5. Diskussion und Limitation

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1 5. Diskussion und Limitation In der vorliegenden Arbeit sollte mittels der Testfahrten der Einfluss saisonaler Temperatur- und Wetterschwankungen auf das energieeffiziente Fahren eines Elektroautos anhand des VW e-up untersucht werden. Unter energieeffizientem Fahren wird in dieser Arbeit eine vorausschauende Fahrweise, eine angemessene Benutzung der Rekuperationsstufen, ein energiesparsamer Gebrauch von Nebenverbrauchern und energieeffiziente Fahrzeugkomponenten verstanden. Beim energieeffizienten Fahren soll die Energiemenge in der Batterie optimal genutzt werden, damit eine optimale Reichweite mit dem Elektroauto erreicht wird. In Kapitel 3 wurde ausgeführt, dass sich der Energieverbrauch aufgrund von saisonalen Einflüssen und die resultierende vermehrte Benutzung der Nebenverbraucher wie Heizung und Klimaanlage und dem veränderten Rollwiderstand durch Schnee auf den Straßen erhöht, sowie dass sich die Rekuperationsfähigkeit und Leistung der Hochvoltbatterie einschränkt. In den Testfahrten sollten konkrete Verbrauchswerte von einzelnen elektrischen Nebenverbrauchern ermittelt werden und damit die Auswirkungen auf die Reichweite bewertet. Dazu wurden zwei Testszenarien jeweils für Sommer und Winter mit folgenden Annahmen, wie in Abbildung 11 gebildet. Abbildung 11: Bezugsrahmen Quelle: Eigene Darstellung

2 Die Testfahrten wurden im Mai bei einer Temperatur von 14 C durchgeführt. Daher konnten die Einflüsse von extremen Außentemperaturen und der Rollwiderstand im Rahmen des durchgeführten Tests nicht untersucht werden. Aus diesem Grund wurde nur der Energieverbrauch der für die jeweiligen Saisons typischen Nebenverbraucher als Messgrundlage und damit zur ersten Beurteilung der saisonalen Einflüsse herangezogen. Als Bewertungskriterium dienten der Energieverbrauch und die damit verbundene verfügbare Reichweite. Deutung der Testergebnisse Hinsichtlich der Testergebnisse hat sich herausgestellt, dass sowohl der Sommer als auch der Winter den Energieverbrauch grundlegend beeinflussen. Einen extrem starken Einfluss weist das Winterszenario auf. Das Ergebnis zeigt, dass bei Inbetriebnahme der Aggregate Sitzheizung, Heizung und Heckscheibennutzung sich die Reichweite von 174 km um 66% auf 59 km verkürzen könnte, wenn während der gesamten Fahrt diese Aggregate andauernd in Betrieb wären. Im Sommerszenario reduziert sich die Streckenlänge bei Zuschalten der Klimaanlage hingegen nur um 17%, gegenüber dem Ausgangsszenario mit 174 km also auf 145 km. Hesse et al. (2012) stellten ebenfalls eine Studie bzgl. der Reichweite von Elektroautos im Sommer und Winter auf. Sie stellten dabei ebenfalls fest, dass sich die Reichweite eines Elektroautos im Stadtverkehr in beiden Szenarien deutlich reduziert. Laut ihrer Studie reduziert sich die Reichweite im Sommerszenario um 38% und im Winterszenario sinkt sie um 53%. 35 Welche Nebenverbraucher in den Szenarien mit welchem Fahrzeugmodell getestet wurden, geht aus der Studie nicht hervor. In demselben Maße hat der ADAC konvergierende Resultate bzgl. des Sommerszenarios in Erfahrung gebracht. Bei Tests unterschiedlicher Elektroautos fand der ADAC heraus, dass sich die Reichweite in gleicher Weise bei Inbetriebnahme der Klimaanlage durchschnittlich um 13% verringert. Die Spannweite des Einflusses bzgl. der Reichweite lag je nach Hersteller zwischen 6% und 22%. 36 Beim VW e-up wurde im Rahmen des Tests bei Zuschaltung der Klimaanlage (entspricht dem Sommerszenario) eine Reichweitenreduzierung von etwa 17% gemessen. An dieser Stelle ist wichtig zu wissen, dass sowohl der ADAC und Hesse et al. (2012) die Test jeweils unterschiedlich durchgeführt haben. Identisch ist jedoch die Aussage, dass die Nebenverbraucher die Reichweite wesentlich beeinflussen. In der unte- 35 Vgl. Hesse et al.( 2012), S Vgl. ADAC (2014a)

