Achtzylinder, Sechszehnventiler, Sauger, Direkteinspritzer, Diesel und Benziner – die Variantenvielfalt bei Verbrennungsmotoren ist enorm. Das Antriebsangebot im E-Mobil ist im direkten Vergleich deutlich übersichtlicher. Lediglich eine Handvoll Grundtypen sind im Einsatz. Eine Typenkunde.
Allen Elektromotoren gemein ist der grundsätzliche Aufbau aus einem feststehenden, magnetischen Stator und einem sich bewegenden Rotor (oder „Läufer“), der letztlich auch die Räder des Autos in Bewegung setzt. Damit er sich dreht, muss er über ein Magnetfeld verfügen, das vom Magnetfeld des Stators angezogen wird. Kurz bevor sich beide treffen, wandert das Feld des Stators weiter und zwingt den Rotor dazu, hinterherzuziehen.
- PSM – der effiziente Allrounder: Am häufigsten übernimmt mittlerweile der sogenannte permanenterregte Synchronmotor (PSM) die Antriebsarbeit im E-Auto. „Permanent“, weil der Rotor über eigene Magneten verfügt, die ein permanentes Feld erzeugen. Diese Motoren sind kompakt, laufruhig und verfügen über einen hohen Wirkungsgrad. Allerdings sind sie teuer:
Vor allem die Seltenen Erden als Rohstoff für die Permanentmagneten kosten, sind nur begrenzt verfügbar und in der Gewinnung energieintensiv. Trotzdem ist der PSM heute mit weitem Abstand der gängigste E-Antrieb in E-Autos und Plug-in-Hybriden. An Bord haben ihn unter anderem die VWID-Modelle, der Porsche Taycan, der BMW i3 und auch der neue Mercedes EQS.
- FSM – die günstige Alternative: Synchronmotoren gibt es auch ohne die teuren Permanentmagneten. Bei der fremderregten Variante (FSM) wird das Magnetfeld temporär durch Strom erzeugt – also durch einen Elektromagneten. Das ist in der Produktion deutlich günstiger als die Verwendung permanenter Magnete. Gleichzeitig ist der Wirkungsgrad etwas schlechter als bei der PSM-Variante, weshalb diese Technik vor allem für eher preissensible E-Autos interessant ist. Und für solche, bei denen es nicht auf extreme Fahrleistungen oder Reichweiten ankommt. Kein Wunder, dass er in Kleinwagen wie dem Renault Zoe erste Wahl war.
- ASM – der große Segler: Neben den beiden Arten von Synchronmotoren gibt es noch eine dritte Variante der E-Maschine: die asynchrone. Während bei den Synchronmotoren die Magnetfelder von Stator und Rotor im gleichen Takt laufen, hinkt der Rotor beim Asynchronmotor (ASM) leicht hinterher. Das sehr robuste Gesamtkonzept ist etwas simpler, kommt ohne aufwendige Regelung und teure Permanentmagnete aus. Im Gegenzug mangelt es dem ASM jedoch an Effizienz. Zudem ist er vergleichsweise schwer und laut. Allerdings hat er einen großen Vorteil: Er lässt sich jederzeit deaktivieren. Wird der Strom abgeschaltet, läuft er im Freilauf mit und verbraucht dabei keine Energie. Die Permanentmagnete im PSM hingegen wirken im Schiebebetrieb wie ein Dynamo und rekuperieren permanent. Beim Segeln auf der Schnellstraße ist das nicht erwünscht. Der ASM ist unter anderem bei Audi E-Tron und Mercedes EQC zu finden, wo auch sein erhöhter Platzbedarf kein Problem ist.
- Kombi-Antrieb – das Beste aus zwei Welten: Der ASM spielt vor allem bei teuren E-Mobilen für die Langstrecke eine wichtige Rolle, der PSM ist in der Stadt und im Kurzstrecken-Alltag effizienter. Weil in vielen E-Modellen mit Allradantrieb sowieso zwei Motoren zum Einsatz kommen, liegt es nahe, in solchen Fällen die Vorteile beider Konzepte zu verbinden. Tesla etwa setzt bei Model S und X einen ASM für den Highway-Betrieb ein, während abseits der Schnellstraße der effizientere PSM den Antrieb übernimmt. Künftig dürfte sich diese Art der Arbeitsteilung auch in weiteren Modellen finden. Allerdings eher in der gehobenen Preisklasse.
