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Automobil mit elektrischem Antrieb, der die Energie aus einer aufladbaren Batterie bezieht Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Als Elektroauto (auch E-Auto, elektrisches Auto, elektrisch betriebenes Auto) wird im weitesten Sinne ein Automobil bezeichnet, das mindestens einen Elektromotor zum Antrieb nutzt. Dieser Artikel konzentriert sich auf rein batterieelektrische Autos. Andere Konzepte sind Hybridautos und Brennstoffzellenautos.
Elektroautos verzeichnen seit ca. 2010 weltweit steigende Marktanteile und werden als wichtiger Beitrag zur Energiewende gesehen. Im Jahr 2023 war mit dem Tesla Model Y erstmalig ein Elektroauto das weltweit meistverkaufte Auto überhaupt.[1]
Elektroautos sind eine Form der Elektromobilität.
In enger Auslegung, die unter anderem auch vom Kraftfahrt-Bundesamt vertreten wird, versteht man unter Elektrofahrzeugen nur solche „mit ausschließlich elektrischer Energiequelle“, was bei Autos nach derzeitigem Stand der Technik nur rein batterieelektrische Autos sind.[2] Batterieelektrische Elektrofahrzeuge und -autos werden oft auch als BEV (englisch battery electric vehicle) bezeichnet. Das Elektromobilitätsgesetz hingegen bezeichnet auch Hybridfahrzeuge als „Elektrofahrzeuge“; gemeinsam mit den batterieelektrischen und Brennstoffzellen-Fahrzeugen werden sie als „elektrisch betriebene Fahrzeuge“ bezeichnet.[3]
Michael Faraday zeigte 1821, wie mit dem Elektromagnetismus eine kontinuierliche Rotation erzeugt werden konnte, und schuf damit die Grundlage des Elektroantriebs. Ab den 1830er Jahren entstanden aus den unterschiedlichsten Elektromotor- und Batterie-Varianten verschiedene Elektrofahrzeuge und Tischmodelle, beispielsweise von Sibrandus Stratingh und Thomas Davenport. Davenport testete seinen Elektromotor an einer Modelllok, die er auf einem Schienenkreis von etwa einem Meter Durchmesser ihre Runden drehen ließ. Um 1832 soll Robert Anderson in Aberdeen einen Elektrokarren gebaut haben.[4]
1881 präsentierte Gustave Trouvé auf der Internationalen Elektrizitätsausstellung in Paris ein Elektroauto.[5]
Das erste bekannte deutsche Elektroauto baute 1888 die Coburger Maschinenfabrik A. Flocken[6] mit dem Flocken Elektrowagen. Der von dem Schlosser und Unternehmer Andreas Flocken erfundene Wagen, der es auf bis zu 15 km/h brachte,[7] wird auch als erster vierrädriger elektrisch angetriebener Personenkraftwagen weltweit angesehen.
Die Reichweite der historischen Fahrzeuge betrug rund 100 Kilometer. Um 1900 waren 40 % der Autos in den USA dampfbetrieben, 38 % elektrisch und nur 22 % mit Benzin. Knapp 34.000 Elektrofahrzeuge waren in den USA registriert, damals die höchste Anzahl weltweit. 1912 wurden bis dato die meisten Elektrofahrzeuge verkauft. Danach sank der Marktanteil.[8] Von 1896 bis 1939 registrierte man weltweit 565 Marken von Elektroautos.[9]
Den ersten dokumentierten Geschwindigkeitsrekord für ein Landfahrzeug stellte der französische Autorennfahrer Gaston de Chasseloup-Laubat am 18. Dezember 1898 mit dem Elektroauto Jeantaud Duc von Charles Jeantaud in Achères, nahe Paris, mit 62,78 km/h auf. In den folgenden Monaten überbot er sich in Achères gegenseitig mit dem Belgier Camille Jenatzy, bis dieser schließlich mit dem Elektroauto La Jamais Contente mit 105,88 km/h den ersten Rekord jenseits der 100-km/h-Marke einfuhr.[10]
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Der Niedergang der Elektroautos setzte ab etwa 1910 ein. Die viel größere Reichweite[11] und das Angebot billigen Öls für Vergaserkraftstoffe waren (unter anderem) Faktoren für den Nachfragerückgang bei den elektrischen Transportmitteln.[11] Auch wurde das Starten von Benzinern durch den Anlasser anstelle des Ankurbelns sehr viel bequemer.[11] Benzin wurde durch den Einfluss der Standard Oil der hauptsächliche Kraftstoff in den USA und in allen von der Standard Oil beeinflussten Ländern.
Verbreiten konnte der Elektroantrieb sich jedoch in Fahrzeugen, welche die Fahrenergie aus Oberleitungen beziehen (Elektrolokomotive, Oberleitungsbus, Straßenbahn) oder selbst erzeugen (dieselelektrischer Antrieb).
Eine der Nischen, in der sich Kraftfahrzeuge mit Elektromotor hielten, war auch der Nahverkehr mit kleinen Lieferwagen für die tägliche Anlieferung von Milchflaschen in Großbritannien und Teilen der Vereinigten Staaten, den milk floats. Weitere Nischenanwendungen waren und sind elektrisch betriebene Gabelstapler, Gepäckkarren und Golfmobile.
Die zunehmende Verkehrsdichte führte ab den 1960er Jahren zu ersten Maßnahmen, um die Abgasbelastung zu verringern. In dem Zusammenhang nahmen die Forschungsaktivitäten am Elektroauto wieder zu.[12] GM experimentierte mit Zink-Luft-Batterien, die in einem Opel Kadett B mit 1,5 t Leergewicht bereits Reichweiten von 145 km bei konstant 90 km/h ermöglichten. Allerdings konnte diese Batterie nur mechanisch aufgeladen werden.[13] 1967 wurde im Bundestag eine interparlamentarische Arbeitsgemeinschaft gebildet, die eine Kfz-Steuerreform mit dem Ziel der Förderung von Elektromobilität zum Gegenstand hatte.[14] Jahrzehntelang hatten derartige Vorstöße jedoch kaum praktische Auswirkungen. 1977 waren mit etwa 50 000 Fahrzeugen rund 50 % des damaligen weltweiten Bestands an Elektroautos in Groß Britannien in Betrieb. Dabei handelte es sich vor allem um Nutzfahrzeuge, hinzu kamen noch etwa 75 000 Elektrokarren. In Westdeutschland waren seinerzeit vor allem Stadtbusse mit Elektroantrieb versuchsweise in Betrieb, und auch im Ostblock wurden verschiedene Elektrofahrzeuge entwickelt und im Verkehr erprobt, darunter Elektro-Kleintransporter in Moskau, in Sofia und in Karl-Marx-Stadt. Die Reichweite dieser Fahrzeuge lag in der Regel jedoch noch deutlich unter 100 km.[15]
Bestrebungen, Autos mit Elektromotoren anzutreiben, wurden erst nach der durch den Golfkrieg ausgelösten Ölkrise der 1990er Jahre verstärkt erwogen. Die von der CARB ausgearbeitete und 1990 in Kalifornien als Gesetz verabschiedete Regelung, stufenweise emissionsfreie Fahrzeuge anbieten zu müssen, zwang die Automobilindustrie zu Produktentwicklungen. In Deutschland konnten einzelne progressive Entwicklungen wie der E-Scooter Simson SR 50-E ohne gesetzliche Förderung am Markt nicht bestehen.
Zunehmend wurden neue Akkumulatortypen (Nickel-Metallhydrid-Akkumulator und später zu Lithium-Ionen-Akkumulator) statt der bisherigen Bleiakkumulatoren verwendet. Beispiele sind die Versuchsfahrzeuge Volkswagen Golf CitySTROMer, BMW E1 und Mercedes-A-Klasse-Prototypen mit Elektromotor.
Von 1996 bis 1999 baute General Motors mit dem General Motors Electric Vehicle 1, GM EV1 ein Serien-Elektromobil in einer Auflage von etwa 1100 Stück. Toyota baute etwa 1500 Stück des vollelektrischen Geländewagens RAV4 EV, Nissan etwa 220 Stück Nissan Hypermini, und Honda den Honda EV Plus. Die Produktion der meisten Elektroautos wurde nach Lockerung der CARB-Gesetzgebung eingestellt und die Auslieferungen gestoppt (siehe auch Who Killed the Electric Car?).
In Europa wurden seit den 1990er Jahren verschiedene Leichtfahrzeuge produziert, wie der CityEL, das Twike oder das Elektrofahrzeug Sam. PSA Peugeot Citroën produzierte von 1995 bis 2005 etwa 10.000 elektrisch angetriebene Autos (Saxo, Berlingo, 106, Partner), die nur in Frankreich, den Benelux-Staaten und Großbritannien angeboten wurden.
Ab 2003 wurden vor allem von kleineren, unabhängigeren Firmen Elektroautos entwickelt oder Serienfahrzeuge umgebaut, wie die Kleinwagen Citysax oder Stromos.
