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Feb 29, 2024

Wie lange halten Batterien von Elektroautos?

Bei richtiger Pflege und guten Gewohnheiten sollte die Batterie eines Elektrofahrzeugs lange halten. Wenn Sie über den Kauf Ihres ersten Elektrofahrzeugs nachdenken, fragen Sie sich vielleicht, wie lange Sie damit rechnen können

Bei richtiger Pflege und guten Gewohnheiten sollte die Batterie eines Elektrofahrzeugs lange halten.

Wenn Sie über den Kauf Ihres ersten Elektrofahrzeugs nachdenken, fragen Sie sich möglicherweise, wie lange die Batterie voraussichtlich hält und wie viel der Austausch kosten wird.

Aufgrund unserer Erfahrung mit anderen batteriebetriebenen Konsumgütern sind wir darauf konditioniert, diese Fragen zu stellen. Die Batterien in unseren Mobiltelefonen, Laptops und kabellosen Elektrowerkzeugen scheinen alle lange vor dem Rest des Geräts an Leistung zu verlieren, und die unerschwinglichen Kosten für den Austausch der Batterie veranlassen uns dazu, uns stattdessen für den vollständigen Austausch des Geräts zu entscheiden.

Aber ein Auto ist nach den Häusern, in denen sie leben, der zweitgrößte Kauf, den die meisten Amerikaner jemals tätigen werden, sodass häufige Modernisierungen nicht möglich sind. Und niemand möchte an einen jahrelangen Kredit für einen Vermögenswert gebunden sein, der möglicherweise einen erheblichen Teil seiner Funktionalität verliert, sobald – oder bevor – er abbezahlt ist. Im Gegensatz zu Mobiltelefonen wird von Autos auch erwartet, dass sie einen gewissen Wert behalten, nachdem ihr erster Besitzer weitergezogen ist, und dass sie jahrzehntelang beim zweiten, dritten oder vierten Besitzer weiterleben können.

Für potenzielle Käufer von Elektrofahrzeugen gibt es drei gute Nachrichten. Erstens haben Automobilhersteller im Gegensatz zu den meisten Herstellern von Unterhaltungselektronik ein begründetes Interesse daran, die Batterielebensdauer sicherzustellen. Die durchschnittliche Batterie eines Elektrofahrzeugs sollte nicht nur die Garantiezeit, sondern auch den Rest des Fahrzeugs überdauern. Zweitens können Sie als Besitzer eines Elektrofahrzeugs viel tun, um die Gesundheit Ihrer Batterie zu schützen. Drittens bietet Ihnen die Widerstandsfähigkeit einer gut gepflegten Lithiumbatterie auch nach Ablauf der Garantie echte Optionen.

Obwohl Elektrofahrzeuge noch relativ neu sind und die Märkte für Batteriereparatur und -wiederverkauf noch in den Kinderschuhen stecken, können Sie darauf wetten, dass der Anstieg der Elektrofahrzeuge und der Elektrofahrzeugvorschriften eine erhebliche Wartungs- und Recyclingwirtschaft ankurbeln wird. Das bedeutet sinkende Batteriepreise, kostengünstige Reparaturalternativen und Ihre Möglichkeit, nach Jahren guter Batteriehygiene einen gewissen Wiederverkaufswert wiederzuerlangen.

In den USA verkaufte Elektrofahrzeuge werden in der Regel mit Batteriegarantien geliefert, die die ersten acht Jahre oder 100.000 Meilen abdecken, je nachdem, was zuerst eintritt. Das Kleingedruckte variiert, aber im Allgemeinen garantiert die Garantie für den abgedeckten Zeitraum die Beibehaltung von mindestens 70 Prozent der ursprünglichen Batteriekapazität.

