Wir bauen uns ein Elektroauto! (Teil 3)

Welche Komponenten benötigt man eigentlich, um ein Elektroauto zu bauen? Karl zeigt uns, wie es geht – in 24 Schritten. Im Teil 3 widmen wir uns den diversen Anbauteilen, die ein Elektroauto erst so richtig rund machen.

Praktisch alle Elektroautos haben eine Klimaanlage. Doch weil es im E-Auto keinen Riementrieb gibt, um das Kältemittel zu verdichten, wird ein Hochvolt-Klimakompressor benötigt, der mit der Energie aus der HV-Batterie betrieben wird.
Das Kältemittel muss erst verdichtet werden, um später expandieren zu können. Bei der Expansion nimmt der Druck des durch den Kompressor verdichteten Kältemittels ab, wodurch das Kältemittel abkühlt. Mit dieser „Kälte“ kann dann der Innenraum gekühlt werden. Dann strömt das Kältemittel wieder mit geringem Druck in den Klimakompressor, wo es erneut verdichtet wird und das Spiel beginnt von vorne.

Während bei einem Auto mit Verbrennungsmotor zwei Drittel bis drei Viertel der eingesetzten Energie in Wärme umgewandelt werden, sind es bei einem Elektroauto nur um die 10 Prozent. Autos mit Verbrennungsmotor sind also eigentlich Heizungen, die nebenher noch ein bisschen mechanische Energie abgeben, um das Auto anzutreiben. Daher muss bei einem Elektroauto eine elektrische Heizung verbaut werden, welche die in der Batterie gespeicherte Energie in Wärme umwandelt.
Der Luft-Heizer funktioniert dabei ähnlich wie ein Föhn. Die elektrische Energie wird quasi „verbraten“ um damit Wärme für den Innenraum zu erzeugen. Der Wasser-Heizer funktioniert wiederum ähnlich wie ein Tauchsieder. Hier kann die Wärme entweder eingesetzt werden, um den Innenraum aufzuheizen oder um die Batterie aufzuwärmen.
Natürlich erhöhen beide Heizungstypen den Verbrauch des Elektroautos, weshalb die Reichweite im Winter sinkt.

Es gibt noch eine intelligentere Art, den Innenraum eines Elektroautos zu heizen, und zwar mit Hilfe einer Wärmepumpe. Diese funktioniert praktisch wie ein umgekehrter Kühlschrank. Anstatt also dem Innenraum Wärme zu entziehen, entnimmt die Wärmepumpe der Umgebungsluft die Wärme und führt sie dem Innenraum zu. Dadurch wird der Strombedarf zum Heizen vor allem bei mittleren Temperaturen wie im Herbst oder Frühling deutlich reduziert. Wenn es aber draußen richtig kalt ist (Minusgrade), bringt auch eine Wärmepumpe nicht mehr viel. Dann heißt es entweder Schal und Mütze anziehen oder die HV-Heizung einschalten.

Da ein Elektroauto weder einen Getriebe- noch einen Kardantunnel benötigt, erhält man einen ebenen Innenraum und hat dadurch mehr Platz für Passagiere und Gepäck.

Ein Elektromotor ist viel kleiner als ein Verbrenner. Darum bleibt unter der Fronthaube Platz für einen zweiten Kofferraum, dem sogenannten „Frunk“ (für „Front-Trunk“). Dadurch kann Karl noch mehr Krempel mit in den Urlaub nehmen.

Das Fahrzeuggewicht spielt auch bei einem Elektroauto eine wichtige Rolle. Elektroautos sind grundsätzlich schwerer als vergleichbare Verbrenner, da die Batterie und die Elektromotoren mehr wiegen als ein Verbrennungsmotor mit Getriebe und Abgasanlage. Zwar kann man einen Teil der kinetischen Energie (also der beschleunigten Masse) des Autos beim Bremsen durch die Rekuperation (E-Maschinen arbeiten als Generator) wieder zurückholen, aber auch nur, wenn die E-Maschinen stark genug sind. Daher spart man auch bei einem E-Auto Energie, wenn dieses leichter ist. Außerdem profitiert die Fahrdynamik vom geringeren Gewicht, was das Fahren noch spaßiger macht!

Die richtige Reifenwahl ist entscheidend, um einen guten, das heißt niedrigen Rollwiderstand zu erhalten. Schließlich kann dieser bei geringen Geschwindigkeiten bis zu 30% und bei höheren immer noch bis zu 20% der Fahrwiderstände ausmachen. Je schmaler der Reifen bzw. das Rad und je höher der Durchmesser, desto geringer ist der Rollwiderstand. Darum sehen die Räder beim BMW i3 so aus, wie sie aussehen. Schmale Räder sind auch vorteilhaft für eine gute Aerodynamik.

Die Aerodynamik ist bei einem Elektroauto besonders wichtig, um gute Reichweiten auf der Autobahn erzielen zu können. Grundsätzlich ist der Luftwiderstand ab ca. 60 km/h der dominierende Fahrwiderstand. Verdoppelt man die Geschwindigkeit, vervierfacht sich der Luftwiderstand. Gute E-Autos haben deshalb einen geringen Luftwiderstandsbeiwert (cW-Wert) und auch eine geringe Stirnfläche. Die Stirnfläche ist die Fläche, die die Projektion des Fahrzeugs auf eine Wand einnehmen würde. Wenn man das Auto von vorne anstrahlt, wäre das quasi der Schatten. Der cW-Wert gibt dann Auskunft über die „Qualität“ der Aerodynamik. Die besten Autos schaffen einen cW-Wert von unter 0,25. Vereinfacht gesagt, wird dann nur ein Viertel der durchfahrenen Luft tatsächlich verdrängt.