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2006 wurde der Sportwagen Tesla Roadster des neu gegründeten Herstellers Tesla vorgestellt. Dieser nutzte erstmals Lithium-Ionen-Zellen, die seit den 1990ern massenhaft in japanischen Videokameras und Laptop-Akkus verbaut wurden. An die Pioniere der Technologie wurde der Physik-Nobelpreis 2019 vergeben. Tesla verschaltet mehrere Tausend fingergroße Zellen zu einem Akkupaket, eine Vorgehensweise, die andere Hersteller nicht wagen aufgrund des Aufwandes bei Verdrahtung und Überwachung sowie des Risikos, dass eine problematische Zelle das Gesamtpaket beeinträchtigt; sie setzen auf großformatige Zellen, die speziell hergestellt werden müssen. Mit ca. 350 km Reichweite und seinen Sportwagen-Fahrleistungen zeigte der Tesla die technischen Möglichkeiten auf, man kann von einem Durchbruch sprechen. Teslas Markteintritt gilt als Katalysator für das in der Folge weltweit zunehmende Interesse für Elektroautos, da es mit dem Roadster und der 2012 in den USA eingeführten Limousine Model S und dem Supercharger-Ladenetz bislang nicht gekannte Rekorde bezüglich Reichweite, Fahrleistungen und Ladeleistung erzielte.[16]
Ab 2007 kündigten viele etablierte Hersteller Neuentwicklungen an, um die LiIon-Technik auszuloten. Dank Vorsprung in der Akkuproduktion kamen die ersten E-PKW aus Japan. 2009 startete der fünftürige Kleinwagen im japanischen Kei-Format Mitsubishi i-MiEV als erstes modernes Elektroauto in Großserie, zudem das erste mit DC-Schnellladung (CHAdeMO). General Motors führte im Dezember 2010 das Plug-in-Hybridauto[17][18][19] Chevrolet Volt auf dem US-amerikanischen Markt ein;[20] dessen Deutschland-Variante Opel Ampera erregte erhebliche Medienresonanz und konnte ca. 40 bis 80 Kilometer rein elektrisch fahren, mit laufendem Verbrennungsmotor ca. 500 km. Ebenfalls 2010 kam der Kompaktwagen Nissan Leaf auf den Markt, der mit Chademo bedingt reisetauglich und bis 2020 das weltweit meistverkaufte Elektroauto war.[21]
Weitere wichtige Markteinführungen von Elektroautos waren 2012 der Kleinstwagen Smart Electric Drive (ED3), die bereits dritte Generation eines E-Smart im Flottenversuch, zudem wurden Antriebsstrang und vollständiger Akku nun von Daimler-Beteiligungen in Deutschland hergestellt. Am Vorgänger ED2 war noch Tesla beteiligt, damit sicherte Daimler den Fortbestand der Kalifornier, die auch bei der elektrischen Mercedes B-Klasse mitwirkten. Der Smart war zudem optional mit einem 22-kW-Ladegerät verfügbar, damit konnte der Akku an Drehstrom über Typ2 in 40 Minuten weitere 100 km Reichweite nachladen, womit längere Fahrten möglich wurden.
2013 folgten unter anderem Renault Zoe, ein Kleinwagen, der ebenfalls Drehstrom laden konnte, sogar 43 kW. Es folgten Kia Soul EV aus Südkorea und der kleine VW e-up!. Der ebenfalls 2013 eingeführte BMW i3 erregte Aufsehen nicht nur durch den sportlichen Antrieb, sondern auch durch seine Karbonfahrgastzelle. Somit gab es drei deutsche Modelle mit Akkukapazitäten um 18 kWh für ca. 100 km realer Reichweite, nach Norm (NEFZ, später WLTP) etwas mehr. VW und BMW boten zudem den neuen CCS-Anschluss, der wie bei Chademo und Tesla Supercharger eine Schnellladung über Gleichstrom ermöglicht. Die dafür nötige Technik befindet sich ausgelagert in DC-Ladesäulen. Diese waren damals noch selten, wurden jedoch ab 2018 flächendeckend verfügbar, der Ausbau-Vorsprung des Supercharger-Netzes wurde in West-Europa aufgeholt, es stehen viele HPC mit 350 kW zur Verfügung. 2014 erregte die Deutsche Post AG Aufsehen, weil sie mangels Angebot an elektrischen Lieferwagen selber mit der Fertigung des eigens konstruierten Streetscooter begann.
Bis zum Jahr 2016 bot nur Tesla im Model S Akkus mit nominal 60 bis 90 kWh Kapazität an, der Rest der Welt blieb deutlich unter 30 kWh. Die Reichweiten der nicht-Tesla blieben unter 200 km, unbefriedigend. Das änderte sich mit der Zoe Z.E.40 mit 41 kWh, und Chevrolet Bolt/Opel Ampera-e mit 60 kWh. Tesla legte 2016 beim Facelift für das Model S mit dem P100D die Latte sehr hoch, Akku mit echten 100 kWh, bot zudem mit Allrad und ca. 700 PS eine rekordverdächtig rasante gleichmäßige Beschleunigung bis 100 km/h sowie auf der Viertelmeile die seither praktisch alle durch Schaltgetriebe limitierten Verbrennerboliden distanziert. Tesla stellte 2016 auch das „even more affordable car“ vor, ein Massenprodukt in der Größe von Mercedes C-Klasse und BMW 3er-Serie das von Tesla und Elon Musk seit dem „Masterplan“ von 2006[22] versprochen wurde. Seit Juli 2017 wird das Tesla Model 3 produziert und seit Februar 2019 in Europa ausgeliefert.[23][24] Es ist eines der meistverkauften Elektrofahrzeuge der letzten Jahre.[25]
Im September 2019 stellte Volkswagen auf der IAA das Elektroauto ID.3 vor, ein Fahrzeug in Golf-Größe, erstes der MEB-Plattform. Das Unternehmen will bis 2030 die Hälfte seines Modellangebots auf batterieelektrische Autos umgestellt haben und Weltmarktführer in der Elektromobilität werden.[26] Volkswagen war 2021 nach Absatz der zweitgrößte Automobilhersteller der Welt.[27]
Das auf drei Kontinenten produzierte Tesla Model Y war im Jahr 2023 das meistverkaufte Automodell weltweit. Damit stand erstmalig ein Elektroauto an der Spitze der meistverkauften Autos weltweit.[28][29]
Elektromotoren sind im Gegensatz zu Verbrennungsmotoren extrem elastisch. Das maximale Drehmoment kann bereits beim Einschalten des Motors erreicht werden. Auf Anlasser, schaltbare Getriebe (egal ob manuell oder automatisch geschaltet) und Kupplungen kann daher völlig verzichtet werden. Ein Warmlaufen zum Erreichen der Betriebstemperatur ist nicht erforderlich. Der Elektromotor im Auto arbeitet daher in der Praxis fast permanent im Optimum seines wirtschaftlichen Betriebsbereichs, was hocheffizient ist. Gleichzeitig ist ein Elektrofahrzeug dadurch sehr einfach und komfortabel zu bedienen, und auf viele reparaturanfällige oder wartungsintensive Komponenten kann verzichtet werden (siehe Reparatur- und Wartungskosten). Elektroautos bestehen typischerweise aus weniger Teilen und sind bei gleicher Leistung kleiner.
Die Umweltbilanz des Elektromotors im Elektroauto fällt gemischt aus (siehe Umweltbilanz). Der Wirkungsgrad des Elektromotors ist mit 85–95 % weitaus höher als der eines modernen Verbrennungsmotors, der in Praxis durchschnittlich nur einen Wirkungsgrad von etwa 25 % erreicht.[30] (siehe Verbrauch und Wirkungsgrad). Auch im Teillastbetrieb ist der Wirkungsgrad des Elektromotors hoch. Infolgedessen ist nicht nur der Energieverbrauch für Antriebsleistung viel geringer, sondern Elektromotoren brauchen viel weniger gekühlt werden als Verbrennungsmotoren vergleichbarer Leistung. Elektromotoren sind wesentlich leiser als Verbrennungsmotoren, fast vibrationsfrei und emittieren keine schädlichen Abgase. Elektroautos können zwar mit reinem Ökostrom betrieben werden, allerdings ist auch der Betrieb von Verbrennungsmotoren mit Kraftstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen oder mit E-Fuels möglich.
Die Anordnung der Komponenten, das sogenannte Platznutzungskonzept, ist bei Elektroautos anders und eher vorteilhaft. Beim Fahrzeugaufbau mit Verbrennungsmotor sind viele Komponenten um den Hauptantrieb herum angeordnet, während beim Elektroauto die Komponenten sehr viel dezentraler montiert werden können. Wesentliche Komponenten unterscheiden sich in ihrem Platzbedarf und ihrer Form: Der Motor und die Kühler sind beispielsweise kleiner, und das Akkusystem kann abhängig vom Fahrzeugkonzept in verschiedenen Bereichen der Karosserie platziert werden. Dadurch ergeben sich auch Vorteile:
Durch die geringere Energiedichte von Akkumulatoren im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen in Tanks ist die Masse von Elektroautos tendenziell höher als jene von herkömmlichen Automobilen. Die Reichweite ist mittlerweile (Stand 2024) vergleichbar zu Autos mit Verbrennungsmotor (s. Reichweite). Heutige Elektroautos gewinnen Bremsenergie durch Rekuperation zurück.
Kontrovers werden die ökologische und soziale Nachhaltigkeit und der Verbrauch endlicher Ressourcen im Lebenszyklus von Elektroautos diskutiert (siehe Umweltbilanz).
Die Ladezeiten sind länger als entsprechende Tankvorgänge (s. Ladeleistung und Ladedauer). Dies macht die Bereitstellung einer bedarfsgerechten Ladeinfrastruktur ressourcenintensiv und kostspielig.
Obwohl Elektroautos eher seltener brennen als Autos mit Verbrennungsmotor, sind die Risiken für Sicherheit und Umwelt im Falle eines Brandes beim Elektroauto größer, siehe Brandrisiken und Löschmaßnahmen.
Die Akkusysteme von Elektroautos reagieren sensibler auf Außentemperaturschwankungen als Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren, siehe Temperaturabhängigkeit von Akkusystemen.
