WiWo App 1 Monat für nur 0,99 €
Anzeigen

Reichweite und Ladezeiten bei Kälte Wie winterfest sind Elektroautos wirklich?

Schnell dank Shell: Manchmal hilft eine traditionelle Tankstelle; diese hier von Shell im Sauerland liefert schnellen Gleichstrom von EnBW. Quelle: Stefan Hajek

Elektroautos sind nicht winterfest, sagen Kritiker. Die Reichweite halbiere sich, das Laden dauere ewig. Stimmt das? Der Praxistest mit zwei beliebten E-Autos.

  • Artikel teilen per:
  • Artikel teilen per:

Anna Diez liebt ihr neues Auto. Doch im Winter liebt sie es etwas weniger als sonst. An ihre erste Langstrecke bei Minusgraden erinnert sich die 43-Jährige genau. Auf dem Weg ins 800 Kilometer entfernte Schweizer Skigebiet merkte die Medizinerin noch nichts vom berüchtigten Reichweitenschwund. Auf der Autobahn begnügte sich ihr Tesla mit 19 Kilowattstunden (kWh) je 100 Kilometer (km), „nur etwa 15 Prozent mehr als im Sommer“, sagt Diez. Das böse Erwachen kam am nächsten Morgen. „Als ich bei minus drei Grad vom Hotelparkplatz fuhr, waren die 98 km Restreichweite vom Vorabend auf 62 zusammengeschmolzen“, erinnert sich Diez – zu wenig, um die Strecke zur Talstation hin und zurück ohne Zwischenladen zu schaffen. Der Bordcomputer hatte die Restreichweite am Abend mit einem von der Fahrt warmen Akku berechnet, am nächsten Morgen mit einem kalten.

Akkus, das weiß jeder Hobbyskifahrer, der einmal versucht hat, sein Handy nach sechs Stunden auf der eisigen Piste zu laden, mögen keine Kälte. Kritiker der E-Mobilität haben das längst als Angriffspunkt identifiziert; Berichte über die vermeintlich mangelnde Wintertauglichkeit der Stromautos gibt es zu Hunderten. Aber gilt das immer noch? Wie steht es bei den heute am Markt verfügbaren Autos um die Kältetoleranz? Wir haben zwei aktuelle Tests ausgewertet und es selbst eine Woche lang im Alltag getestet. Fazit: Niemand muss Angst haben, in einer kalten Winternacht auf einer einsamen Landstraße zu erfrieren, weil die Batterie sich spontan entleert. Aber einige Kniffe sollte man kennen.

An der Bürgermeistersäule kann es schon mal langsam gehen. Hier sollte man sich während des Ladens die Zeit mit etwas anderem vertreiben. Pro Stunde kommen ganze 12 Kilometer Reichweite dazu. Quelle: Stefan Hajek

Kälte macht die Ionen müde

Grundsätzlich winteruntauglich sind Elektroautos sicher nicht. Im Gegenteil: sie funktionieren bis etwa minus 40 Grad Celsius, also sogar bei größerer Kälte als ein Diesel, bei dem meist bei minus 25 Grad Schluss ist. Und anders als die meisten Verbrenner verfügt jedes E-Auto über eine Standheizung, die es ohne Aufpreis gibt: Heizung und Motor werden aus dem selben Akku gespeist; weil die Heizung eines E-Autos somit nicht auf die Abwärme eines Verbrennungsmotors warten muss, wird sie schneller warm. Fast alle E-Autos lassen sich zudem per App vorheizen: Man programmiert sie beispielsweise auf 6 Uhr und kann morgens um sieben mit einem warmen Wagen und ohne Scheibenkratzen losfahren.

