Elektromobilität von A bis Z.

Ein Akkumulator (Kurzform: Akku) speichert elektrische Energie auf chemischer Basis und ist wieder aufladbar. Werden mehrere dieser Speicherelemente (Sekundärzellen) aneinandergereiht, entsteht eine Batterie.

Die Batterie ist der Energiespeicher und damit das zentrale und teuerste Bauteil eines Elektrofahrzeugs. Ihre Speicherkapazität bestimmt gemeinsam mit der Energieffizienz des Fahrzeugs dessen Reichweite. In Abhängigkeit von Alter und Anzahl der Ladungen reduziert sich die maximale Speicherkapazität.

Der Ladezustand (engl. State of Charge = SoC) informiert über den Energiestatus der Batterie und wird üblicherweise in Prozent angegeben. Für eine optimale Lebensdauer sollte der Ladezustand zwischen 20 und 80 Prozent betragen.

Das Batteriemanagementsystem (BMS) überwacht die Zustände der Zellen während des Betriebs und beim Laden. Beim Laden – insbesondere beim Schnellladen – errechnet das BMS die mögliche Ladeleistung.

Die Abkürzung BEV (engl. Battery Electric Vehicle) bezeichnet ein Elektrofahrzeug mit ausschließlich elektrischer Energiequelle.

Beim bidirektionalen Laden kann das Elektrofahrzeug nicht nur Energie aus dem Netz aufnehmen, sondern auch Energie zurück in das Netz einspeisen. Eingebunden in ein intelligentes Stromnetz („Smart Grid“), ermöglicht das vehicle to grid (v2g) genannte Verfahren die Nutzung von E Autos als Strom Zwischenspeicher, z.B. bei Überkapazitäten im Versorgungsnetz oder dient der Eigenversorgung von Haushalt und/oder Betrieb.

Brennstoffzellenfahrzeuge (engl. Fuel Cell Electric Vehicle – FCEV) besitzen einen Elektromotor und zählen daher ebenfalls zu den Elektroautos. Der Strom wird jedoch mittels Brennstoffzelle aus Wasserstoff gewonnen, wobei als lokale Emission lediglich Wasserdampf entsteht.

Das Schnellladesystem nach japanischem Standard (CHArge de MOve = aus dem Japanischen frei übersetzt: „Eine Tasse Tee gefällig?“) ist in Europa, wo der europäische CCS-Standard dominiert, weiter auf dem Rückzug.

Das Combined Charging System ist ein Schnellladesystem nach europäischem Standard mit einer Ladeleistung von bis zu 350 kW. Die Schnellladefunktion erhöht die Einsatzflexibilität eines E-Autos und ist häufig bereits im Serienumfang enthalten.

Automobil, das ausschließlich oder teilweise durch Strom angetrieben wird. Als Elektroauto im Sinne des Elektromobilitätsgesetzes gelten laut Definition des Bundesministeriums für Verkehr und Infrastruktur a) das vollelektrische Batterieelektrofahrzeug (Battery Electric Vehicle – BEV), b) das von außen aufladbare Hybridfahrzeug (Plug-in-Hybrid Vehicle – PHEV) und c) das Brennstoffzellenfahrzeug (Fuel Cell Electric Vehicle – FCEV).

Ist Elektroautos vorbehalten und macht diese kenntlich. Voraussetzung: Das Fahrzeug erreicht eine elektrische Mindestreichweite von 40 Kilometern (ab dem Jahr 2022: 60 km) oder emittiert höchstens 50 Gramm CO₂ pro Kilometer.

Die Energiedichte gibt die gespeicherte Energiemenge pro Volumen (Megajoule pro Liter) oder Masse (Megajoule pro Kilogramm) an. Der Wert beschreibt, wie viel Energie zum Beispiel in einem Kilogramm enthalten ist oder gespeichert werden kann. Akkumulatoren haben im Vergleich zu flüssigen Kraftstoffen wie Diesel oder Benzin eine deutlich geringere Energiedichte.

E-Roaming ermöglicht den Datenaustausch zwischen verschiedenen Ladeinfrastrukturbetreibern und Mobilitätsanbietern. So können Fahrzeugnutzer Ladestationen verschiedener Anbieter nutzen, wobei die Ladekosten am Ende zwischen dem Endkunden, dem Mobilitätsanbieter und dem Ladestationsbetreiber abgerechnet werden.

Gilt als Batterietechnologie der Zukunft und durch den Verzicht auf flüssiges Elektrolyt als extrem temperaturbeständig und sicher. Eine Kühlung ist nicht mehr nötig, die im Vergleich zu gängigen Lithium-Batterien etwa doppelt so große Energiedichte verspricht deutlich höhere Reichweiten.

Der Frequenzumrichter (häufig als Wechselrichter bezeichnet) macht den Gleichstrom in den Batterien für die im E-Antrieb häufig verwendete Wechselstrommaschine nutzbar.