Drehstrom-Elektromotoren benötigen zur Umformung des in der Regel aus Antriebsbatterien bereitgestellten Gleichstroms eine Leistungselektronik, insgesamt ist der bauliche Aufwand eines Elektroautos jedoch erheblich geringer als beim Auto mit Verbrennungsmotor.
Elektroautos lassen sich nach ihrem Konstruktionsprinzip unterscheiden:[34]
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Elektroautos nutzen einen oder mehrere Elektromotoren für Antrieb. Die Elektromotoren können auf verschiedene Arten mit den Rädern mechanisch gekoppelt sein, zumeist über Untersetzungsgetriebe und Antriebswellen, im Rad integriert als Radnabenmotor oder z. B. bei Umrüstungen auch über das vorhandene Schaltgetriebe. Elektromotoren sind insgesamt vergleichsweise einfach aufgebaut und besitzen relativ wenige bewegliche Teile. In den meisten Elektroautos wird der Motor wasser- oder luftgekühlt.[37]
Heutige Elektrofahrzeuge nutzen Elektromotoren, die mit Dreiphasenwechselstrom betrieben werden und als Drehstrommaschine bezeichnet werden. Der Gleichstrommotor hat bei Elektrofahrzeuge nur historische Bedeutung.
Für die Drehstrommaschinen sind verschiedene Bauarten gebräuchlich:
Der permanentmagneterregte Synchronmotor (PMSM) besitzt einen hohen Wirkungsgrad von über 90 %, ein hohes spezifisches Drehmoment (5 Nm/kg) und eine hohe spezifische Leistung (1 kW/kg). Er ist der am weitesten verbreitete Antrieb für Elektroautos.[38][39] Permanenterregte Synchronmaschinen besitzen keine Kohlebürsten, Kollektoren oder Schleifringe für die Kommutierung und Erregung und sind daher verschleiß- und wartungsfrei.[40]
Der Wechselrichter für einen permanentmagneterregten Synchronmotor kann in der Regel neben dem Antrieb und der Rekuperation zusätzlich zum Laden der Antriebsbatterie per Wechselstrom verwendet werden.[41]
Bei fremderregten Synchronmotoren (englisch electrically excited synchronous motor, EESM) wird das Erreger-Magnetfeld statt durch Permanentmagnete durch Elektromagnete erzeugt. Hierdurch sinkt der Wirkungsgrad im Vergleich zu permanentmagneterregten Motoren. Auch muss der Erregerstrom in den Läufer mittels Schleifringen übertragen werden. Der Vorteil besteht in der Möglichkeit der Feldschwächung bei hohen Drehzahlen, wodurch die Gegen-EMK sinkt und eine höhere Drehzahl möglich ist. Diese Motoren liefern daher sowohl ein hohes Anfahrmoment als auch einen höheren Drehzahlbereich. Fremderregte Synchronmotoren kommen zum Beispiel im Renault Zoé und im e-Smart zum Einsatz.[39] Um die Vorteile permanenterregter und fremderregter Synchronmotoren zu vereinen, werden Kombinationen aus beiden eingesetzt. Hier verstärkt eine Feldspule das (schwächere) Dauermagnetfeld beim Anfahren.
Der Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer bietet einen großen Drehzahlbereich und gleichzeitig hohes Anfahrmoment, wenn ein vektorgesteuerter Frequenzumrichter vorgeschaltet ist. Es kann ein relativ hoher Wirkungsgrad erzielt werden. Asynchronmotoren sind billiger herzustellen als permanenterregte Synchronmotoren und haben im Gegensatz zu diesen kein Bremsmoment, wenn sie leerlaufen, haben einen runden Drehmomentverlauf und neigen weniger zu Pendelschwingungen, haben jedoch einen geringeren Wirkungsgrad als diese. Einige Elektroautos haben eine gemischte Bestückung aus einem Asynchron- und einem Synchronmotor,[42] wie z. B. das aktuelle Tesla Model S, wohingegen die früheren Modelle reinen Asynchronantrieb aufwiesen.
Aufgrund des großen nutzbaren Drehzahlbereiches von Elektromotoren werden bei Elektroautos keine Schaltgetriebe oder lösbaren Kupplungen benötigt, jedoch sind in der Regel Untersetzungsgetriebe eingebaut. Elektromotoren können in beiden Richtungen laufen und benötigen daher auch keinen gesonderten Rückwärts-Getriebegang. Es sind jedoch unter Last schaltbare Zweiganggetriebe erhältlich, insbesondere für Fahrzeuge mittleren und größeren Gewichts. Bis zu fünf Prozent an Reichweite sollen damit herausgeholt werden können. Solche Zweiganggetriebe sind etwa, wenn der Hersteller unterschiedliche Motorleistungen alternativ für ein Fahrzeugmodell anbietet, in gewissen Auf- und Abstufungen skalierbar.[43][44] Bei mehreren Antriebsmotoren (zum Beispiel je einer für Vorder- und Hinterachse) können die E-Motoren auch für verschiedene Geschwindigkeitsbereiche optimiert werden.[42]
Eine Bauform für den Antrieb ist der Radnabenmotor. Dabei ist der Motor direkt im Rad, in der Regel innerhalb der Felge, untergebracht. Bei dieser Art des Antriebes entfallen die Antriebsstränge und die Verteilergetriebe hin zu den Rädern, was den Aufbau vereinfacht und Freiheiten für die Gestaltung in der Bodengruppe schafft. Jedoch muss der Bauraum zumeist mit der Bremse geteilt werden und es wird eine höhere ungefederte Masse in Kauf genommen. Die Motoren sind außerdem stärker den Umwelteinflüssen ausgesetzt. Radnabenmotoren gibt es oft an Fahrzeugen mit geringen Anforderungen an die Fahrdynamik, zum Beispiel an Elektrofahrrädern, Elektromotorrollern und Nutzfahrzeugen. In Serien-Pkw konnten sie sich bisher nicht etablieren.
Elektromotoren eignen sich im Generatorbetrieb zur Rückwandlung der kinetischen Energie (Bewegungsenergie) in elektrische Energie (Rekuperation). Beim Abbremsen und Bergabfahren wird zwischen 60 % und 65 % der Bremsenergie in den Akkumulator zurückgegeben, die ansonsten über mechanische Bremsen oder die Motorbremse in Verlustwärme umgewandelt würde. Im Langstreckenverkehr ist der Einsparungseffekt geringer als im Stadt- und Kurzstreckenverkehr, da im Verhältnis weniger Bremsvorgänge stattfinden. Bei ausgekühlten Batterien, die noch nicht ihre Betriebstemperatur erreicht haben, funktioniert auch die Rekuperation weniger effektiv.[45]
Bei starkem Bremsen kann die maximale Generatorleistung der Motoren überschritten werden; es kann dann nur ein Teil der Bremsleistung in elektrische Leistung umgesetzt werden. Weitere Verluste entstehen infolge der bei hohen Strömen signifikanten Widerstandsverluste in Generator, Ladeelektronik und Akkumulator.
Mit Rekuperation kann der innerstädtische Energieverbrauch um bis zu 30 % gesenkt werden.[46] Dieser Wert wird auch bei Oberleitungsbussen erzielt.
Die Batterielebensdauer wird durch die Rekuperation nicht beeinträchtigt; es ist im Gegenteil aufgrund der Batterieschonung mit einer leichten Verbesserung zu rechnen.[47]
Die Rekuperation hat zur Einführung eines neuen Pedalsystems bei einigen Elektroautos geführt, dem One-Pedal-Driving. Hierbei wird mit demselben Pedal beschleunigt und gebremst.
Hybrid-Elektrofahrzeuge verwenden auch Doppelschicht-Kondensatoren als Energiespeicher, um trotz kleinerer Batterien höhere Leistungen verarbeiten zu können. So können im Stadtverkehr Rückspeisegrade von über 40 % erreichbar sein.[48]
Verbrauch und Wirkungsgrad betrachtet den Energieumsatz innerhalb des Fahrzeugs (zum Beispiel ab Tankstelle beziehungsweise Steckdose – Tank-to-Wheel). Weitergehende Betrachtungen über die Stromerzeugung und eingesetzte Primärenergie (Well-to-Wheel) erfolgt unter dem Oberbegriff Umweltbilanz (siehe Absatz Umweltbilanz).
Der Verbrauch, um alle Arten von Pkw zu vergleichen, wurde bis August 2017 in Europa nach dem NEFZ angegeben. Ein BMW i3 beispielsweise verbraucht danach – je nach Ausstattung – 12,9 oder 13,5 kWh/100 km.[49] Renault gibt für den Zoé einen Normverbrauch von 14,6 kWh/100 km an. Der ADAC ermittelte in einem eigenen Test für den e-Golf einen Durchschnittsverbrauch von 18,2 kWh/100 km.[50] Tesla gibt für sein Model S einen Durchschnittsverbrauch nach der ECE-Norm-R-101-Norm für Hybridfahrzeuge von 18,1 kWh/100 km an.[51] Die Normwerte unterliegen den gleichen Abweichungen gegenüber realen Verbräuchen, wie auch bei Verbrennungskraftfahrzeugen.
In Europa wurde mit dem 1. September 2017 das neue Testverfahren WLTC/WLTP für die Typprüfung neuer Modelle und neuer Motorvarianten und ab 1. September 2018 für neu zugelassene Fahrzeuge verbindlich eingeführt.
Über den Gesamtwirkungsgrad eines Automobils entscheidet die Effizienz der im Fahrzeug erfolgten Energieumwandlungen und die Effizienz der Übertragung der mechanischen Energie bis zur Straße.