Soweit die Vorteile. Aber dass Batterien, egal welche, bei Kälte schlechter arbeiten als bei 20 Grad plus, ist eine elektrochemische Tatsache. Eine Lithium-Ionen-Zelle besteht im Kern aus drei Komponenten. Einem Minuspol, der Anode, in der Regel aus Graphit. Einem Pluspol, der Kathode, meist mit einer Mischung aus Lithiumoxid, Nickel, Mangan und Kobalt. Und einem flüssigen Elektrolyt, in dem die geladenen Teilchen beim Aufladen und beim Fahren hin und her schwimmen können. Wenn sich die Batterie beim Fahren entlädt, wandern positiv geladene Lithium-Teilchen, die Ionen, aus der Graphitanode durch den Elektrolyten in die Kathode; ihre zugehörigen Elektronen fließen außen herum und liefern so den Strom. Beim Laden werden dieselben Ionen durch von außen zugefügte Energie zurück in die Graphitanode geschoben.

Kälte verlangsamt diesen elektrochemischen Prozess. Der innere Widerstand in den Zellen ist größer, die Spannung und die Kapazität lassen nach. Außerdem ist die Abnutzung der Batteriezelle bei kalten Temperaturen größer; metallisches Lithium kann sich an den Elektroden abscheiden. Für den nächsten Ladevorgang stehen diese abtrünnigen Lithium-Atome dann nicht mehr zur Verfügung; die Kapazität der Batterie hat dauerhaft unter der Kälte gelitten.



Um das zu verhindern, drosseln die Hersteller bei Minusgraden die Ladegeschwindigkeit. Und sie mildern den Kälteeffekt so gut es geht durch ein Temperaturmanagementsystem in der Batterie. Ganz eliminieren lässt er sich jedoch nicht. Für E-Auto-Fahrerinnen wie Anna Diez bedeutet das im Winter praktisch: die Leistung der Batterie beim Fahren lässt nach, sie kommen also weniger weit. Und das Laden eines kalten Autos dauert länger als im Sommer. 

Große Unterschiede

Viele Hersteller zeigen die Winterperformance der Batterie im Display an. Im Tesla etwa erscheint bei Kälte (ab etwa sechs Grad plus) eine kleine Schneeflocke neben dem Batteriesymbol. Ein geringer Teil der grünen Fläche innerhalb des Batterie-Zeichens, die deren Füllstand anzeigt, ist blau. Das bedeutet, dass dieser blaue Teil der gespeicherten Energie aktuell nicht zum Fahren nutzbar ist, solange die Batterie zu kalt ist. Sobald die Batterie durch Laden oder Fahren erwärmt ist, verschwindet die Schneeflocke, und der blaue Streifen wird grün.

Aber wie viel macht das genau in Kilometern und Minuten aus? Das kommt sehr auf das Modell an. Einige Hersteller haben den Winter besser im Griff, bei anderen schrumpft die Reichweite merklich. Der norwegische Automobilclub NAF hat Anfang Dezember verschiedene E-Autos in der skandinavischen Kälte auf der Langstrecke getestet.

Im Norwegen-Test, bei dem die 20 Modelle 482 Kilometer bei Minusgraden bewältigen mussten, schnitt der Opel Ampera-e am schlechtesten ab: Bei einer angegebenen Reichweite von 423 Kilometern nach der derzeit gängigen Verbrauchsnorm WLTP schaffte er in den kalten Temperaturen nur 297 km – 30 Prozent weniger. Der Hyundai Kona büßte dagegen kaum gegenüber dem Sommer ein: 449 km sollte er laut Herstellerangaben schaffen, im Kältetest waren es 405, nur 9,8 Prozent weniger.

Schwede oder Kalifornier: wer schafft den deutschen Winter besser?

Die WirtschaftsWoche hat sich nun zwei besonders begehrte Modelle im weniger harten, für deutsche Autofahrer aber relevanteren hiesigen Winter angeschaut. Eine Woche lang fuhr unser Autor den Polestar 2, das neue Modell der gleichnamigen Elektroauto-Tochter von Volvo, und ein Tesla Model 3 durch die Kälte. Die beiden Autos sind etwa gleich groß, mit etwa gleich stark motorisiert, haben beide Allradantrieb, also je einen E-Motor auf der Vorder- und der Hinterachse, und sie kosten mit je rund 57.000 Euro (inklusive Mehrwertsteuer, aber vor Abzug staatlicher Umweltprämien) etwa gleich viel.