Autohersteller haben diese Anforderungen eingeführt, obwohl im Gegensatz zu weit verbreiteten Fehlinformationen (siehe hier, hier, hier und hier) Haltbarkeitsgarantien für Elektrofahrzeugbatterien weder durch Bundes- noch durch kalifornisches Recht vorgeschrieben sind – die Batteriehaltbarkeitsregel der EPA ist noch nicht ganz endgültig und wird für Elektrofahrzeuge erst ab dem Modelljahr 2027 gelten, und die neuen kalifornischen Advanced Clean Cars II-Vorschriften, die eine Mindestgarantie von acht Jahren/100.000 Meilen vorsehen (ähnlich der seit langem bestehenden 10-Jahres-/150.000-Batterie-Garantieanforderung des Staates für Hybridfahrzeuge), treten in Kraft ab Modelljahr 2026.

Um dies alles ins rechte Licht zu rücken: Die Standardgarantie für den Antriebsstrang eines neuen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor (ICE) – die alle wichtigen Komponenten abdeckt, die die Räder zum Drehen bringen, vom Motor und Getriebe bis hin zur Antriebswelle und den Differentialen – beträgt nur etwa fünf Jahre oder 60.000 Meilen.

Wenn man bedenkt, dass die Batterie 30 bis 40 Prozent der Produktionskosten eines Elektrofahrzeugs ausmacht, können Sie sicher sein, dass die Hersteller darauf achten, die Batterien so zu konstruieren, dass sie mindestens so lange halten.

Mainstream-Elektrofahrzeuge gibt es erst seit etwa einem Jahrzehnt, und erst die Zeit wird zeigen, wie die Haltbarkeitskurve in 20 Jahren aussieht, aber alle Anzeichen deuten darauf hin, dass Elektrofahrzeugbatterien unter normalen Nutzungsbedingungen mindestens so lange halten wie Verbrennungsmotoren und Getriebe .

Laut einer häufig zitierten Recurrent-Studie, die Anfang des Jahres veröffentlicht wurde, erleiden die meisten Elektrofahrzeuge auf den ersten 40.000 Meilen einen Kapazitätsverlust von fünf bis zehn Prozent, pendeln sich dann ein und behalten bis zu 100.000 Meilen und darüber hinaus etwa 80 bis 90 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität bei .

Während relativ wenige Elektrofahrzeuge schon lange genug auf dem Markt sind, um eine Reichweite von 200.000 Meilen zu erreichen, wird im Impact Report 2022 von Tesla eine durchschnittliche Beibehaltung der Batteriekapazität von 88 Prozent zu diesem Meilenstein angepriesen. Einige Personen mit besonders exzessivem Fahrverhalten, wie z. B. 74.000 Meilen pro Jahr oder mehr, haben bei Rucksäcken mit mehr als 350.000 Meilen eine Verschlechterung von nur 20 Prozent gemeldet.

Die zweite gute Nachricht ist, dass es für den durchschnittlichen Fahrer nicht schwer sein sollte, intelligente Batteriepraktiken zu implementieren, um die Lebensdauer des Akkus deutlich zu verlängern. Insbesondere durch intelligentes Temperatur- und Ladezustandsmanagement (SoC) und den sinnvollen Einsatz leistungsstarker Schnellladesysteme sollten Besitzer von Elektrofahrzeugen in der Lage sein, ihre Batterien jahrzehntelang am Laufen zu halten.

Um die Batterielebensdauer ihrer Elektrofahrzeuge zu schützen, werden Besitzer feststellen, dass es sich lohnt, die grundlegende Wissenschaft hinter dem Batteriemanagement und die große Hilfe zu verstehen, die von den in diese Autos integrierten intelligenten Technologien kommt. Technologien, die sich mit der Zeit weiter verbessern sollten.

Übernehmen Sie die Temperaturkontrolle. Als allgemeine Regel gilt, dass Lithium-Ionen-Batterien, der häufigste Typ in Elektrofahrzeugen und Unterhaltungselektronik, die beste Leistung erbringen und am längsten halten, wenn sie extremen Temperaturen ausgesetzt werden. Das liegt ungefähr im für den Menschen erträglichen Bereich, etwa 50 bis 110 Grad Fahrenheit.