3 ren Abbildung 12 ist der alleinige Einfluss der Nebenverbraucher aus den Testfahrten von Kapitel 4 in den gegensätzlichen Szenarien gegenüber dem Ausgangsszenario visualisiert. Abbildung 12: Reichweite Quelle: Eigene Darstellung Zu ähnlichen Ergebnissen kommen Younes et al. (2013) ebenfalls in ihrer Studie. Younes et al. (2013) haben in ihrer Studie den Einfluss der Außentemperatur auf den Energieverbrauch untersucht und belegt, dass der Energieverbrauch mit sinkender Außentemperatur steigt. Dieses Resultat bestätigen Hesse et al. (2012) in gleicher Weise, die den Einfluss der Außentemperatur auf die verfügbare Reichweite analysiert haben. In ihrer Studie haben sie festgestellt, dass sich die verfügbare Energie im Winterszenario um 17% verringert und sich dies gleichermaßen auf die Reichweite auswirkt 37 Bei Testfahrten von anderen Testern, wird diese Aussage auch bestätigt. Hier können Praxiswerte vom Citroen C-Zero sowie des Mitsubishi I-Miev herangezogen werden. Tabelle 2: Vergleich Citroen C-Zero und Mitsubishi I-Miev Citroen C-Zero Mitsubishi I-Miev 150 km Reichweite nach NEFZ 150 km 138 km Reichweite bei 22 C bzw. 20 C 100 km 65 km Reichweite bei -5 C- bzw.0 C 66 km Der Erstere hat bei 22 C Außentemperatur eine Strecke von 138 km zurücklegen können, 37 Vgl. Hesse et al. (2012), S. 100

4 während bei einer Temperatur von -5 C die Reichweite auf 65 km gesunken ist. Laut Werksangabe beträgt die Reichweite 150 km. 38 Der Misubishi I-Miev konnte im Test hat bei 20 C Außentemperatur 100 km, bei 10 C 79km und bei 0 C nur noch eine Reichweite von 66 km erreichen können. Hier liegt die Reichweite des Herstellers bei 150 km. 39 Veranschaulicht wurde anhand der beiden Testautos, dass tiefe Temperaturen die Reichweite von Elektroautos unumgänglich beeinflussen. Der Radius des Citroen C-Zero ist hierdurch um 53 % reduziert und die des Mitsubishi I-Miev um 34 %. Anhand der Studien sowie des oben aufgeführten Beispiels wird deutlich, dass das energieeffiziente Fahren von Elektroautos im Winter hinsichtlich der Reduktion der Reichweite deutlich beeinflusst wird. Die Verminderung des Fahrradius ist neben der Zuschaltung relevanter Nebenverbraucher im Winter verbunden mit dem Fahrwiderstand und der Abnahme der Maximalleistung der Batterie, bedingt durch tiefe Temperaturen. Deutung des Einfluss der saisonalen Einflüsse auf das energieeffiziente Fahren Anhand der Studien wird deutlich, dass das energieeffiziente Fahren von Elektroautos im Winter deutlich beeinflusst wird. Das heißt die optimale Energienutzung, wird durch die saisonalen Einflüsse eingeschränkt, dadurch das im Winter z.b. eine niedrigere Rekuperation gewählt werden muss, um das Fahrzeug bei Schnee und Eis noch lenkbar zu halten. Einen positiven Einfluss kann der Fahrzeugnutzer nehmen in dem er die elektrischen Nebenverbraucher nur bedarfsorientiert einschaltet und nutzt. Wichtig hierbei ist zu wissen, dass die Einflüsse durch die Außentemperatur, Fahrwiderstand und die Nutzung der Nebenverbraucher auf das energieeffiziente bzw. energiesparende Fahren aus zweierlei Perspektiven zu betrachten sind. Die Einschränkung der Batterieleistung durch die Außentemperatur und der Fahrwiderstand sind nicht regulierbare Faktoren, und können damit nicht geändert werden, wohingegen der Gebrauch der elektrischen Nebenverbraucher noch als variabel und durch den Benutzer beeinflussbar zu sehen ist. 38 Vgl. Dekra (2011) 39 Vgl. Touring (2011), S.6