Wir fuhren zu gleichen Teilen Kurzstrecken (unter zehn Kilometer), die wir stets mit kaltem Akku begannen, sowie Langstrecke (200 Kilometer), jeweils bei mäßigem Tempo auf der Landstraße und schneller auf der Autobahn. In allen drei Kriterien verbrauchte der Polestar deutlich mehr Strom als der Tesla. Auf den kalten Kurzstrecken brauchte der in China gebaute Schwede im Durchschnitt mehr als 33 kWh pro 100 Kilometer. Der Tesla Model 3 begnügte sich mit 27. Ungewöhnlich hoch sind solche Werte für kurze Fahrten bei Kälte nicht:  Die Leipziger Autovermietung Nextmove, die auf E-Autos spezialisiert ist, etwa kam mit dem neuen VW ID.3 bei solchen Strecken im Schnitt sogar auf 36,5 kWh.

Noch deutlicher war der Unterschied auf der Langstrecke bei moderaten Geschwindigkeiten. Die Teststrecke enthielt ebene und bergige Abschnitte. Bergauf verbrauchen alle E-Autos deutlich mehr Strom als in der Ebene. Bergab sind sie nahe am Perpetuum Mobile: weil der E-Motor zum Generator wird, der Energie in die Batterie zurück speist (rekuperiert). Im Schnitt reichten dem Tesla Model 3 auf den Langstrecken bei 70 bis 90 km/h auf der Landstraße trotz Kälte 16 kWh je 100 km, der Polestar verbrauchte 20,5. Das klingt viel, ist aber immer noch lediglich soviel Energie, wie in 2,1 Litern Diesel steckt.

Fünf starke E-Autos, die Anhänger ziehen können
Der Audi E-Tron mit Steilheck ist gleichermaßen wie sein Schwestermodell Sportback für 1,8 Tonnen Anhängelast zugelassen Quelle: Audi
Mit 2,25 Tonnen kann der Tesla Model X richtig was ziehen. Eine Kupplung ist zudem ab Werk dabei Quelle: Tesla
Der E-Tron Sportback von Audi darf bis zu 1,8 Tonnen ins Schlepptau nehmen Quelle: Audi
Wie die Mitberwerber von Audi qualifiziert sich auch der Mercedes EQC 400 für die 1,8 Tonnen. Die Stützlast fällt mit 72 Kilogramm allerdings etwas kleiner aus Quelle: Mercedes-Benz
Ebenfalls für den Wohnwagentransport geeignet: Der Volvo XC40 Recharge P8 AWD, der immerhin noch 1,5 Tonnen ziehen darf Quelle: Volvo
Technikbruder des XC40 Recharge ist der Polestar 2, der ebenfalls mit bis zu 1,5 Tonnen im Rücken auf die Piste darf Quelle: Polestar

Der höhere Verbrauch des Polestar dürfte zum Teil am um gut 300 kg höheren Gewicht liegen, zum Teil auch an der ungünstigeren Aerodynamik, die dem eigenständigen Design geopfert wurde. Denn der Luftwiderstand steigt mit höherer Geschwindigkeit überproportional zum Luftverdrängungswert („cw-Wert“) der Karosserie; das merkten wir bei beiden Autos. Doch während der Tesla bei konstant über 150 km/h mit 26 kWh auf 100 km auskam, zog sich der Polestar 33 kWh. Alles in allem verbrauchte der Schwede in der Wintertestwoche durchschnittlich 29 kWh, der Tesla 20,5.

Was heißt das für die Reichweiten?