Elektromotoren haben sehr viel höhere Wirkungsgrade als Verbrennungsmotoren, die zugehörige Elektronik zum Laden und Fahren hat gleichfalls Wirkungsgrade von beispielsweise über 90 %. Lithium-Akkumulatoren erreichen Lade-/Entladewirkungsgrade von etwa 90 bis 98 %. Das Schaltgetriebe kann entfallen. Leerlaufverluste entfallen ebenfalls. Damit erreichen Elektroautos einen viel höheren Wirkungsgrad als Autos mit Verbrennungsmotor. Die Rekuperation ermöglicht die Rückführung der bei Verbrennern in Hitze umgewandelten Bremsenergie in den Akku, was sich besonders im Stadtverkehr und auf Bergstrecken positiv auf den Gesamtwirkungsgrad auswirkt.
Der beste Wirkungsgrad von Ottomotoren beträgt maximal 35 %, der von Pkw-Dieselmotoren maximal 45 %[52], da der größte Teil der im Kraftstoff gebundenen Energie durch die Verbrennung in Wärme umgewandelt wird, und nur ein kleiner Teil für den Antrieb genutzt werden kann. Im praktischen Betrieb wird dieser beste Wirkungsgrad jedoch nur selten erreicht und es entstehen weitere Verluste durch mehrstufige Getriebe im Antriebsstrang. Deshalb wird bei einem Verbrennungsfahrzeug im Durchschnitt weniger als 25 % der Energie des Kraftstoffes in Bewegungsenergie umgewandelt.[53] Diese Eigenschaft wirkt sich insbesondere im Teillastbetrieb aus, bei dem der Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren stark abfällt. Hier ist der Wirkungsgradunterschied im Vergleich zum Elektroantrieb besonders hoch. Da Automobile im Stadtverkehr fast immer im Teillastbetrieb fahren, ist der Elektroantrieb hier nochmals deutlich effizienter. Auch verbraucht ein Elektromotor im Gegensatz zum Verbrennungsmotor im Leerlauf und bei Stillstand keine Energie.
Demgegenüber erfordern Elektroautos eine Heizung bei kalter Witterung, die direkt aus dem Akkumulator stammt. In einer Simulation wurde hierfür ein Leistungsbedarf von ca. 4 kW ermittelt.[54] Hingegen liefert ein Verbrennungsmotor stets mehr Abwärme, als zum Heizen der Fahrzeugkabine benötigt wird.
Die Kühlung (Klimaanlage) ist hingegen beim Elektroauto effizienter als beim Auto mit Verbrennungsmotor, denn die Kältemaschine wird elektrisch betrieben und die Antriebsenergie muss nicht an Bord mit einem Verbrennungsmotor erzeugt werden.
Nach Valentin Crastan hat ein Benzinfahrzeug einen durchschnittlichen Tank-to-Wheel-Wirkungsgrad von 20 %, womit bei einem Verbrauch von 6 Litern pro 100 km 52,6 kWh Energie aufgewendet werden müssen; die mechanische Nutzenergie beträgt dabei 10,5 kWh. Ein Elektrofahrzeug weist dagegen einen Wirkungsgrad von ca. 65 % auf, was einen Energiebedarf von 16 kWh/100 km ergibt.[55] Andere Quellen geben etwa 70 bis 80 % an.[56][57]
Zentraler Punkt in der Entwicklung von Elektroautos ist der Energiespeicher. Da ein Automobil, mit Ausnahme von Oberleitungsfahrzeugen wie O-Bussen, während der Fahrt normalerweise nicht mit dem Stromnetz verbunden ist, werden Energiespeicher mit hoher Leistungs- und Energiedichte benötigt. Die Antriebsbatterie wird im Wesentlichen bei Stillstand des Fahrzeugs durch eine externe Stromversorgung aufgeladen.
Elektroautos, die ausschließlich bei Stillstand des Fahrzeugs geladen werden, können Reichweiten erzielen, die denen von verbrennungsmotorisch angetriebenen Autos ebenbürtig sind (siehe Abschnitt „Reichweite“). Der seit 2021 angebotene Mercedes-Benz EQS verfügt sogar über eine Reichweite von bis zu 821 km nach WLTP. Der Nio ET7 hat einen Akku mit 150 kWh und eine Reichweite von 1000 km. Elektro-Kleinwagen mit einer Reichweite um 300 km haben Antriebsbatterien mit ca. 40 kWh (Beispiel: Fiat 500, Mini J01). Elektroauto-Akkus wiegen abhängig vom konkreten Modell üblicherweise zwischen 300 und 750 Kilogramm.[58] Viele Elektroautos können ihre Akkus an Schnellladestationen innerhalb von 30 Minuten zu 80 Prozent aufladen.[59][60][61][62](siehe Abschnitt Ladeleistung und Ladedauer)
Die Preise für Akkumulatoren sind der Hauptfaktor für die Fahrzeugkosten.[63] Experten rechnen in den nächsten 10 Jahren mit deutlich fallenden Kosten für Antriebsbatterien.[64] Die in den letzten Jahren stattfindende Entwicklung der Akkutechnik bringt auch stetig sinkende Preise mit sich und führt zusammen mit anderen bahnbrechenden Entwicklungen am Markt (z. B. Natrium-Ionen-Akkumulator) zu einer Dynamisierung der Elektroauto-Entwicklung auf Seiten der Hersteller.[65]
Reichweiten von 300 km bis 1000 km sind mit Akkumulatoren auf Lithiumbasis (zum Beispiel Lithium-Ionen-, Lithium-Eisenphosphat- und Lithium-Polymer-Akkumulatoren) möglich und werden auch in den meisten Elektroautos (Stand 2024) verwendet (etwa bei Nio ET7, Tesla Model S, Tesla Model X, Tesla Model 3, Tesla Model Y, VW ID.3, Mercedes-Benz EQS, Lucid Air). Diese Akkumulatorentypen haben eine vergleichsweise hohe gewichtsbezogene Energiedichte.
Mit Stand 2023 sind auch erste E-Auto-Modelle mit Natrium-Ionen-Akkumulatoren erhältlich (z. B. BYD Seagull, JAC E10X und EV3 von JMEV). Diese Akku-Art erreicht nicht die Energiedichte eines hochwertigen Lithium-Ionen-Akkus, weist gegenüber diesen jedoch mehrere Vorteile auf. Unter anderem sind sie aufgrund der Nutzung von Allerweltsmaterialien wie Natrium statt Lithium deutlich günstiger, benötigen kein Kobalt oder Nickel, sind weniger anfällig für Überhitzung und halten länger. Als Vorteilhaft werden solche Akkus vor allem dort gesehen, wo es eher auf niedrige Kosten als auf hohe Energiedichte und niedriges Gewicht ankommt, beispielsweise günstige E-Autos für den Kurzstreckenverkehr, die keine große Reichweite benötigen.[66]
Seit 2021 kommen auch Festkörperakkumulatoren zum Einsatz.
In der Vergangenheit nutzten die meisten Elektroautos Akkumulatortypen wie Blei- oder Nickel-Cadmium-Akkus, die lediglich für einen Betrieb von etwa einer Stunde mit Höchstgeschwindigkeit reichten oder mit denen mit einer Ladung 40 bis 130 Kilometer zurückgelegt werden konnten. Bleiakkumulatoren, besonders wenn sie auf hohe Zyklenfestigkeit ausgelegt sind, haben eine geringe Energiedichte – sie sind sehr schwer für den gebotenen Energieinhalt. Auch begrenzt die häufig geringere Zyklenfestigkeit und Lebensdauer ihren Einsatz, sodass sie bei neueren Entwicklungen praktisch nicht mehr eingesetzt werden. Sie werden nach wie vor in kleineren Elektrofahrzeugen und in der Industrie verwendet, etwa in Flurfördergeräten (Gabelstapler).
Bei NiCd-, NiMH- und Bleiakkusätzen müssen nur Teilblöcke aus mehreren Zellen überwacht werden. Lithium-Akkumulatoren brauchen komplexe elektronische Batteriemanagementsysteme (BMS), Schutzschaltungen und Balancer, weil sie bei Überladung und Tiefentladung schnell ausfallen. Damit beim Defekt einer einzelnen Zelle nicht das gesamte Akkusystem erneuert werden muss, kann dieses für den Einzelzellentausch ausgelegt sein.
Es gab ab 2008 Versuche, Doppelschicht-Kondensatoren (Superkondensatoren) und Akkumulatoren zu kombinieren. Der Doppelschicht-Kondensator übernimmt hierbei die Spitzenlast, um mit ihrer hohen spezifischen Leistung schnell verfügbare Energie zu speichern, um Batterien innerhalb sicherer Widerstandserwärmungsgrenzen zu halten und die Batterielebensdauer zu verlängern.[67][68]
Der Energieinhalt einer Antriebsbatterie wird heute praktisch ausschließlich in Kilo-Wattstunden (kWh) angegeben. Es lassen sich zwei gegenläufige Strategien für die Akkumulatorengröße ausmachen:
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Allen Akkusystemen ist gemein, dass sich bei tieferen Temperaturen (unterhalb ca. 10 °C) die Leistungsabgabe verringert, da die Beweglichkeit der Ladungsträger abnimmt. Einige Akkumulatorensysteme (NiMh, Lithium-Polymer) können unterhalb von ca. −20 °C einfrieren. Die entnehmbare Kapazität wird von der Temperatur jedoch kaum beeinflusst, wenn die geringere Strombelastbarkeit technisch berücksichtigt wird, indem das BMS die Leistungsabgabe und den Motorstrom begrenzt. Durch die inneren Verluste erwärmt sich die Antriebsbatterie im Betrieb. Hohe Temperaturen hingegen (oberhalb ca. 30 °C) begünstigen durch die Beweglichkeit der Ladungsträger zwar die Leistungsabgabe, sind aber ungünstig für die inneren Verluste und die kalendarische Alterung. Um derartige Einschränkungen zu vermeiden, temperieren einige Hersteller ihre Akkusysteme. Dies kann eine Heizung für kalte Jahreszeiten beinhalten, aber auch eine Kühlung. Oft kommen elektrische Heizmatten und Luftkühlungen zum Einsatz. Einige Hersteller nutzen auch Flüssigkeiten als Heiz- bzw. Kühlmedium.[70]
Eine Ausnahme sind Hochtemperatursysteme (zum Beispiel Zebra-Batterie), die zwar von äußeren Temperaturen unabhängig sind, jedoch zusätzlich Energie für ihre Temperaturerhaltung benötigen.
