Rund 26 Meilen, allein für die letzten 10 mph. So groß ist der Abstand zwischen einer elektrischen Limousine bei 70 und demselben Auto bei 80, gemessen über Hunderttausende echter Fahrten statt in einem Laborzyklus. Die Physik dahinter ist simpel und unerbittlich, aber der Schluss, den die meisten daraus ziehen, ist falsch: Im E-Auto ist schnelles Fahren nicht in erster Linie ein Geldproblem. Es ist ein Zeitproblem.
Die gemessenen Zahlen
Geotab hat Reichweiten nach Reisegeschwindigkeit aus seiner Flottentelematik veröffentlicht: 350.000 Fahrten von 500 elektrischen Limousinen und 2,8 Millionen Fahrten von 2.000 elektrischen Transportern, insgesamt mehr als 550.000 Fahrstunden. Beide Fahrzeugtypen haben eine 65-kWh-Batterie, und die Werte unten wurden bei 86°F (etwa 30°C) erhoben.
| Konstantes Tempo | Elektrische Limousine | Elektrischer Transporter |
|---|---|---|
| 50 mph | 277 Meilen | 143 Meilen |
| 60 mph | 251 Meilen | 121 Meilen |
| 70 mph | 226 Meilen | 103 Meilen |
| 80 mph | 200 Meilen | 88 Meilen |
| Verlust, 50 bis 80 | 28 Prozent | 39 Prozent |
Die spannendere Spalte ist die des Transporters. Gleiche Batterie, gleiche Straße, und über dieselbe Tempospanne verliert er elf Prozentpunkte mehr seiner Reichweite. Am Antrieb liegt das nicht. An der Form schon: Eine höhere, stumpfere Karosserie hat mehr Stirnfläche und einen schlechteren cw-Wert, dadurch macht die Aerodynamik einen größeren Anteil der Gesamtlast aus und das quadratische Gesetz greift härter durch.
Warum das Quadrat gilt und warum es nicht die ganze Geschichte ist
Der Luftwiderstand steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Da Leistung gleich Kraft mal Geschwindigkeit ist, steigt die Leistung zur Überwindung des Luftwiderstands mit der dritten Potenz. Die Reichweite hängt nicht an der Leistung, sondern an der Energie pro Meile, und die folgt dem Quadrat.
Wendet man dieses Modell naiv von 70 auf 80 mph an, sagt es einen großen Einbruch voraus. Die Energie pro Meile müsste um das Verhältnis der Quadrate steigen, also etwa um den Faktor 1,31, und 226 Meilen Reichweite müssten auf rund 173 fallen.
Gemessen wurden 200. Das Modell schießt um fast 30 Meilen über das Ziel hinaus, und der Grund lohnt sich: Der Luftwiderstand ist nur ein Teil der Last. Der Rollwiderstand ist pro Meile weitgehend konstant, unabhängig vom Tempo. Klimatisierung, Licht und Elektronik ziehen Strom nach ihrem eigenen Fahrplan. Diese Anteile verwässern das quadratische Gesetz.
Die Folge: Aerodynamik ist kein fester Anteil deines Energiebudgets. Bei 50 mph ist sie ein bescheidener Teil des Ganzen, bei 80 mph beherrscht sie jede zusätzliche Meile pro Stunde. Deshalb wird die Reichweitenkurve steiler, je schneller du fährst, statt geradlinig abzufallen, und deshalb kosten die letzten 10 mph immer mehr als die vorherigen 10.
Tempo schlägt Temperatur, und zwar deutlich
Für schwache E-Auto-Reichweiten wird gern die Kälte verantwortlich gemacht, und im Winter zu Recht. Bei Autobahntempo und warmem Wetter nicht.
Dieselbe Auswertung kam zu dem Schluss, dass die Fahrgeschwindigkeit der größte einzelne Faktor beim Reichweitenverlust sein kann und dass bei höheren Geschwindigkeiten in der Hitze der Luftwiderstand die Reichweite weit stärker beeinflusst als die Kühlung des Innenraums. Je schneller du fährst, desto unbedeutender wird die Temperatur im Verhältnis zu der Energie, die allein das Halten dieses Tempos verlangt.
Die Asymmetrie ist struktureller Natur. Die Klimaanlage ist nahezu ein fester Verbraucher: Sie zieht bei 50 mph ungefähr so viel Leistung wie bei 80, ihr Anteil an der Energie pro Meile schrumpft also sogar, je schneller du wirst. Beim Luftwiderstand ist es umgekehrt. Wer auf einer heißen Autobahn die Klimaanlage ausschaltet, um Reichweite zu sparen, optimiert den falschen Posten.
Die Umkehrung, die Verbrennerfahrer mitbringen
Wer jahrelang einen Verbrenner gefahren ist, trägt eine Faustregel mit sich herum: Der Autobahnverbrauch ist besser als der Stadtverbrauch. So steht es auf jedem Fahrzeuglabel. Im E-Auto dreht sich diese Regel um, und die Umkehrung erwischt viele auf ihrer ersten langen Fahrt.
| Verbrenner | Elektroauto | |
|---|---|---|
| Im Stau stehend | Verbrennt Kraftstoff im Leerlauf | Verbraucht fast nichts |
| Bremsen | Bewegungsenergie geht als Wärme verloren | Ein Großteil wird zurückgewonnen |
| Konstant 80 mph | Gleiche Luftwiderstandsstrafe | Gleiche Luftwiderstandsstrafe |
| Wo er am besten dasteht | Autobahn | Stadt |
Die Aerodynamik ist bei beiden identisch. Unterschiedlich ist der Maßstab, an dem sie gemessen wird. Ein Verbrenner legt in der Stadt eine so niedrige Latte, dass die Autobahn ihn schmeichelhaft aussehen lässt. Ein E-Auto ist in der Stadt nahe an seinem theoretischen Optimum, auf der Autobahn kann es sich also nirgends verstecken.