Die Polestar-Ingenieure in Schweden gaben auf Rückfrage an, im Jahresmittel rund 26 kWh mit dem eigenen Auto zu verbrauchen. Die 3,0 kWh Unterschied darf man dem Winterwetter zuschreiben. Aus den von Tesla angegebenen 518 km Reichweite (nach der realistischen US-Norm EPA, 560 sind es nach der in Europa gebräuchlichen Norm WLTP) wurden in unserem Alltagstest 361 km echte Winterreichweite, eine Differenz von 35,5 Prozent. Die 443 km EPA-Reichweite des Polestar 2 (470 nach WLTP) schmolzen auf 248 km zusammen, das sind 44 Prozent Unterschied zwischen echten Winterfahrten und dem geduldigen Papier. Dass die echten Winterreichweiten in unserem Test noch stärker von den Herstellerangaben abweichen als beim Härtetest der Norweger, erklärt sich durch den hohen Anteil von Kurzstrecken in unserer Testwoche.  

Wo ist die nächste freie Säule?

Um im Zweifel nicht liegen zu bleiben, ist die Konnektivität, also die Verbindung des Autos mit dem mobilen Internet und dessen nützlichen Diensten, von entscheidender Bedeutung. Denn wenn das Bordnavi freie Ladeplätze innerhalb der Restreichweite nicht zuverlässig findet, kann es gerade mit weitgehend leerem Akku auf der Langstrecke anstrengend werden. Dann hilft nur noch die Google-Suche mit dem Smartphone.

Sowohl das Tesla-eigene Navigationssystem mit Routen- und Ladestopp-Planung, als auch Googles Android Auto, das Polestar verwendet, erledigen den Job stark überdurchschnittlich; beide arbeiten viel besser als das, was die meisten deutschen Hersteller in ihren teureren Luxusmodellen verwenden. Tesla erkennt freie Ladeplätze an den firmeneigenen Supercharger-Standorten (SuC) entlang der Route ohnehin in Echtzeit. Der Bordcomputer berechnet zuverlässig die Restkapazität des Akku, und ob man auch mal einen SuC entlang der Strecke auslassen kann und noch den übernächsten erreicht. Das ist bequemer als Diesel oder Benzin tanken. Freischalten und Bezahlen ist bei Tesla völlig barrierefrei: die SuC-Säulen erkennen das Auto samt Tesla-Kunden und dessen Kreditkarte über die beiden Datenpole des Steckers. Inzwischen zeigt das Tesla-Bordsystem auch viele Säulen fremder Anbieter an.

Android Auto arbeitet mit den Geodaten von Google Maps. Die Navigation ist fehlerlos. Auch die Ladesäulen entlang der Route findet Android gut. Etwas nachbessern könnten Polestar und Google hier aber im Detail: Viele Säulen bezeichnet das Polestar-Navi etwas kryptisch als „mittelschnell“; damit sind die innerorts weit verbreiteten 11 oder 22 kW Wechselstrom-Ladesäulen gemeint. An Autobahnen stehen meist die sehr viel schnelleren Gleichstrom-Säulen, die Android Auto als „schnell“ einstuft. Hier sind mindestens 50 kW, oft 100 oder mehr kW die Regel. Die 11 kW Wechselstrom reichen zwar völlig aus, wenn man irgendwo zwei Stunden oder länger steht, etwa am Arbeitsplatz, vor einem Schwimmbad oder auf einem Park-and-Ride-Parkplatz. Für einen reinen Tankstopp, der sich nicht mit so einer Aktivität verbinden lässt, sind sie zu langsam: 55 km Reichweite lädt der Tesla an einer öffentlichen 11 kW pro Stunde nach, der Polestar bei unserem Testverbrauch nur 38.

