Energieeffizienz spielt bei klassischen Verbrennern meist nur eine untergeordnete Rolle. Sicher ist es aus Sicht des Umweltschutzes gut ein Fahrzeug mit möglichst geringem Spritverbrauch zu bewegen. Allerdings kann man ja jederzeit tanken, wenn man doch mal etwas mehr Kraftstoff verbraucht hat als erwartet. Anders sieht es bei Elektrofahrzeugen aus. Hier dauert das “volltanken”, je nach Ladesäule, eine halbe bis mehrere Stunden. Macht es also aus Sicht der Energieeffizienz Sinn, vorwiegend Elekro-SUVs zu entwickeln oder wäre es nicht besser Limousinen oder Kombis auf den Markt zu bringen? Oder kann man den Unterschied im Energieverbrauch letztendlich vernachlässigen? Und für Alle, die schon auf der Suche nach Ladestationen sind: Die schönsten Ladestationen von Nürnberg zum Gardasee haben wir übrigens unter anderem in diesem Artikel beschrieben ;)
Physikalische Grundlagen
Zuerst zu den Grundlagen des Energieverbrauchs: Um ein Fahrzeug in Bewegung zu versetzen oder zu beschleunigen muss man verschiedene Widerstände überwinden. Hauptsächlich sind das Massenträgheit und Rollwiderstand der Reifen, bei höheren Geschwindigkeiten auch der Luftwiderstand. Die Energie welche hierfür benötigt wird liefert der Motor. Die Energie, welche den Motor antreibt liefert bei Elektroautos der Lithium-Ionen-Akku, bei Verbrennern der Kraftstoff. Elektroautos und moderne Verbrenner verfügen zudem über die Fähigkeit via Rekuperation beim Bremsen Energie zurückzugewinnen.
Weitere Energieverbraucher in Autos sind die Klimaanlage und Heizung sowie Steuergeräte und Beleuchtung. Bei Elektrofahrzeugen ist besonders die Heizung ein kritischer Punkt, da hier nicht wie beim Verbrenner die Abwärme des Motors genutzt werden kann. Stattdessen kommt entweder eine elektrische Heizung zum Einsatz oder besser, weil energieeffizienter, eine Wärmepumpe, welche die Wärme des Akkus zum Heizen nutzt.
Darstellung des aktuellen Energieflusses im Passat GTE
Grundlagen der Energieeffizienz in der Praxis
Wie verändert sich nun der Energieverbrauch je nach Fahrzeug? Zuerst einmal muss beim Beschleunigen die Massenträgheit (Beschleunigungswiderstand) überwunden werden. Diese ist größer je schwerer ein Fahrzeug ist. Wer schon einmal versucht hat ein Fahrzeug wie einen Porsche Cayenne anzuschieben wird gemerkt haben, dass dies deutlich anstrengender ist als beispielsweise bei einem Fiat 500. Das heißt also, dass auch der Motor mehr Leistung aufbringen muss um ein schweres Fahrzeug in Gang zu setzen als ein leichtes. Umgekehrt heißt das aber auch, dass ein schweres Fahrzeug mehr Energie rekuperieren kann als ein leichtes, da mehr Bewegungsenergie zurückgewonnen werden kann.
Der Rollwiderstand wiederum ist abhängig von der Auflagefläche der Reifen. Das liegt daran, dass sich der Reifen mit dem Untergrund verzahnt um Traktion, also Reibung, aufzubauen. Je breiter die Auflagefläche des Reifens, desto besser die Traktion aber desto niedriger die Energieeffizienz. Der Rollwiderstand spielt vor allem bei niedrigeren Geschwindigkeiten eine Rolle. Bei höheren Geschwindigkeiten tritt dann der Luftwiderstand in den Vordergrund. Dies liegt daran, dass bei höheren Geschwindigkeiten mehr Luft vom Fahrzeug verdrängt werden muss. Grundsätzlich ist der Luftwiderstand abhängig vom cW-Wert des Fahrzeugs sowie der Stirnfläche. Der cW-Wert beschreibt dabei die Windschlüpfrigkeit des Fahrzeugs, die Stirnfläche die Höhe mal Breite des Fahrzeugs sowie der Außenspiegel. Ein guter cW-Wert lässt durch runde Formen und flach stehende Flächen (z.B Frontscheibe) erreichen. Die Stirnfläche lässt sich durch eine schmale und niedrige Karosserieform reduzieren.
Luftwiderstand sichtbar gemacht: Mercedes-Benz A-Klasse Limousine (cW-Wert: 0,22)
Vergleich: Kombi vs. SUV
Wie schneidet nun ein SUV gegenüber einem ähnlich großen Kombi ab? Vergleichen wir einen aktuellen BMW 5er Touring (530d xDrive, Länge 4,94m) mit einem aktuellen BMW X5 (X5 30d xDrive, Länge 4,92m). BMW gibt DIN Leergewichte von 1790 kg für den 5er und 2110 kg für den X5 an. Das Leergewicht unterscheidet sich also um gut 300 kg, die im Rahmen der Massenträgheit in Bewegung versetzt oder beschleunigt werden müssen.
Der 5er steht serienmäßig auf Reifen mit einer Breite von 225 mm, der X5 auf 255er Reifen. Dies lässt sich auch auf das höhere Fahrzeuggewicht zurückzuführen, da bei gleicher Reifenbreite der Reifendruck im X5 höher sein müsste, was dann aber den Federungskomfort der Reifen reduzieren würde.
Zuletzt noch zum Luftwiderstand. BMW gibt für den 5er einen cW-Wert von 0,28 und eine Stirnfläche von 2,35 m² an. Der X5 liegt bei einem cW-Wert von 0,31 und einer Stirnfläche von 2,90 m².
Der X5 liegt also in allen betrachteten Kriterien in Bezug auf Energieeffizienz hinter dem 5er. Wie wirkt sich das auf die Fahrleistungen und den Verbrauch aus? Der 5er braucht für den Sprint von 0 auf 100 5,6 Sekunden, fährt maximal 250 km/h schnell und verbraucht nach WLTP 5,6-5,9 Liter Diesel auf 100 km. Der X5 braucht 6,5 Sekunden auf 100, fährt “nur” 230 km/h schnell und verbraucht dafür 6,0-6,7 Liter Diesel auf 100 km. Die Motorleistung ist dabei bei beiden Modellen auf dem gleichen Niveau (265 PS, 620 nm Drehmoment).
Der 5er profitiert also deutlich vom geringeren Gewicht sowie dem geringeren Roll- und Luftwiderstand.
Oben: BMW X5 30d; Unten: BMW 530d
Fazit zum Thema Energieeffizienz
Lässt sich das auch auf Elektroautos übertragen? Grundsätzlich ja. Zwar haben Elektroautos im Vergleich zu Verbrennern meist einen geringen cW-Wert, da auf Lufteinlässe zur Motorkühlung verzichtet werden kann. Allerdings ändert das an den grundsätzlichen, bauartbedingten Problemen “hohes Gewicht, breite Reifen, große Stirnfläche” von SUVs nichts.
Aus energetischer Sicht wäre es also besser flachere, leichtere Elektroautos zu bauen als Elektro-SUVs. Solche “Elektro-Kombis” würden dann mit der gleichen Energie bei gleicher Geschwindigkeit weiter kommen als vergleichbare SUVs oder die gleiche Reichweite mit höherer Geschwindigkeit erzielen können.