Grundsätzlich werden bei der Alterung zwei verschiedene Aspekte unterschieden. Die kalendarische Alterung beschreibt die Kapazitätsabnahme (Degradation) auch ohne Nutzung, beschleunigt oft durch ungünstige Temperaturen. Die Zyklenhaltbarkeit hingegen ist abhängig von der Anzahl der Lade- und Entladezyklen bis zum Eintreten einer definierten Kapazitätsverringerung gegenüber der Ausgangskapazität. Auch Ladeverfahren und Ladestromstärken und natürlich der Akkutyp selbst sind Einflussgrößen.
Mit Stand 2019 erreichen Batteriepacks von E-Autos mindestens 1500 bis 3000 Ladezyklen, bis die Ladekapazität auf 80 % abgefallen ist. Damit kommt ein E-Auto mit 450 km Reichweite selbst unter konservativen Annahmen mindestens 450.000 km weit, bis die Batterie getauscht werden muss, im optimistischen Fall sind sogar 1,35 Mio. km möglich. Eine weitere Erhöhung der Zyklenzahl wird erwartet.[71] Aktuelle Lithium-Ionen-Akkumulatoren sind schnellladefähig ausgelegt. Dabei ist eine Aufladung mit Ladeströmen über 1 C gemeint, was Ladezeiten von weniger als einer Stunde erlaubt.
Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren erreichen nach Herstellerangaben mehr als 5000 Zyklen bei jeweiliger Entladetiefe von 70 %.[72] Bei 300 Ladezyklen pro Jahr, also etwa ein Ladevorgang pro Tag, liegt dies in der Größenordnung, die für ein durchschnittliches Autoleben ausreicht, zumal selten die volle Kapazität ausgenutzt wird und flache Ladezyklen allgemein zu einer längeren Lebensdauer führen. Diese Batterietypen wurden vor allem in China subventioniert und eingesetzt. Aufgrund der höheren spezifischen Energiedichte werden jedoch eher NMC-Akkus (Lithium-Nickel-Mangan-Cobaltoxid) eingesetzt, die nicht die hohe Zyklenfestigkeit aufweisen.[73]
Eine Studie aus dem Jahr 2013[74][75] von Plug in America unter 126 Fahrern des Tesla Roadsters (entspricht etwa 5 % der verkauften Fahrzeuge) bezüglich der Lebensdauer der Akkus ergab, dass nach 100.000 Meilen = 160.000 km bei den Akkus noch eine Restkapazität von 80 bis 85 Prozent vorhanden war. Der geringe Verschleiß wird unter anderem auf die Temperaturregulation zwischen 18 °C und 25 °C sowie auf den standardmäßig flachen Ladezyklus (zwischen 90 % und 10 % anstatt der vollen 100 % und 0 %) zurückgeführt. Aus den USA sind Autos der Marke Tesla bekannt, die bereits 800.000 km zurückgelegt haben.[76]
Bezüglich der Akku-Haltbarkeit geben viele Hersteller eine Garantie, die typischerweise eine Restkapazität von mindestens 70 % des Nennwerts für acht Jahre und eine Laufleistung von 160.000 km zusichert.[77] Es gibt auch Hersteller, die auf den Akku Garantien für 8 Jahre ohne Kilometerbegrenzung (Tesla[78]) oder 1.000.000 km bzw. 10 Jahre (Lexus[79]) abgeben. Bei Mietakkus trägt der Fahrzeugbesitzer kein Risiko eines defekten Akkus, dafür aber monatliche Kosten.
Für die Akkumulatoren werden elektronische Schaltungen, sog. Batteriemanagementsysteme (BMS), verwendet, die die „Lade- und Entladesteuerung, Temperaturüberwachung, Reichweitenabschätzung und Diagnose“[80] übernehmen. Die Haltbarkeit hängt wesentlich von den Einsatzbedingungen und der Einhaltung der Betriebsgrenzen ab. Batteriemanagementsysteme inklusive Temperaturmanagement verhindern die schädliche und eventuell sicherheitskritische Überladung oder Tiefentladung der Akkuzellen und kritische Temperaturzustände. Im Idealfall ermöglichen hochwertige BMS die Überwachung jeder einzelnen Zelle und erlauben es zu reagieren, bevor es zu einem Ausfall oder einer Schädigung der Zelle bzw. des gesamten Batteriemodules kommt. Statusinformation können für Diagnose- und Wartungszwecke auch abgespeichert und ausgelesen werden.
Da die Antriebsbatterie eine hohe Spannung nutzt, ist sie nicht zur Versorgung der Steuergeräte bzw. Servoantriebe mit kleiner Leistungsaufnahme geeignet. Deshalb haben die meisten Elektroautos außer der Antriebsbatterie noch eine kleine herkömmliche Autobatterie, meist eine 12-Volt-Bleibatterie. Diese wird über die Antriebsbatterie geladen und versorgt das Bordnetz. Die Autobatterie versorgt außerdem das Batteriemanagementsystem der Antriebsbatterie und ist deshalb zum Starten des Fahrzeugs notwendig.[81]
Die Reichweite pro Akkuladung eines Elektroautos hängt hauptsächlich von der Batteriekapazität, der Geschwindigkeit, der individuellen Fahrweise und von den Wetterbedingungen ab. Daher kann die tatsächliche Reichweite im Praxisbetrieb durch die individuellen Faktoren wie Strecke und Fahrweise sowie die jeweils vorliegende Außentemperatur deutlich von den durchschnittlichen Herstellerangaben abweichen, wie dies auch bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor der Fall ist. Die Reichweite nach dem international genormten Testverfahren WLTP befindet sich je nach Fahrzeugtyp meist im Bereich von 100 km (Mitsubishi i-MiEV aus dem Jahr 2009) bis zu 821 km (Mercedes-Benz EQS aus dem Jahr 2024). Der Nio ET7 hat einen Akku mit 150 kWh und eine Reichweite von 1000 km.
Eine Übersicht zu den Reichweiten vieler Modelle findet man unter Elektroautos in Großserienproduktion.
In der Anfangszeit waren bei Elektroautos die Reichweiten klein und die Ladezeiten lang. In den 1990er prägte sich der Begriff der Reichweitenangst. Heutige (Stand 2024) Elektroautos haben mit Verbrennern vergleichbare Reichweiten (siehe Reichweite). Auch sind Ladezeiten mittlerweile auf bis zu 10 Minuten gesunken (siehe Ladezeiten). Zudem werden öffentliche Ladestationen ständig weiter ausgebaut (siehe öffentliche Ladestationen). Problematisch sind weiterhin die Ladezeit und die Reichweite bei kleineren und älteren Elektroautos.
Grundsätzlich gilt, dass die Batteriekapazität von Elektroautos für den Großteil aller Fahrten groß genug ist und nur wenige Fahrten wie zum Beispiel die Fahrt in den Urlaub etwa die Nutzung von Schnellladestationen, Akkutausch oder die Nutzung von Carsharing-Angeboten erforderlich machen. So kam eine 2016 erschienene Studie zu dem Ergebnis, dass die Reichweite damals üblicher Elektroautos wie dem Ford Focus Electric oder dem Nissan Leaf für 87 % aller Fahrten ausreichend ist.[82] Allerdings sind die Reichweiten stark schwankend, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des E-Fahrzeuges, Außentemperatur, besonders die Nutzung von Heizung und Klimaanlage führen zu einer bedeutenden Senkung der Aktionsradien.[83][84]
Um die Reichweiten trotzdem weiter zu steigern, werden mitunter Zusatzgeräte zur Erzeugung von elektrischem Strom im bzw. am Fahrzeug, sogenannte „Reichweitenverlängerer“ bzw. Range Extender, eingesetzt.