Bei unserem Wintertrip ins Sauerland wären wir allerdings froh gewesen, wenn wir überall wenigstens 38 km pro Stunde laden bekommen hätten: Gleich sieben „mittelschnelle“ Wechselstrom-Lader allein im Örtchen Winterberg meldet uns Google Android im Polestar, fast alle vom Energieversorger Innogy betrieben. Die erste lässt sich gar nicht freischalten, weder per RFID-Chip, noch per App, die zweite leuchtet grün, hat also Strom, gehört aber einem Daimler-Händler und wir können dort nach Feierabend nicht laden. Die dritte Säule schließlich, neben dem Bahnhof, gibt uns nur nur 3,7 kW statt 11 – das Laden auf 90 Prozent Akkustand hätte hier die ganze Nacht und noch den halben nächsten Tag gedauert. Zum Glück erreichten wir noch eine Gleichstrom-Schnellladesäule des Versorgers EnBW auf einer Shell-Tankstelle in Brilon. Dort lud der Polestar dann mit immerhin 96 kW und war in weniger als 50 Minuten fast wieder voll. 

Kalt Aufladen kann dauern

Grundsätzlich lädt jedes kalte E-Auto langsamer als ein warm gefahrenes. Das liegt an der schon erwähnten Elektrochemie. Aber Tesla hat hier einen sehr nützlichen Kniff parat: Teilt man dem Navi mit, dass man einen Schnelllader anpeilt, gibt es diese Information via Bordcomputer an das Batteriemanagement weiter, das den kalten Akku auf dem Weg zum Schnelllader schon mal vorheizt. Das verbraucht zwar etwas zusätzliche Energie, doch dafür geht das Laden an der Säule dann deutlich schneller vonstatten. Leider gibt es diese nützliche Funktion außer bei allen Tesla-Modellen bisher nur beim Porsche Taycan und bei der neuen EQ-Reihe von Daimler (EQC und EQA). 

Große Unterschiede: Der Polestar (rechts) verbrauchte im Schnitt rund 45 Prozent mehr als das Tesla Model 3 Allrad (links) Quelle: Stefan Hajek

Auch das Kaltladen haben wir ausführlich getestet. Im Schnelladepark am Autobahnkreuz Hilden gibt es neben 20 Tesla-Superchargern vier schnelle Gleichstromlader des niederländischen Anbieters Fastned. Da wir morgens mit einem kaltem, nahezu leeren Akku ankommen, brauchen wir für rund 100 Kilometer Reichweite (29 kWh) im Polestar gut 40 Minuten. Gut, dass es am Ladepark ein nettes Café gibt, in dem wir uns die Zeit vertreiben können. Der Tesla beginnt zu Hause sofort nach Eingabe des Ziels „Supercharger Hilden“ mit dem „Vorkonditionieren“, der Batterie, wie er uns im Mitteldisplay mitteilt. Das Bordsystem hat erkannt, dass wir gleich Schnellladen wollen und heizt den Akku während der Anfahrt.

Sofort lässt der Tesla dank des Vorheizens eine höhere Ladeleistung zu als der kalte Polestar-Akku; das Maximum von 150 Kilowatt erreichen wir zwar nicht, dazu war die Anfahrt zu kurz. Aber 20 kWh Strom, genug für 100 Kilometer Winterfahrt, sind im Tesla Model 3 in 20 Minuten nachgeladen. Auf dem Rückweg kommen wir mit warm gefahrenen Akkus von der Autobahn. Nun laden beide Autos deutlich schneller. Der Polestar schafft nun 20 kWh in 12 Minuten, der Tesla gar in 8; wieder beginnen wir die Ladevorgänge mit weitgehend leerem Akku, bei jeweils unter 15 Prozent Restladung.

Die „Vorkonditionieren“ Funktion spart im Winter enorm Zeit. Der erste Halt an einem Schnelllader wird in Autos ohne diese Funktion sonst zum Laden am Mäßig-Lader; bei den weiteren Tankstopps auf einer Langstrecke geht es dann bei allen schneller, weil der Akku auf trotz niedriger Außentemperaturen auf Betriebstemperatur bleibt. 

Wie viel Reichweite geht für die Heizung drauf?