Möglicherweise ist Ihnen aufgefallen, dass Ihr Telefon in einer heißen Umgebung wie auf dem Armaturenbrett eines Autos nicht immer aufgeladen wird oder dass es an einem sehr kalten Tag unerwartet ausfallen kann, wenn der Ladezustand niedrig ist. Diese Temperaturextreme führen nicht nur zu Unzuverlässigkeit, sondern können auch physische Schäden an der Molekularstruktur der Batterie verursachen und so deren Kapazität und Lebenserwartung dauerhaft verringern. Das Gleiche gilt für die Batterien in Elektrofahrzeugen.

Um die Temperaturprobleme zu vermeiden, mit denen Mobiltelefone zu kämpfen haben, verfügen die meisten Elektrofahrzeuge über Systeme, die ihre Batterien bei Bedarf auf der optimalen Temperatur halten. Kühlmittelleitungen, die die Batterie mit dem Kühler und den Heizungen verbinden, regulieren die Temperatur der Batterie trotz extremer interner oder externer Variablen.

Dadurch kann der Akku die entstehende Wärme beim schnellen Entladen (z. B. durch starkes Beschleunigen) oder Laden (z. B. an einer DC-Schnellladestation) abgeben. Wenn Sie an einer DCFC-Station vorbeigehen, werden Sie wahrscheinlich die Fahrzeugventilatoren hören, die wie wild surren, um die Batterie zu kühlen.

In ähnlicher Weise sorgen die meisten Elektrofahrzeuge dafür, dass die Batterie an kalten Tagen warm bleibt. Da ein Absinken der Batterie unter den Gefrierpunkt auch ihre innere Struktur beschädigen kann, ist ein Elektrofahrzeug normalerweise so konzipiert, dass es einen Teil der Energie aus der Batterie (oder aus der Steckdose, wenn es angeschlossen ist) nutzt, um die Batterie auf einer sicheren Temperatur zu halten. Dies ist die Hauptursache für den „Vampire Drain“ bei kaltem Wetter, ein Begriff, der den Reichweitenverlust eines Elektrofahrzeugs im geparkten Zustand beschreibt.

Dieser Verlust kann bei extrem kalten Temperaturen bis zu 10 Prozent pro Tag betragen und ist ein weiterer guter Grund, Ihr Elektrofahrzeug angeschlossen zu lassen, insbesondere wenn Sie es tagelang stehen lassen. Frühe EV-Enthusiasten erinnern sich vielleicht daran, dass die Batterieausfälle des Nissan Leaf der ersten Generation größtenteils auf das völlige Fehlen einer aktiven Temperaturmanagementtechnologie zurückzuführen waren – ein kostspieliger Fehler, den andere EV-Hersteller wahrscheinlich nicht wiederholen werden.

Besitzer können die Batterielebensdauer auch verlängern, indem sie den Ladezustand überwachen, ein Begriff, der sich auf die in einer Batterie gespeicherte Energiemenge im Verhältnis zu ihrer Gesamtkapazität bezieht. Auch hier kommt es darauf an, Extreme zu vermeiden. Generell gilt, dass Batterien weder zu 100 Prozent voll noch völlig leer sind, da beide Zustände die Molekülstruktur der Batterie schädigen können, ähnlich wie extreme Hitze oder Kälte. Der Hauptgrund dafür, dass die Batterien in unserer Unterhaltungselektronik so schnell leer werden, liegt darin, dass sie normalerweise zu 100 Prozent aufgeladen werden (und eingesteckt bleiben) und dann täglich fast leer sind.

Im Gegensatz dazu ist es ziemlich einfach, Schäden an der Batterie Ihres Elektrofahrzeugs durch die Aufrechterhaltung eines gesunden SoC zu vermeiden, da wir unsere Fahrzeuge nicht annähernd so stark belasten müssen wie unsere tragbaren Elektronikgeräte. Ein typischer US-Fahrer fährt nur etwa 40 Meilen pro Tag, ein sehr kleiner Bruchteil der Reichweite von 200 bis 400 Meilen, die bei den meisten Elektrofahrzeugen zu finden ist. Dies bedeutet, dass es bei normalem Gebrauch und täglichem Aufladen höchst unwahrscheinlich ist, dass ein Akku sehr niedrige SoCs aufweist.