Der ADAC hat im Juli 2024 eine Studie veröffentlicht, in der 80 Elektroautos auf ihre Langstreckentauglichkeit geprüft wurden. Dabei definierte der ADAC die Langstreckentauglichkeit als eine Kombination aus Reichweite und Ladezeit. Die Prüfung fand rechnerisch aus früheren Messdaten statt. Für die Prüfung wurde der Akku eines Elektroautos voll geladen, dann das Auto gefahren, bis der Akku ein Ladestand von 10 Prozent hatte. Danach wurde der Akku 20 Minuten geladen, um dann den Akku des Elektroautos nochmals leer zu fahren. Die erzielten beiden Reichweiten wurden zusammengerechnet und somit eine Gesamtreichweite ermittelt. Dreizehn der 80 Elektroautos bewertete der ADAC als voll langstreckentauglich mit einer Gesamtreichweite von mehr als 750 km. Der Hyundai Ioniq 6 wurde Testsieger mit einer Gesamtreichweite von 931 km.[86]
Elektroantriebe geben wegen ihres hohen Wirkungsgrades im Betrieb nur wenig und im Stand gar keine Verlustwärme an die Umgebung ab. Um das Auto bei geringen Außentemperaturen beheizen oder die Scheiben entfrosten zu können, sind daher Heizungen notwendig. Durch den geringen Energieverbrauch des Antriebs fallen zusätzliche Energieverbraucher jedoch sehr viel stärker ins Gewicht und beanspruchen einen Teil der im Akku gespeicherten Energie, was sich speziell im Winter gemeinsam mit weiteren jahreszeitlich bedingten Effekten stark auf die Reichweite auswirkt. Eine einfache, aber sehr energieintensive Form sind elektrische Heizregister, die in die Lüftung eingebaut werden können. Mittlerweile werden daher teilweise die energieeffizienteren Wärmepumpen[87] eingesetzt. Sie lassen sich im Sommer auch als Klimaanlage zur Kühlung nutzen. Sitzheizungen und beheizte Scheiben bringen die Wärme direkt an die zu wärmenden Stellen und reduzieren so ebenfalls den Heizwärmebedarf für den Innenraum. Elektroautos verbringen die Standzeiten oft an Ladestationen. Dort kann das Fahrzeug vor Fahrtbeginn vortemperiert werden, ohne den Akku zu belasten, wie bei einer elektrischen Standheizung. Unterwegs wird dann deutlich weniger Energie für das Heizen oder Kühlen benötigt. Elektroautos sind im Stau bei sommerlicher Hitze deutlich effizienter und damit umweltfreundlicher als Autos mit Verbrennungsmotor.[88]
Elektroautos gelten in Bezug auf den Insassenschutz als mindestens so sicher wie Verbrennerfahrzeuge – abhängig vom jeweiligen Modell. In Crashtests erzielten sie bisher (2021) sowohl nach Euro NCAP als auch US NCAP häufig Bestnoten.[89][90] Beispielsweise erhielt 2022 das Tesla Model Y die bisher höchste vergebene Gesamtwertung vom Euro NCAP,[91] wohingegen 2021 die Renault Zoe beim Euro NCAP keinen Stern bekam.[92]
Konstruktive Maßnahmen zum Schutz von Fußgängern, Radfahrern und anderen Verkehrsteilnehmern lassen sich mit einem Elektroauto ebenso gut realisieren wie mit anderen Autos. Ein zusätzliches Gefährdungspotenzial kann sich jedoch durch die aufgrund der Batterie höhere Fahrzeugmasse und damit kinetische Energie ergeben, die bei einem Aufprall auf den Unfallgegner wirkt.
Statistische Daten lassen darauf schließen, dass E-Autos deutlich seltener brennen als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor.[93] Einzelfälle brennender Elektroautos erzielen derzeit hohe mediale Aufmerksamkeit, sind jedoch angesichts von insgesamt jährlich ca. 15.000 Fahrzeugbränden allein in Deutschland[94] kein Hinweis auf eine besondere Brandgefahr.[95] Auch das Laden der Fahrzeuge in Parkhäusern und Tiefgaragen stellt bei sachgemäßer Elektroinstallation keinen zusätzlichen Risikofaktor dar.[95][96][97] Es ist jedoch angesichts des überwiegend noch jungen Fahrzeugbestandes unklar, ob Brandfälle bei Elektroautos mit zunehmendem Fahrzeugalter häufiger werden, wie es bei Verbrennern der Fall ist.[97] Bisherige Untersuchungen lassen jedoch vermuten, dass die Wahrscheinlichkeit einer Selbstentzündung des Akkus mit der Zeit signifikant abnimmt.[98]
Die Brandlast eines brennenden Autos wird vor allem vom Interieur bestimmt und ist bei einem Batteriefahrzeug ähnlich hoch wie bei einem Verbrennerfahrzeug.[95][99][100]
Allerdings stellt der Umgang mit brennenden Elektroautos Pannendienste und Feuerwehren vor neue Herausforderungen. Wissenschaft und Unfallversicherer haben Pläne entwickelt, mit diesen Herausforderungen umzugehen.[101][102]
Einige typische Herausforderungen beim Brand von Verbrennerfahrzeugen fallen hingegen bei Elektroautos geringer aus oder entfallen ganz:[114]
Einige Umrüster bieten den Umbau von Verbrennungsmotorantrieben zu Elektroantrieben an. Häufig wird nur der Verbrennungsmotor gegen einen Elektromotor getauscht und das Schaltgetriebe im Fahrzeug belassen. Dies ist weniger technisch unbedingt notwendig, sondern hat zumeist zulassungsrechtliche Gründe. Wird das Getriebe ebenfalls getauscht, so muss das gesamte Fahrzeug neu zugelassen werden, was erheblichen Aufwand nach sich zieht und für geringe Stückzahlen nicht wirtschaftlich ist. In Deutschland beschäftigen sich beispielsweise Citysax und die German E-Cars mit Umrüstungen oder der Nutzung von Serienfahrzeugen als Basismodell. Ebenso existiert eine Open-Hardware- beziehungsweise DIY-Community zur anteiligen Umrüstung als Hobby.[115][116]
Angesichts der vorangehend angedeuteten konstruktiven Randbedingungen ist die Umrüstung eines herkömmlichen Automobils zum Elektroauto jedoch im Hinblick Wirtschaftlichkeit (Umbaukosten) nur bedingt abhängig von weiteren Umständen (Ladeinfrastruktur, Fahrzeugverfügbarkeit etc.) sinnvoll. Die Nutzung von Gebrauchtfahrzeugen kann die Kosten deutlich senken.
Durch einheitliche Vorschriften soll die internationale Wettbewerbsfähigkeit und damit auch die Wirtschaftlichkeit und Verbreitung von Elektrofahrzeugen erhöht werden. Die EU, die USA und Japan haben daher ihre Pläne für eine internationale Übereinkunft am 17. November 2011 in Brüssel vorgestellt und wollen nun auch andere Länder für das Projekt gewinnen. Konkret sollen zwei informelle Arbeitsgruppen für Elektrofahrzeuge im Rahmen des Übereinkommens über globale technische Regelungen von 1998 eingerichtet werden, die sich jeweils mit Sicherheits- und Umweltaspekten der Fahrzeuge befassen und internationale Regelungsansätze austauschen und ausarbeiten sollen.[117][118]
Die deutsche Nationale Plattform Elektromobilität hat eine umfangreiche Roadmap für die anstehenden Normierungen im Elektrofahrzeugbereich ausgearbeitet.[119]
Das Laden der Antriebsbatterie erfolgt bei europäischen Elektroautos typischerweise über den Typ-2-Stecker bzw. beim Schnellladen per Gleichstromladen über den CCS-Stecker.
Alternativ sind weitere Möglichkeiten gebräuchlich:[124]
Die Ladeleistung hängt zum einen von der maximalen Ladeleistung der Ladestation ab, zum anderen von der Ladefähigkeit des Fahrzeugs. Beim Wechselstrom-Laden (Normalladen) hängt die maximale Ladeleistung des Fahrzeugs von der verbauten Ladetechnik ab. Beim Gleichstrom-Laden (Schnellladen) wird sie außerdem durch den Ladestand und die Temperatur der Antriebsbatterie beeinflusst.[125]
An aktuellen Schnellladestationen und mit einem typischen Verbrauch des Elektroautos von 15 bis 20 kWh/100 km kann man in etwa 5 Minuten 100 km Reichweite nachladen (Stand 2019).[126][127]
Öffentliche Ladestationen mit Typ-2-Anschluss bieten typischerweise eine Ladeleistung von 22 kW.[123] Damit lädt man 100 km Reichweite in einer Stunde.
Ladestationen für daheim laden typischerweise mit etwa 11 kW Leistung, was in etwa der Leistung eines Herdanschlusses entspricht. Damit lädt man 100 km Reichweite in etwa 2 Stunden.
Grundsätzlich ist das Aufladen auch an einer Haushaltssteckdose möglich. Diese sind überall verfügbar, dafür sind jedoch nur Ladeleistungen von 3,5 kW möglich, womit binnen 7-10 Stunden Ladedauer etwa 150 bis 200 km Reichweite erzielt werden können.[128]
Bei Hyundai Ioniq 5, Hyundai Ioniq 6 und Kia EV6 kann der Akku von 10 auf 80 Prozent in 18 Minuten geladen werden. Beim Li Xiang Mega kann der Akku von 10 auf 80 Prozent in 10 Minuten geladen werden.
Für Akkumulatoren wird im Allgemeinen die Ladegeschwindigkeit mit der Laderate C angegeben. Hat C den Wert 4, kann ein Akkumulator mit der vierfachen Geschwindigkeit seiner Kapazität geladen werden, also innerhalb von 15 Minuten. Beispielsweise würde man beim Faktor C mit 4 einen Akku mit 100 kWh mit 400 kW laden können. Moderne Fahrzeug-Akkumulatoren wie der Shenxing und der Shenxing Plus von CATL haben die Laderate 4 C.
In Deutschland gab es im Quartal 1 im Jahr 2024 etwa 6.000 Ladestandorte mit mindestens 100 kW Ladeleistung, europaweit über 20.000. Zum Vergleich: die Anzahl der Tankstellen in Deutschland liegt seit Jahren im Bereich von 14.500.[129][130]
In Städten und Gemeinden findet man meist langsamere Ladestationen mit Typ-2-Anschluss (11 kW oder 22 kW Ladeleistung). Entlang der Autobahnen und vielbefahrenen Straßen gibt es Schnellladestationen. Anfänglich (ab 2013) wurden sogenannte Triple Charger (CHAdeMo, CCS, Typ 2) mit meist 50 kW Ladeleistung aufgebaut.[131] Aktuelle Schnellladestationen in Europa verfügen nur noch über den CCS-Anschluss und bieten Ladeleistungen bis zu 350 kW.
