent des Ladens am Supercharger mit hoher Ladeleistung zubrachten, mit solchen, die nur im Ausnahmefall dort die Batterie aufluden. Demnach waren keine messbaren Unterschiede in der Reichweite der Akkus beider Gruppen erkennbar. Heißt das, Tesla-Akkus sind besonders widerstandsfähig – oder stimmt die bisherige Einschätzung nicht, dass Schnellladen den Akku schädigt?
Aviloo teilt hierzu mit: Die Analyse von Recurrentauto basiert auf der Reichweite, während man selbst den State of Health (SoH), also den Gesundheitszustand der Batterie untersuchte. Das sei nicht dasselbe. "Die Reichweite, die in Kilometern angegeben wird, hängt hauptsächlich vom Fahrstil zum Zeitpunkt des Tests ab." Im Gegensatz zum SoH sei diese eine instabile Kategorie, die von Testfahrt zu Testfahrt variieren kann – je nachdem, ob zum Beispiel der Fahrer besonnen oder hektisch fuhr. Aviloo: "Die von uns verwendete Methode zur Batteriediagnostik und Berechnung des SoH basiert auf realen Daten und realen Bedingungen."
Aber spielt es auch eine Rolle, ob ein Elektroauto oft schnellgeladen, oft in großer Hitze geparkt oder oft mit vollem Akku tagelang herumstand? "Vollkommen irrelevant", so die entschiedene Antwort. Welcher der drei Schadentypen den Akku altern ließ, sei letztendlich egal. Alle drei Faktoren schaden auf die gleiche Weise. Für Autokäufer ist lediglich die Kenntnis über den Gesundheitszustand essenziell, denn er beeinflusst maßgeblich den Restwert.
Und den Neuwert. "Auch bei neuen Elektroautos schwankt das Speichervermögen erheblich", so Mayerhofer. Erst kürzlich durfte Aviloo im Kundenauftrag einen neuen Tesla Model 3 Short Range analysieren. Ergebnis: "93 Prozent der erwartbaren Kapazität – das ist eigentlich ein Skandal." Nicht verwunderlich, dass Aviloo immer mehr Anfragen von Neuwagenkäufern erhalte.
Übrigens sind die Akku-Checks der Hersteller, sagt Mayerhofer, weit weniger genau als die von Aviloo. "Die liegen um 20 bis 30 Prozentpunkte falsch, selbst Tesla."
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