Am anderen Ende des SoC-Spektrums verfügen Elektrofahrzeuge über Softwareeinstellungen, mit denen verhindert werden kann, dass die Batterie unnötig überladen wird. Die meisten Hersteller empfehlen, das System so einzustellen, dass der Ladevorgang bei 80 Prozent stoppt, es sei denn, diese zusätzliche Kapazität wird für eine längere Fahrt benötigt.

Tatsächlich bauen einige Hersteller eine gewisse Sicherheitsmarge in das Batteriemanagementsystem selbst ein, indem sie eine „nutzbare“ Kapazität erzeugen, die tatsächlich 5 bis 10 Prozent unter der tatsächlichen Gesamtkapazität der Batterie liegt, und eine Softwaresperre verwenden, die verhindert, dass die Batterie vollständig entladen wird Laden oder Entladen. Auf diese Weise wird die Batterie im sichersten und am wenigsten schädlichen Betriebsbereich gehalten. (Dies ist das gleiche Prinzip, das hinter Apples jüngster Einführung von „Optimized Battery Charging“ steht, einer Funktion, die verhindert, dass Ihr iPhone vollständig aufgeladen wird, bis Sie es voraussichtlich ausstecken, wodurch die Zeit, die der Akku bei 100 Prozent SoC verbringt, minimiert wird.)

Eine dritte Möglichkeit, wie Besitzer ihre Elektrofahrzeugbatterien schonen können, besteht darin, die Geschwindigkeit zu begrenzen, mit der sie regelmäßig aufladen. Ein schnelles Laden mit sehr hoher Geschwindigkeit mag praktisch sein, kann jedoch ein Phänomen verursachen, das als Ionenplattierung an der Anode bezeichnet wird. Das ist schlecht: Lithiumionen sollen in die Graphitschichten der Anode wandern und sich nicht auf der Oberfläche der Anode ansammeln. Durch die Beschichtung wird die Batterieleistung mit der Zeit erheblich beeinträchtigt.

Glücklicherweise ist ein Schnellladen für die meisten Besitzer selten notwendig und kann für Autofahrten reserviert werden, und das gelegentliche Schnellladen-Aufladen wird Ihrem Akku keinen messbaren Schaden zufügen. Wenn andererseits öffentliche Schnellladegeräte Ihre primäre Ladeoption sind, weil Sie in einer Stadt leben oder aus anderen Gründen keinen Zugang zum Laden zu Hause haben, überlegen Sie, ob Sie wirklich die schnellsten 350-kW-Ladegeräte für Ihre wöchentliche Ladung benötigen oder Zeit haben, sich stattdessen dafür zu entscheiden für langsamere und weniger schädliche Ladegeräte im Bereich von 25 bis 70 kW.

Vor einigen Jahren verschlechterten sich die Batterien der Tesla-Taxiflotten in Amsterdam durch den täglichen Einsatz von 120-kW-Superchargern rapide. Später stattete Tesla Taxiflotten mit privaten 60-kW-Superchargern aus und hat seitdem 72-kW-„städtische“ Supercharger in dicht besiedelten Städten auf der ganzen Welt installiert, wo Besitzer auf sie als primäre Energiequelle zurückgreifen können.

Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor, deren endgültiges Schicksal oft ein Motor- oder Getriebeausfall ist, sind Elektrofahrzeuge mit Batterien ausgestattet, die mit größerer Wahrscheinlichkeit auf lange Sicht funktionsfähig bleiben, wenn auch mit geringerer Kapazität. Abgesehen von einigen bemerkenswerten Rückrufen von Elektrofahrzeugbatterien wurde die Batterie im letzten Jahrzehnt nur zwischen einem und zwei Prozent der Elektrofahrzeuge ausgetauscht, obwohl es bei frühen Modellen, was nicht überraschend ist, tendenziell häufiger zu Austauschvorgängen kam.

Trotz der erwarteten langen Lebensdauer und hohen Zuverlässigkeit von Elektrofahrzeugbatterien sind Ausfälle natürlich immer noch möglich, und die Kosten für den Austausch einer Batterie nach Ablauf der Garantie können gewaltig sein.