In Deutschland gibt es 67.288 Normalladepunkte und 13.253 Schnellladepunkte, die bei der Bundesnetzagentur als „öffentlich zugänglich“ angemeldet sind (Stand Januar 2023).[132] Hinzu kommen die Supercharger des Unternehmens Tesla, Inc., die anfänglich nur für eigene Autos zur Verfügung standen und seit November 2021 Stück für Stück für Fremdmarken geöffnet werden.[133] Private Ladepunkte in Garagen und auf Grundstücken sind in diesen Zahlen nicht enthalten. Das Netz von öffentlichen Ladestationen wird derzeit stark ausgebaut (Stand 2023).[134]
Viele Arbeitgeber, Restaurants, Parkhausbetreiber, Einkaufszentren, Einzelhändler usw. bieten Lademöglichkeiten an, die entweder kostenloses Laden ermöglichen oder ein standardisiertes Bezahlverfahren nutzen.[135]
Verschiedene Websites wie z. B. GoingElectric[136] oder LEMnet[137] oder Chargemap[138] bieten bei der Ladepunktsuche und Routenplanung Hilfestellung. Auch in den Navigationssystemen vieler Elektroautos sind die Ladestationen verzeichnet.
Als mögliche Lösung für die langen Ladezeiten werden von wenigen Unternehmen Wechselakkusysteme propagiert. Dabei wird die entladene Antriebsbatterie eines Fahrzeuges an festen Stationen innerhalb weniger Minuten automatisiert gegen einen aufgeladenen Akku getauscht. Dieses Verfahren setzt standardisierte Bauformen, Anschlüsse und eine entsprechend genormte Aufnahme an den Fahrzeugen voraus. Außerdem gehören die Akkus nicht dem Fahrzeugbesitzer, sondern werden gemietet.
Das US-amerikanische Unternehmen Better Place versuchte ab 2007 ein Netz von Batteriewechselstationen aufbauen, ging aber 2013 insolvent.
Der chinesische Elektroautohersteller Nio begann 2018, ein Netz von Batteriewechselstationen in China aufzubauen.[139] Das Netz umfasste im Dezember 2022 1.294 Stationen.[140] In Europa bestanden im Dezember 2022 zehn solcher Stationen: je drei in Norwegen und den Niederlanden und je zwei in Schweden und Deutschland.[140]
Ein berührungsloses (ohne offene Kontakte), jedoch kabelgebundenes induktives Ladesteckersystem war bereits in den 1990er Jahren beim General Motors EV1 realisiert worden.
Eine Vision ist, das Ladesystem für Elektroautos in die Fahrbahn einzubauen. Während der Fahrt oder beim Parken kann dann mittels Induktion Energie berührungslos übertragen werden. Diese Systeme werden bisher nur im geschlossenen industriellen Bereich[141] und bei Buslinien realisiert. Das induktive Aufladen an Haltestellen wird beispielsweise seit 2002 in Genua und Turin praktiziert[142][143] und seit März 2014 bei Braunschweiger Verkehrsbetrieben an einer Batteriebuslinie mit Fahrzeugen von Solaris in der Praxis erprobt.[144] Die Stadt Köln fördert seit April 2021 die Anschaffung von 4 Elektrotaxis und unterstützt dazu das TALAKO-Konzept der Uni Duisburg.[145]
Die Technologie bietet Vorteile wie den Schutz gegen Vandalismus und Witterungseinflüsse durch die Abwesenheit externer Ladeinfrastruktur. Jedoch sind mit dem induktiven Laden auch Herausforderungen verbunden, darunter Energieverluste zwischen 10 % und 20 %[146], die durch den Abstand zwischen den Spulen und deren Qualität beeinflusst werden. Eine weitere Herausforderung stellt die Rückeinspeisung von Energie ins Stromnetz dar, die bei induktiven Systemen komplexer und mit höheren Kosten verbunden ist als bei kabelgebundenen Ladesystemen.
Bei Versuchen mit Kondensatorspeichern in Shanghai wurden kurze Oberleitungsstücke an den Haltestellen installiert, die vom Bus mit ausfahrbaren Bügeln erreicht werden. Ein ganz ähnliches Prinzip gab es in den 1950ern bereits mit den Gyrobussen, jedoch wurde dort die Energie in Schwungrädern gespeichert. Gerade beim ÖPNV mit festen Haltestellen bietet dieses Verfahren der kurzen Zwischenladungen gut planbar die Möglichkeit, die notwendige Akkukapazität und damit die Fahrzeugkosten deutlich zu verringern, ohne die Autonomie der Fahrzeuge zu stark zu beschränken.
In neuerer Zeit gibt es Vorschläge, Oberleitungssysteme (wie bei den aus dem städtischen Personennahverkehr bekannten Oberleitungsbussen) z. B. für Lastkraftwagen auf den Lastspuren auf Autobahnen einzusetzen.[147]
Die Umweltbilanz von Elektroautos ist die systematische Bewertung der Umweltauswirkungen von Elektroautos. Wichtige Faktoren sind u. a. der Ausstoß von klimawirksamen Treibhausgasen z. B. in Form der CO2-Bilanz, aber auch die Feinstaub-, Stickoxid- und Lärmbelastung. Dabei unterscheidet man zwischen der direkten Belastung bei der Fahrzeugnutzung und der indirekten Belastung bei der Herstellung des Fahrzeuges sowie der Bereitstellung der Ressourcen beim Verbrauch über den gesamten Lebenszyklus (wie z. B. dem Strom). Neben den absoluten Zahlen spielt vor allem der relative Vergleich zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor eine wichtige Rolle. Daten hierzu können z. B. über umfassende Lebenszyklusanalysen gewonnen werden, die von der Produktion des Fahrzeuges über den Betrieb bis zum Recycling die Umweltauswirkungen systematisch erfassen.
Während Elektroautos verglichen mit gleichwertigen Verbrennern häufig etwas schwerer sind und bei der Herstellung mehr Ressourcen benötigen, sind sie deutlich energieeffizienter und schneiden in der Klimabilanz besser ab. Unter anderem hält der Weltklimarat IPCC fest, dass Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb, die mit Strom aus emissionsarmen Quellen angetrieben werden, über ihren gesamten Lebenszyklus das größte Klimaschutzpotential aller landgebundenen Transporttechnologien besitzen.[148]
Die Wirtschaftlichkeit von E-Autos im Vergleich zu Verbrennern hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, die bei einem individuellen Vergleich zu berücksichtigen sind. Hinzu kommt die Unsicherheit bezüglich der zukünftigen Entwicklung von kostenbestimmenden Faktoren wie Energiekosten, Lebensdauer bzw. Wertverlust oder Reparaturkosten.
Allgemeine Aussagen, dass die eine oder andere Antriebsform günstiger sei als die andere, sind nicht möglich (siehe jedoch Tendenzen im Abschnitt Gesamtkostenvergleiche). Dieser Abschnitt beschreibt einige wichtige Einflussfaktoren.
Die Anschaffungskosten von Elektroautos liegen derzeit (2023) überwiegend höher als bei vergleichbaren Verbrennern. Erwartet wird, dass im Laufe der technologischen Entwicklung und des Markthochlaufs aufgrund von Skaleneffekten durch höhere Stückzahlen und geringere Investitionen in Forschung und neue Fertigungsanlagen die Herstellungskosten von Elektroautos sinken werden und langfristig geringer sind als bei Verbrennern.[149]
In vielen Ländern erfolgt eine Subventionierung der Anschaffungskosten.
Die Hersteller Renault, Nissan, Nio und Smart bieten bzw. boten für die Antriebsbatterien ihrer Elektroautos Mietmodelle an.[150][151] Hierdurch wird der Kaufpreis des Fahrzeugs reduziert, jedoch bewegen sich bei höheren Grundinvestitionen die kilometerabhängigen Mietpreise oft in den gleichen Größenordnungen wie die Kraftstoffkosten vergleichbarer Modelle. Bei Nio bietet ein gemieteter Akku die Möglichkeit an einer Batteriewechselstation getauscht zu werden. Stand 2023 bietet in Deutschland nur noch Nio ein Mietsystem.
In einer Studie hatte Bloomberg New Energy im Juli 2024 veröffentlicht, dass die Preise für Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren in China innerhalb der letzten 12 Monate um 51 Prozent auf 53 USD pro kWh gefallen waren. Ein Jahr davor lag der Preis noch bei 95 USD pro kWh. Dadurch seien nun 2/3 der Elektroautos in China, dem weltweit größten Automarkt, günstiger als vergleichbare Autos mit Verbrennungsmotor. Es würde noch etwas dauern, bis diese Preise außerhalb von China angekommen seien.[152]
Da moderne Elektroautos noch relativ jung am Markt sind und auch noch einem vergleichsweise hohen technologischen Wandel unterliegen, liegen noch keine empirischen Statistiken vor, die die Lebensdauer von Elektroautos im Vergleich zu Verbrennern belegen.
Befürchtungen, eine schnell nachlassende Akkukapazität würde die Lebensdauer von E-Autos stark vermindern, haben sich in der Praxis bislang nicht bestätigt.[153][154][77] Insbesondere bei größeren Akkus und mit modernem Thermomanagement ist zu erwarten, dass diese eine höhere Laufleistung erzielen können als ein typisches Verbrennerfahrzeug (siehe auch Abschnitt Batterie-Lebensdauer).