Gleichstrom (engl. Direct Current = DC) fließt in gleichbleibender Richtung, während Wechselstrom die Richtung periodisch ändert. Batterieenergie steht als Gleichstrom zur Verfügung.

Ein Hybrid Electric Vehicle kombiniert mit Verbrenner- und E-Motor mindestens zwei Antriebskonzepte. Hybridfahrzeuge werden je nach Elektrifizierungsgrad als Mikro-, Mild- oder Voll- bzw. Plug-in-Hybrid bezeichnet.

High Power Charger (HPC) oder Ultraschnellladestationen bieten Ladeleistungen von 150 bis 350 kW. HPC-Ladesäulen arbeiten auf Spannungsebenen von bis zu 1000 Volt und bieten bis zu 500 Ampere Ladestrom an. Beim Schnellladen ist nicht nur die maximale Ladeleistung relevant, sondern auch die durchschnittliche Ladeleistung im Bereich von zehn bis 80 Prozent Batterieladestand.

Kontaktloses Laden, wobei Energie mittels hochfrequenter Wechselströme drahtlos übertragen wird. Die Technik wird bei Mobiltelefonen oder elektrischen Zahnbürsten bereits angewandt und könnte für E-Autos in Zukunft ein Laden auf der Fahrbahn, auf Parkplätzen oder in Garagen ermöglichen.

Einheit für Leistung. Ein Kilowatt entspricht 1.000 Watt. Anwendung häufig bei Motorleistung. Im Elektromobilitätskontext auch für Ladeleistung, hierbei gilt: Je höher der Leistungswert, desto schneller kann ein Fahrzeug wieder aufgeladen werden.

Maßeinheit elektrischer Arbeit und in der Elektromobilität des Energieinhalts der Antriebsbatterie. Der Stromverbrauch im Auto wird in kWh pro 100 Kilometer gemessen.

IT System zur Steuerung des Ladevorgangs, das beispielsweise zur Optimierung paralleler Ladevorgänge dient und Überlastungen vermeidet.

Es wird zwischen öffentlicher und privater Infrastruktur unterschieden, wobei die private im Gegensatz zur öffentlichen Ladeinfrastruktur nur für einen geschlossenen Nutzerkreis zugänglich ist, beispielsweise zu Hause oder in einer Firma. Die öffentliche Ladeinfrastruktur muss den Vorgaben der Ladesäulenverordnung entsprechen, ihr flächendeckender Ausbau wird von der Bundesregierung gefördert.

Bezeichnet die elektrische Leistung in Kilowatt, mit der eine Antriebsbatterie geladen wird. Beim Normalladen (bis ~11 kW) ist die Ladeleistung im Regelfall gleichbleibend und wird erst kurz vor Ende des Ladevorgangs reduziert. Beim Laden an Gleichstrom, insbesondere beim HPC Laden, verändert sich die Ladeleistung stark in Abhängigkeit vom jeweiligen Lade- und Temperaturzustand der Batterie sowie weiteren Faktoren.

Eine Ladesäule verfügt in der Regel über mehrere Ladepunkte, wobei an jedem Ladepunkt immer nur ein Fahrzeug geladen werden kann.

Neben den schnellen DC und den langsameren AC Ladesäulen gibt es die Schnellladestationen mit Gleichstrom und hohen Ladeleistungen von bis zu 350 kW bei CCS Systemen. Im privaten Bereich kommen sogenannte Wallboxen zum Einsatz, die meist den in Deutschland üblichen Drehstrom (400 V) nutzen. Damit lassen sich, wie der Elli Charger zeigt, Ladeleistungen von dauerhaft 11 kW einfach realisieren.

Vorrichtung zur Stromversorgung von Elektrofahrzeugen.

E-Autos lassen sich entweder über Wechselstrom (AC) und über Gleichstrom (DC) laden. Europäischer Standard ist der Typ-2-Stecker für AC-Laden und der CCS-Stecker für DC-Laden. Öffentliche Wechselstrom-Ladesäulen verfügen generell über eine Typ-2-Ladebuchse, für ältere Fahrzeuge mit Typ-1-Anschluss sind entsprechende Adapterkabel erhältlich. Einen Adapter, um Fahrzeuge mit dem japanischen CHAdeMO-Anschluss an CCS-Stationen zu laden, ist nicht erhältlich.

Stromverluste sind beim Laden eines Elektroautos unvermeidbar. Sie bewegen sich in Größenordnungen von zehn bis 20 Prozent und schlagen sich mit höheren Kosten in der Kalkulation nieder.

Lastmanagementsysteme sorgen dafür, dass der Anschluss bei mehreren parallelen Ladevorgängen nicht überlastet. Beim statischen Lastmanagement wird den Wallboxen eine fixe Ladeleistung zur Verfügung gestellt. Beim dynamischen Lastmanagement wird der aktuelle Stromverbrauch des Gebäudes gemessen und so errechnet, welche Leistung für das Laden der Elektroautos zur Verfügung steht. Die aktuelle „Restleistung“ wird flexibel verteilt, um das Strompotenzial im Gebäude optimal zu nutzen.