Deshalb führt auch ein kombinierter EPA-Wert auf langen Fahrten in die Irre. Er mischt einen Stadt- und einen Autobahnzyklus, und eine lange schnelle Fahrt ist weder das eine noch das andere. In dieselbe Falle tappt die Prognose im Display, die meist aus deinen jüngsten Fahrten gebildet wird: Eine Woche Stadtpendeln erzeugt eine selbstbewusste, optimistische Zahl, die die erste Autobahnstunde still und leise demoliert.
Wo die Rechnung wirklich ankommt: Zeit, nicht Geld
Die Verbrennerversion dieser Frage haben wir in Lohnt es sich, 80 statt 70 zu fahren durchgerechnet, wo die Antwort als fester Dollarbetrag pro zurückgewonnener Stunde herauskam. Strom ist billig genug, dass dieselbe Rechnung im E-Auto eine kleine Zahl ergibt. Die eigentliche Rechnung kommt woanders.
Nimm eine Fahrt über 220 Meilen mit der Limousine von oben, Start mit voller Batterie.
- Bei 70 mph: Die Reichweite beträgt 226 Meilen, die Fahrt braucht also keinen Ladestopp. Die Fahrzeit liegt bei etwa 3 h 09 m.
- Bei 80 mph: Die Reichweite sinkt auf 200 Meilen, die Fahrt braucht jetzt einen Stopp. Die Fahrzeit fällt auf 2 h 45 m, aber ein realistischer Schnellladestopp von 25 Minuten inklusive Ab- und Auffahrt verschiebt die Ankunft auf etwa 3 h 10 m.
Die schnellere Fahrt hat 24 Minuten Fahrzeit gespart und 25 Minuten mit Laden verbracht. Sie kommt eine Minute später an, hat dafür mehr Energie und mehr Aufmerksamkeit gebraucht.
Die Zahlen hängen an den Annahmen, und die gehören genannt: voller Start, die Bereitschaft, mit niedrigem Ladestand anzukommen, und ein günstig gelegener Lader. Ändere die Strecke, und die Antwort ändert sich mit. Aber die Form bleibt. Reichweite und Tempo tauschen sich auf einer Kurve gegeneinander, und Ladezeit ist eine Treppenfunktion. Immer wenn ein höheres Tempo dich über die Kante einer Stufe schiebt, kippt die Rechnung gegen dich, und kein Zusatztempo holt das zurück.
Es gibt einen Effekt zweiter Ordnung, der es schlimmer macht. Das Laden wird deutlich langsamer, je voller die Batterie wird, der letzte Teil einer Nachladung ist also der langsamste. Ein Stopp, den du nicht gebraucht hättest, ist nicht nur ein zusätzlicher Stopp; er ist in Minuten unverhältnismäßig teuer.
Was du damit anfängst
Der nützliche Schritt ist nicht, zu schleichen. Er besteht darin, zu wissen, wo auf deiner konkreten Route die Stufen liegen, und das bedeutet, den eigenen Energieverbrauch pro Meile bei konstantem Tempo zu kennen statt eines gemischten Katalogwerts.
Das herauszufinden ist unkompliziert. Halte auf einem flachen Abschnitt ein Tempo, notiere die zurückgelegte Strecke und die im selben Zeitraum verbrauchte Energie und teile. Wiederholst du das bei zwei Geschwindigkeiten, kennst du die Steigung deiner eigenen Kurve, und genau die sagt eine lange Fahrt zuverlässig voraus.
Für die Streckenseite dieser Messung ist ein GPS-Tageszähler das ehrliche Instrument. Ein Auto-Kilometerzähler zählt Radumdrehungen gegen einen hinterlegten Reifenumfang und zeigt typischerweise 1 bis 3 Prozent zu viel an, wie wir in Ist dein Kilometerzähler genau beschreiben, und eine aufgeblähte Strecke schmeichelt still und leise deinem Verbrauchswert. Der GPS-Kilometerzähler erfasst die Strecke unabhängig vom Auto, und der Live-Tachometer zeigt die echte Geschwindigkeit über Grund, die du tatsächlich hältst und die auf den meisten Armaturenbrettern ein bis zwei Meilen unter dem liegt, was die Nadel behauptet.
Das Fazit
Eine elektrische Limousine gibt zwischen 50 und 80 mph 28 Prozent ihrer Reichweite ab, ein Transporter 39, weil der Luftwiderstand mit dem Quadrat der Geschwindigkeit skaliert und die Karosserieform entscheidet, welchen Anteil der Last er ausmacht. Der gemessene Verlust fällt milder aus, als ein rein aerodynamisches Modell vorhersagt, da Rollwiderstand und Nebenverbraucher dem Quadrat nicht folgen, aber die Kurve wird steiler, je schneller du fährst, und die letzten 10 mph sind immer die teuersten.
Bei warmem Wetter und Autobahntempo dominiert das Tempo über die Temperatur, die Klimaanlage ist also nicht das, was man ausschalten sollte. Und weil ein E-Auto in der Stadt statt auf der freien Strecke zu Hause ist, weist der aus dem Verbrenner mitgebrachte Instinkt in die falsche Richtung. Vor allem aber wird der Aufschlag meist in Minuten am Lader bezahlt statt in Dollar an der Zapfsäule, und das heißt: Der schnellste Weg über eine lange Strecke ist oft nicht das schnellste Tempo.