Die geringeren Reparaturaufwände für Elektroautos (siehe Abschnitt Reparatur- und Wartungskosten) könnten dazu führen, dass die Entscheidung der Eigentümer zur Verschrottung bei Elektroautos später erfolgt als bei Verbrennern ähnlichen Alters und ähnlicher Laufleistung und somit die Lebensdauer höher ist.
Elektrofahrzeuge weisen durch den um mehr als Faktor drei energieeffizienteren Antriebsstrang einen deutlich niedrigeren Energieverbrauch auf als Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Um 100 km zu fahren, mussten bei einem im Januar 2020 veröffentlichten ADAC-Test für die getesteten PKWs zwischen 14,7 kWh und 27,6 kWh Strom genutzt werden.[155]
Ergebnisse von Verbrauchsmessungen an Elektrofahrzeugen berücksichtigen manchmal nur den Verbrauch während der Fahrt, nicht aber die Verluste, die beim Laden der Antriebsakkumulatoren entstehen und zwischen 10 und 25 % betragen.[156][157] Der EPA-Zyklus (USA) berücksichtigt auch den Ladeverlust.[158]
Eine Reduktion der Fahrgeschwindigkeit kann den Energieverbrauch deutlich senken. Die Deutsche Umwelthilfe hat 2023 anhand von sieben Modellen nachgewiesen, dass Elektroautos bei Tempo 50 im Schnitt 16,5 Prozent mehr Energie verbrauchen als bei Tempo 30.[159]
Die Energiekosten eines Elektroautos im Vergleich zum Verbrennerfahrzeug hängen wesentlich von der Preisentwicklung bei Strom bzw. den Kraftstoffen ab. Beim Elektroauto kommt hinzu, dass der Strompreis erheblich von den Bezugsmöglichkeiten bestimmt wird: Während an Schnellladesäulen in Deutschland nach den Preiserhöhungen einiger Betreiber 2020 meist zwischen 42 und 79 Cent je kWh gezahlt werden müssen, sind mit Hilfe einer eigenen Photovoltaikanlage Stromerzeugungspreise von wenigen Cent pro kWh möglich. Auch durch die Nutzung dynamischer Stromtarife können die Kosten deutlich gesenkt werden. An Ladestationen einiger Handelsketten oder Stadtwerke kann Strom für Elektroautos mit Stand Juni 2021 kostenlos geladen werden.[160] Ebenso erlauben manche Arbeitgeber das kostenlose Aufladen am Unternehmensstandort.
Aufgrund dieser Preisunterschiede hängen die Energiekosten eines Elektroautos sehr stark von den individuellen Umständen ab und können sowohl deutlich niedriger als auch (beim ausschließlichen Laden an Schnellladesäulen) leicht höher sein als bei einem Verbrennerfahrzeug. Eine Untersuchung von Leaseplan ermittelte 2021 unter Zugrundelegung des Haushaltsstrompreises in Deutschland für Elektroautos durchschnittliche Stromkosten in Höhe von 78 % der Kraftstoffkosten eines Verbrenners, für Österreich 62 %, für die Schweiz 56 %.[161]
Konventionelle Kraftstoffe werden neben den marktbedingten Preisschwankungen durch die CO2-Steuer bis 2025 mit zusätzlich ca. 16 Cent je Liter belegt.[162] Ab 2027 ist aufgrund der dann am freien Markt gehandelten CO2-Zertifikate und des stetig sinkenden Zertifikatsvolumens mit weiter steigenden Preisen zu rechnen.
Die Kosten von Wartung und verschleißbedingten Reparaturen sind bei Elektroautos in der Regel geringer als bei Autos mit Verbrennungsmotor.
Bei Elektroautos entfallen folgende Teile und Betriebsstoffe eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor, und damit auch die zugehörigen Wartungs- und Reparaturkosten:
Die folgenden Komponenten sind bei einem Elektroauto einfacher aufgebaut oder weniger beansprucht und sind daher seltener von Defekten betroffen:
Hingegen können die Reifen von Elektroautos wegen des aus dem Stand zur Verfügung stehenden hohen Drehmoments und des hohen Fahrzeuggewichts bei entsprechender Fahrweise stärker beansprucht werden und müssen dann häufiger gewechselt werden.[163][164][165]
Die US-amerikanische Verbraucherorganisation Consumer Reports hat in einer Analyse tatsächlicher Wartungs- und Reparaturausgaben von Autobesitzern festgestellt, dass diese bei Elektroautos nur etwa halb so hoch ausfallen, und rechnet damit, dass ein Elektroauto im Lauf seines Lebens etwa 4600 US$ weniger Wartungs- und Reparaturkosten verursacht.[166] Vermutet wird, dass die Einsparungen aufgrund des technischen Fortschritts bei Elektroautos in Zukunft noch höher ausfallen werden.[167]
Eine Auswertung von Vollkasko-Schadenfällen der Jahre 2018 bis 2020 des Zentrums für Technik der Allianz-Versicherung ermittelte für Elektroautos jedoch je Schadenfall ca. 10 % höhere Reparaturkosten und sogar 30 % nach Kollisionsschäden. Die Autoren sehen die Ursache bei den Herstellern und ihren Reparaturvorschriften: Mercedes schreibe beispielsweise nach jeder Airbag-Auslösung den Austausch der Fahrzeugbatterie vor. Durch Schutzummantelungen der Hochvoltkabel könnten die Hersteller die Reparaturkosten bei Marderbissen um 97 % senken.[168][169]
Die Prämien für die Haftpflichtversicherung und Kaskoversicherung eines Elektroautos sind in Deutschland tendenziell etwas günstiger als bei Autos mit Verbrennungsmotor.[170] Analysen der Vollkaskoprämien durch die Vergleichsportale Verivox und Check24 kamen 2020 bzw. 2021 zu dem Ergebnis, dass die meisten Elektroautos günstiger zu versichern sind als ein vergleichbares Verbrennerfahrzeug.[171][172]
Zu beachten ist, dass die Versicherung meist an der Dauerleistung bemessen wird, die bei Elektroautos in der Regel deutlich geringer ist als die Spitzenleistung.[173][174]
In einigen Ländern entfallen bestimmte Steueranteile bei der Versicherung, beispielsweise in Österreich die motorbezogene Versicherungssteuer[175] sowie die Normverbrauchsabgabe (NoVA).[176]
Laut Berechnungen des ADAC von 2023 sind Elektroautos häufig, aber nicht immer, in der Gesamtkostenbetrachtung günstiger als vergleichbare Autos mit Benzin- oder Dieselmotor (Annahmen: Neukauf mit fünf Jahren Haltedauer und 15.000 km pro Jahr). Dies hängt jedoch immer von den individuellen Rahmenbedingungen ab, insbesondere auch vom erzielbaren Rabatt auf den Listenpreis und den Strombezugskosten.[177]
Im Januar 2020 veröffentlichte das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) eine Studie, die besagt, dass zu dieser Zeit bestimmte E-Fahrzeuge unter der Gesamtkostenbetrachtung günstiger gewesen seien. In den nächsten 5 bis 10 Jahren würden E-Fahrzeuge einen größeren Kostenvorteil zu ihren konventionellen Counterparts haben. Hauptgründe dafür seien die sinkenden Kosten der Akkumulatorenherstellung, der voraussichtlich billiger werdende Strom und der Preisanstieg von Produkten aus dem knapper werdenden Erdöl.[178]
In Deutschland werden bis 2030 10 Millionen E-Fahrzeuge auf deutschen Straßen prognostiziert, was die Stromnachfrage um 3–4,5 % steigern würde.[178] Im Falle von einer Million Elektroautos, was einem Anteil von etwa 2 % aller Fahrzeuge entspricht, sind rund 3 TWh an elektrischer Energie aufzubringen, was einem halben Prozent des derzeitigen deutschen Strombedarfs entspricht. Der gesamte deutschlandweite elektrobetriebene öffentliche Nah- und Fernverkehr benötigt rund 15 TWh Strom pro Jahr, entsprechend knapp 3 % des Bruttostromverbrauchs.[179]
Das Bundesumweltministerium schätzte 2020 den zusätzlichen Strombedarf durch eine komplette Elektrifizierung der 45 Millionen Pkw in Deutschland auf 100 TWh pro Jahr, was rund einem Sechstel der zu dieser Zeit verbrauchten Strommenge in Deutschland entspricht.[180]
Durch das gleichzeitige Aufladen von vielen Elektroautos könnte theoretisch das Stromnetz überlastet werden (siehe auch Gleichzeitigkeitsfaktor). Um dieses weitgehend ausschließen zu können, werden von einigen Netzbetreibern steuerbare Wallboxen eingesetzt, die die Autos nur zu bestimmten Zeiten laden (z. B. wenn der Strom günstig ist, Überkapazität). Zudem erfolgt der Ausbau der Stromnetze und der Einsatz von Engpassmanagement in den Stromnetzen, welches gezielt Lasten abschalten und mittels Redispatch Einspeiseleistungen von regelbaren Anlagen wie beispielsweise Kraft-Wärme-Kopplung anpasst.[181][182] Ein anderer Weg ist, installierte Batteriespeicher zum Ausgleich von Lastspitzen zu nutzen.
Positive Effekte im Stromnetz (Effizienz, Ökonomisch/Ökologisch) entstehen erst, wenn Elektroautos ihre Batterien in einem intelligenten Stromnetz gezielt zu Zeiten laden, an denen der Strombedarf