Lithium-Ionen-Batterien zeichnen sich durch eine hohe Zyklenfestigkeit (Ladung/Entladung) und eine für chemische Energiespeicher hohe Energiedichte aus. Gleichzeitig tritt nahezu kein Memory-Effekt auf.

Der Memory-Effekt tritt vor allem bei alten Nickel-Kadmium-Akkus auf und beschreibt den Kapazitätsverlust einer Batterie bei häufiger Teilentladung. Im Lauf der Zeit wird dann nicht mehr die ursprüngliche, sondern nur noch die bei den bisherigen Entladevorgängen benötigte Energiemenge zur Verfügung gestellt – der Akku hat scheinbar ein „Gedächtnis“ (engl. memory) entwickelt.

Das Notladekabel ist ein Ladekabel für die Haushaltssteckdose. Das sog. In-Cable Control and Protection Device (IC-CPD) – früher auch In-Cable-Control-Box (ICCB) – liegt den meisten E-Autos bei und überwacht den Ladevorgang an einer Haushaltssteckdose, einige Notladekabel können zusätzlich den Ladestrom zu reduzieren.

Ökostrom steht für elektrische Energie, die aus erneuerbaren Quellen wie Wasserkraft, Sonne oder Windenergie gewonnen wird.

PHEVs (Plug-In Hybrid Electric Vehicle) kombinieren Verbrennungs- und Elektromotor wie ein Vollhybrid, der Akku lässt sich jedoch zusätzlich zur Rekuperation auch per Stecker laden. Bei leerem Akku schalten sie wie Vollhybriden auf den Verbrennungsmotor um, wobei die Bremsenergie ebenfalls zur Stromerzeugung genutzt wird. Sie eignen sich insbesondere für Menschen, die sowohl in der Stadt als auch auf längeren Strecken unterwegs sind.

Nachfolgetechnologien der heutigen Lithium-Ionen-Akkumulatoren. Offene Systeme wie Zink-Luft-Akkumulatoren weisen eine deutlich höhere Energiedichte (> 500 kWh) auf und könnten zukünftig Langstrecken-Elektromobilität ermöglichen.

Ein Range Extender ist ein kleiner Benzinmotor, der über einen Generator Strom für den Elektromotor erzeugt, wenn die Traktionsbatterie leergefahren ist. Im Notfall lässt sich so die Fahrt trotz leerer Batterie kurzfristig fortsetzen.

Rekuperation (von lat. recuperare = wiedererlangen) bedeutet Energierückgewinnung. Beim Bremsen konventioneller Pkw wird die (kinetische) Energie in Wärme umgewandelt und geht verloren. Diese Bewegungsenergie lässt sich in Elektro- und Hybridfahrzeugen zurückgewinnen, indem beim Bremsen oder Bergabfahren der Elektromotor zum Stromgenerator wird, und diese Energie in die Traktionsbatterie zurückspeist. Das führt vor allem im Stadtverkehr zu einem erheblich geringeren Verbrauch und schont zusätzlich die Bremsen.

Schnellladen erfolgt per Definition mit Ladeleistungen über 22 kW und fast ausnahmslos mit Gleichstrom.

Total Cost of Ownership, Gesamtkosten (eines Fahrzeugs) über den gesamten Nutzungszeitraum.

Der Umweltbonus ist eine staatliche Kaufprämie, mit der die E-Mobilität in Deutschland gefördert werden soll. Der Umweltbonus kann ausschließlich über die Website des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA ) beantragt werden. Das Fahrzeug muss auf der Liste der förderfähigen Elektrofahrzeuge stehen.

Im Gegensatz zum Mild-Hybrid kann der Elektromotor bei einem Voll-Hybrid das Fahrzeug auch allein antreiben, insbesondere beim Anfahren und bei geringen Geschwindigkeiten.

Wallboxen werden vor allem für die private Nutzung zuhause genutzt und ermöglichen eine höhere Ladeleistung als herkömmliche Haushaltssteckdosen: einphasig mit bis zu 4,6 kW und dreiphasig mit bis zu 22 kW. Durch unterschiedliche Ausstattungsmerkmale wie Energiezähler, Zugangskontrolle oder Connectivity lassen sich Wallboxen nach Bedarf individualisieren und intelligent vernetzen. Eine vom Elektrofachbetrieb installierte Wallbox enthält zur Sicherheit immer einen FI-Schutzschalter. Ladeeinrichtungen mit einer Ladeleistung bis elf kW sind beim Netzbetreiber anzumelden, über elf kW Ladeleistung sind sie genehmigungspflichtig. Das erledigt in der Regel der Elektrofachbetrieb.

Wechselstrom (engl. Alternative Current = AC) ist elektrischer Strom, dessen Richtung sich periodisch ändert.

Die Einheit der (elektrischen) Leistung.

Maßeinheit für die (elektrische) Energie(-menge)