Warum Elektroauto-Akkus im Alltag viel langlebiger sind als im Testlabor

Dabei fand das Team eines gemeinsamen Forschungsinstituts aus zwei Universitätszweigen heraus: Entgegen der herrschenden Meinung halten Elektroauto-Akkus ihre Ladekapazität rund ein Drittel länger, als Labortests bislang ergeben hatten. Somit erhöht sich die bereits hohe potenzielle Nutzbarkeit von E-Autos – und die Gefahr, einen teuren Tauschakku einbauen zu müssen, verringert sich weiter.

Für die Akzeptanz der Elektromobilität könnte diese Studie ein Meilenstein sein: Schon heute steht fest, dass die Haltbarkeit der Traktionsbatterien erheblich besser ist, als noch vor wenigen Jahren von Fachleuten prognostiziert. Mit den Erkenntnissen der Stanford-Studie steigen diese Prognose noch einmal erheblich – schon die heutige Akkugeneration bringt somit Lebenserwartungen von 300.000 und mehr Kilometer Laufleistung mit.

Für ihre Untersuchung entwarfen die Wissenschaftler vier unterschiedliche Entladungsprofile. Je näher das Profil am realen Nutzungsverhalten von Autofahrern lag, desto höher war die vorausberechnete Lebenserwartung des Energiespeichers. Das Resümee der Stanford-Forscher: Die meisten Elektroautofahrer nutzen ihren Wagen und die Batterie im Alltag viel schonender, als in den Messverfahren der Industrie bisher zugrunde gelegt ist. "Wir haben für Elektroauto-Batterien bisher einfach nicht die richtigen Testverfahren", sagt Simona Onori, Professorin am Stanford-Institut "Precourt Institute for Energy" und Hauptautorin der Studie.

Was die Studie ermittelte: Die "Degradation" genannte Alterung, die sich durch geringere Ladungsannahme zeigt, wird auch durch das Nutzungsverhalten beeinflusst. Mehrere Faktoren bewirkten die überraschende Langlebigkeit. Dazu gehörte unter anderem das Beschleunigungsverhalten: Kurze und starke Beschleunigung, also zum Beispiel beim Ampelstart oder beim Überholen, wirken sich nicht nur unschädlich, sondern sogar positiv auf die Lebensdauer aus.

Bisher waren Wissenschaftler und die gängigen Testprofile für Batterie-Haltbarkeit vom Gegenteil ausgegangen. Salopp gesagt sind folglich gelegentliche Kavalierstarts gut für den State of Health (SoH) des Akkus (aber eventuell schlecht für den SoH des Führerscheins). Vergleichbar mit der Kondition eines Dauerläufers, die sich durch einen kurzen Zwischenspurt verbessern kann.

Ein weiterer Faktor ist die regelmäßige Nutzung: Laut der Stanford-Studie trägt kalendarische Alterung stärker zur Degradation bei als zyklische Alterung. Mit anderen Worten: Steht das Elektroauto ungenutzt herum, altert der Akku schneller als beim regelmäßigen Be- und Entladen durch Fahrbetrieb. "Das ist ein starkes Argument für elektrische Lkw und Lieferwagen, die permanent im Einsatz sind", sagt Alexis Geslin, Student der Materialforschung und Co-Autor der Studie. Er merkt an, dass bei sporadischer Nutzung eines E-Autos das Gewicht auf die temporäre Alterung des Akkus gelegt werde – insbesondere dann, wenn man das Fahrzeug permanent an der Steckdose hängen habe.

Die Wissenschaftler ermittelten auch einen sogenannten "Sweet Spot" für die gewerbliche Nutzung von Elektroauto-Akkus. Ein solches Nutzungsverhalten markiert den idealen Kompromiss zwischen zyklischer und kalendarischer Alterung. Glücklicherweise, so hebt die Studie hervor, liege dieses Fenster im Bereich des realistischen Fahrens von Elektrofahrzeugen.

Das Forscherteam schlägt Autoherstellern nun vor, ihre Batteriemanagement-Software an die neuen Erkenntnisse anzupassen, um die Lebensdauer der Batterie unter realen Bedingungen zu maximieren. Bei der Studie half ein Algorithmus für maschinelles Lernen, der mithilfe aller vom Team gesammelten Daten trainiert wurde.