Neben dem höheren Verbrauch bei kalten Temperaturen fürs Fahren brauchen die Autos auch noch Energie für die Heizung. Das passiert mit Strom aus demselben Akku, der auch den Motor antreibt, er fehlt also bei der Reichweite. Einen weiteren Teil der Energie bei Kurzstrecken in der Kälte brauchen die E-Autos, um ihre Batterie auf etwa 13 Grad plus zu heizen; darunter würde der Akku zu sehr verschleißen.

In der Praxis sind diese Energiebedarfe aber nicht so hoch, wie oft kolportiert wird. Rund 3,0 Kilowatt (kW) zogen E-Autos im Test von Nextmove, um die Fahrgastzelle von rund null auf mollige 23 Grad Celsius zu bringen; nach zehn Minuten war die Solltemperatur erreicht. 

Überschlägig muss man rund drei Kilowattstunden (kWh) der Akkukapazität an kalten Wintertagen für das Heizen einrechnen, die dann natürlich von der Reichweite abgehen: zwei kWh für das externe Aufheizen der eigenen Batterie und etwa eine kWh fürs Erwärmen des Innenraums. Im Alltag merkt man das kaum. Beim Weiterfahren hält die Batterie dann von alleine ihre Betriebstemperatur, beim Schnellfahren heizt sie sich weiter auf, im Sommer muss sie auf der Autobahn daher meist sogar gekühlt werden.

Tipp: Sitzheizung statt Heißluftgebläse 

Entgegen eines modernen Mythos schalten sich Elektroautos sich nicht plötzlich ab, wenn die Batterie leer ist. Im Wintertest des norwegischen Autoclubs setzen alle 20 E-Autos mehrere Warnungen ab, bevor ihnen der Saft ausging. Wird es einmal ganz knapp, reduzieren die Hersteller die Höchstgeschwindigkeit. Es gibt noch einige Tipps, mit denen man selbst seine Winterreichweite optimieren kann:

Das interessiert WiWo-Leser heute besonders


 Was heute wichtig ist, lesen Sie hier


Das Heizgebläse brauchte im Test 3,0 kW, seine maximale Leistung liegt sogar bei 5,0 kW. Die Sitzheizung etwa braucht dagegen nur wenige Hundert Watt, um mittels Heizdrähten den Sitz zu erwärmen. Wer Strom sparen will, kann die Lufttemperatur im Auto etwas reduzieren und den Sitz mollig warm machen. Dasselbe gilt für eine Scheibenheizung: die Drähtchen begnügen sich mit weniger als 100 Watt, während das Gebläse die Windschutzscheibe mit gut einem KW enteist. 

Fast alle modernen E-Autos haben auch eine Ladesteuerung, in der man geplante Abfahrtszeiten programmieren kann. Dank dieser Steuerung lädt das Auto seinen Akku dann so, dass es kurz vor der geplanten Abfahrt gerade voll geladen ist. Lädt man am Vorabend, wäre ein Teil der geladenen Energie am nächsten Morgen nicht nutzbar , wie bei Anne Diez“ Winterurlaub. So ist außerdem der Akku durch das Laden vorgewärmt, das Auto braucht weniger Strom beim Fahren. Und wer sein Auto zu Hause über Nacht sowieso an der Ladesäule hat, sollte es etwa eine Stunde vor Abfahrt vorheizen: Das macht der Wagen dann noch mit Strom aus dem Kabel, er muss nicht bei der Fahrt auf den Akku zurückgreifen.

Mehr zum Thema: In seiner Kolumne „High Voltage“ schreibt Stefan Hajek regelmäßig über die wichtigsten Fragen zur E-Mobilität.

© Handelsblatt GmbH – Alle Rechte vorbehalten. Nutzungsrechte erwerben?
Zur Startseite
-0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%11%12%13%14%15%16%17%18%19%20%21%22%23%24%25%26%27%28%29%30%31%32%33%34%35%36%37%38%39%40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%54%55%56%57%58%59%60%61%62%63%64%65%66%67%68%69%70%71%72%73%74%75%76%77%78%79%80%81%82%83%84%85%86%87%88%89%90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%