- Reluktanzmotor – einer für morgen: Ein Kandidat mit Zukunft im E-Auto könnte der sogenannte Reluktanzmotor sein, der nach einem komplett anderen Prinzip arbeitet als die magnetisch erregten Maschinen. Er macht sich das Phänomen zunutze, dass jedes System nach minimalem magnetischem Widerstand (Reluktanz) strebt. Weil der Rotor ohne Permanent- oder Elektromagnete auskommt, ist er in der Herstellung sehr günstig. Auch seine Robustheit spricht für ihn. Allerdings ist der Motor eher laut, wenig laufruhig und zudem vergleichsweise groß. sp-x/Holger Holzer
Was beim Kauf wichtig ist
Das Angebot an E-Autos wächst schnell. Gab es vor wenigen Monaten nur eine Handvoll Modellvarianten, sind es heute schon mehr als 100, verteilt über viele Fahrzeug- und Preisklassen. Was viele interessiert: Ist ein E-Auto teurer als ein Verbrenner?
Was den Kauf angeht, gleicht die Prämie den Aufpreis für die E-Mobilität aktuell einigermaßen aus, zumindest wenn man den Stromer nicht mit dem Basis-Benziner vergleicht. Nimmt man sich als Beispiel den Opel Corsa-e, so kostet die Strom-Variante mit 100 kW/136 PS ab 30 000 Euro, wovon nach Abzug der Prämie rund 20 300 Euro übrigbleiben.
Würde man das gleiche Geld in einen Verbrenner investieren, käme dabei beispielsweise das Modell mit 74 kW/100 PS, Achtgangautomatik und ordentlicher „Edition“-Ausstattung heraus. Von der billigsten Möglichkeit, Corsa zu fahren, ist man mit dem E-Modell aber einige Tausender entfernt.
Welche Reichweite ist wirklich nötig? Mehr Reichweite ist aus Sicht des Nutzers immer besser als wenig. Weil sie viel Geld kostet, hängt die individuelle Wahl aber stark vom Einsatzzweck ab. Zum einen spielt die täglich zu fahrende Distanz eine Rolle, zum anderen die individuellen Lademöglichkeiten. Sind letztere gut, reicht möglicherweise auch ein kleinerer Akku. Wer regelmäßig lange Strecken fährt, sollte zudem auf die Ladeleistung an der DC-Säule achten. Fällt diese hoch aus, lassen sich bei einem 10-minütigen Tankstopp im Idealfall mehr als 100 Kilometer Fahrt nachladen. Am schnellsten zapfen aktuell die 800-Volt-Modelle Porsche Taycan (bis zu 270 kW) und Hyundai Ioniq5 (bis 225 kW) sowie die Modelle von Tesla (bis 250 kW). Der Großteil des Angebots liegt allerdings bei Werten um die 100 kW. Wie viel Strom auf 100 Kilometern aus der Batterie fließt, hängt beim Elektro-Pkw noch stärker als sonst von Fahrweise und allgemeinen Umständen ab. Vor allem schnelle Autobahnfahrten, niedrige Temperaturen und intensive Klimatisierung können einen Unterschied machen.
Geht man rein nach dem Normverbrauch sind Klein- und Kleinstwagen mit Werten zwischen 11 und 14 kWh pro Kilometer aktuell die sparsamsten Modelle. Das Mittelfeld liegt zwischen 15 und 20 kWh, den höchsten Normwert hat aktuell der Kleinbus Mercedes EQV300 mit 25,4 kWh. Wer die Stromkosten überschlagen will, könnte mit rund 30 Cent pro Kilowattstunde rechnen, allerdings nur, wenn er zuhause oder an günstigen öffentlichen Normallade-Säulen tankt. An Schnelllade-Säulen liegen die Tarife teilweise erheblich höher. sp-x
BONUS GEFRAGT
Die Zahl der Anträge auf den Umweltbonus für E-Autos hat im Mai den zweithöchsten Wert des laufenden Jahres erreicht. Das für die Bearbeitung zuständige Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) zählte 47 749 Anträge, etwa sechsmal mehr als im Vorjahresmonat. Bislang stärkster Monat des Jahres war der März mit 51 928 Anträgen. Im Mai gingen 23 444 Anträge für reine E-Autos ein, fast fünfmal mehr als im Vorjahresmonat. Hinzu kamen Anträge für 24 299 Plug-in-Hybride. Seit dem Start des Umweltbonus im Sommer 2016 sind nun 641 727 Förderanträge beim BAFA eingegangen. 359 446 entfallen auf reine Elektro-Autos, 282 083 auf Plugin-Hybride. Die Zahl der Brennstoffzellen-Pkw liegt bei 198. sp-x