In den letzten Jahren kursierten einige virale Geschichten über frühe Tesla-Besitzer, denen 20.000-Dollar-Rechnungen für den Austausch ihrer Batterien ohne Garantie auferlegt wurden – wie die über den finnischen Besitzer, der aus offensichtlichem Protest sein Model S in die Luft jagte. Diese Anekdoten sollten im richtigen Kontext betrachtet werden. Wenn der Motor Ihrer 10 Jahre alten Mercedes S-Klasse ausfällt und Sie ihn zu Ihrem örtlichen Mercedes-Händler für einen neuen Ersatz bringen würden, müssten Sie einen ähnlich haarsträubenden Preis zahlen.

In der Praxis ist es jedoch viel wahrscheinlicher, dass Sie Ihr altes Auto von einem externen Mechaniker warten lassen, der entweder einen gebrauchten Ersatzmotor beschafft oder den Originalmotor zu einem Bruchteil der Kosten eines neuen Mercedes-Motors überholen lässt.

Im Moment ist es sicherlich einfacher, jemanden zu finden, der Ihren Motor überholt, als ein Modul in Ihrem Batteriepaket auszutauschen, aber das wird nicht lange so bleiben. Wenn überhaupt, ist die Reparatur eines Batteriepakets schneller und einfacher als die Überholung eines Motors. Da Elektrofahrzeuge auf Gebrauchtmärkten und Märkten mit abgelaufener Garantie immer häufiger vorkommen, können wir auch mit einem Anstieg der Zahl von Drittanbietern wie Electrified rechnen Werkstatt zum Öffnen und Reparieren von Batteriepaketen, d. h. durch Ersetzen einzelner Zellen oder Module in einer defekten Batterie, anstatt das gesamte Paket zu viel höheren Kosten auszutauschen. Gesetze (und Klagen) zum Recht auf Reparatur sollen sicherstellen, dass externe Mechaniker und Heimwerker die notwendigen Teile und Werkzeuge erwerben können, um ihre Fahrzeuge auch in den kommenden Jahren reparieren zu können.

Es besteht auch die Möglichkeit, durch den Wiederverkauf von Elektrofahrzeugbatterien einen gewissen Wert wiederzugewinnen. Dies ist ein interessanter Unterschied zwischen Verbrennungsmotoren und Elektrofahrzeugen. Ein kaputter Motor ist vielleicht nur für den Schrottwert gut, aber der modulare Aufbau eines Batteriepakets macht seine Wiederverwendung zu einer praktikablen und lukrativeren Alternative. Dies liegt daran, dass ein Paket typischerweise aus Hunderten oder Tausenden einzelner Zellen besteht, die in etwa einem Dutzend Modulen zusammengefasst sind.

Selbst im Falle eines „Ausfalls“ eines Pakets, bei dem nicht genügend Zellen im Paket vorhanden sind, um das Paket in einem Auto unbrauchbar zu machen, können die verbleibenden gesunden Zellen und Module mit anderen guten Zellen und Modulen kombiniert werden, um ein „neues“ gesundes Paket zusammenzustellen. Komponenten Ihrer Batterie könnten auch in Projekten zur Umrüstung von Elektrofahrzeugen Verwendung finden oder sogar als stationäre Speicher genutzt werden, um zur Stabilisierung des Stromnetzes beizutragen. Aus diesem Grund werden einzelne Module von Tesla-Batteriepaketen auf dem Sekundärmarkt tendenziell für beträchtliche Summen verkauft.

In jedem neuen Elektrofahrzeug steckt eine sehr große und teure Batterie, die einen erheblichen Teil des Fahrzeugwerts ausmacht. Aber dank des Branchenkonsenses über Garantien für Elektrofahrzeugbatterien und der grundlegenden Wissenschaft zur Batterieschonung ist für die meisten Menschen die Batterielebensdauer ein Grund, Elektrofahrzeuge zu kaufen, und nicht, sie zu meiden.

Mit ein wenig Sorgfalt können Besitzer von Elektrofahrzeugen im Allgemeinen davon ausgehen, dass die Batterien ihr Elektrofahrzeug viele Jahre lang am Laufen halten – und möglicherweise ein anderes Schicksal als den Schrottplatz finden, wenn sie schließlich aufhören.

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