5 Abbildung 13: Einfluss auf das energieeffiziente Fahren Quelle: Eigene Darstellung Generell ist energieeffizientes Fahren durch die aktive Fahrentscheidung, wie in Abbildung 13 abgebildet, abhängig. Es handelt sich hierbei um die Rekuperation, Geschwindigkeit sowie den Fahrstil, welcher den Grad der Effizienz mit beeinflussen kann. Bei den Testfahrten wurden die Rekuperation minimiert, um genauere Ergebnisse für die Verbrauchwerte der Verbraucher zu erhalten. Der Einfluss der Geschwindigkeit auf das energieeffiziente Fahren bzw. auf die maximale Reichweite besteht darin, dass Elektroautos umso mehr Energie verbrauchen je höher die Geschwindigkeit ist. Im durchgeführten Test lag die Durchschnittsgeschwindigkeit, aufgrund der ausgewählten Route, bei 30 km/h bei maximaler erlaubter Geschwindigkeit von 50 km/h. Zusätzlich wurde auf einen vorausschauenden und somit ökonomischen Fahrstil geachtet. Der Einfluss auf die Energieeffizienz durch minimaler und maximaler Rekuperation konnte im Rahmen dieser Arbeit nicht analysiert werden, weshalb im Folgenden das Potenzial der Rekuperation mithilfe einer Studie aufgezeigt wird. Hesse et al. (2012) haben herausgefunden, dass der Gebrauch des Elektroautos im Stadtverkehr bei maximaler Rekuperation einen erheblichen Einfluss auf die Reichweite hat. Festgestellt wurde eine Erhöhung der Reichweite bei maximaler Rekuperation um etwa 27% gegenüber dem Gebrauch eines BEV ohne Nutzung der Rekuperation Vgl. Hesse et al.(2012), S. 102

6 Nach Younes et al. (2013) gibt es zwei Arten des Fahrstils, der sich in den aggressiven und den ökonomischen Fahrstil unterteilt. Der aggressive Fahrstil zeichnet sich durch eine ruckartige Beschleunigung sowie Bremsung aus. 41 So kann der ökonomische Fahrstil mit dem energieeffizienten Fahren gleichgestellt werden. Das ökonomische und somit energiesparende Fahrverhalten ist verbunden mit einer vorausschauenden Fahrweise. Hierzu haben Younes et al. (2013) in ihrer Untersuchung festgestellt, dass ein ökonomischer Fahrstil den Energieverbrauch senkt. 42 Zusätzlich haben Zorrofi et al. (2009) bei ihrer Studie nach der Analyse der Wirkung des Fahrmusters und des Fahrverhaltens auf den Energieverbrauch herausgefunden, dass eine ökonomische Fahrweise den Energieverbrauch eines Fahrzeugs bis zu 60% senken kann. 43 Diese Feststellung bestätigen ebenfalls Young et al. (2011) in ihrer Studie. 44 Zumal die Reichweite von Elektroautos, besonders im Winter, eingeschränkt ist und die Ladezeiten lang andauern, spielt die Beachtung des Fahrstils beim Fahren von rein elektrischen Autos eine viel höhere Rolle im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor. Laut ADAC verbraucht das Elektroauto innerorts 10,4 kwh, auf Landstraßen 11,9 kwh und auf der Autobahn 18,6 kwh pro 100 km. 45 Diese Verbrauchsangaben verdeutlichen den Anstieg des Energieverbrauches in Abhängigkeit der steigenden Geschwindigkeit. Die Wahl der Route kann sich bei unterschiedlichen Topologien auf das energieeffiziente Fahren auswirken. Eine Strecke mit geringen Höhenunterschieden wirkt sich günstiger auf die Energiebilanz aus als eine Berg und Talfahrt. Im Zuge der Diskussion ist die Debatte zur Elektromobilität über die beschränkte Reichweite von Elektroautos im Vergleich zum Verbrennungsmotor einleuchtend bestätigt worden. Für die täglichen Stadtfahrten ist das Elektroauto allenfalls ausreichend. Allerdings besteht in Angesicht der langen Ladezeiten ohnehin das Problem, dass die Langstreckentauglichkeit limitiert ist. Hinzu kommen die hier genannten Faktoren, welche im gerade im Winter das energieeffiziente Fahren stark einschränken. Daher ist die Schätzung bzw. Kenntnis über eine genauere Reichweite von enormer Bedeutung. 41 Vgl. Younes et al. (2013), S Vgl. Younes et al. (2013), S Vgl. Zorrofi et al. (2009), S. 575 f. 44 Vgl. Young et al. (2011), S Vgl. ADAC (2014b)

7 Demgemäß ergibt sich als Handlungsempfehlungen für das saisonale energieeffiziente Fahren folgendes: Beim Nutzen und dem Betrieb des Elektroautos muss der Nutzer sich an eine andere Denk- und Handlungsweise gewöhnen und aneignen, besonders wenn er beabsichtigt längere Strecken als 100 km zurück zulegen. Hierzu sollte der Bordcomputer zur Reichweitenkalkulation genutzt werden, um notfalls auch eine Pause zum Laden an einer der noch wenig verbreiteten Ladestationen rechtzeitig einzuplanen. 46 Im Bordcomputer der auch als Navigator dient sind die entsprechenden Ladestationen verzeichnet und können dort abgerufen und die Stopps bei der Routenplanung berücksichtigt werden. Des Weiteren gilt nach wie vor eine vorausschauende Fahrweise bei mäßiger Fahrgeschwindigkeit, d. h. das starkes unnötiges Beschleunigen vermieden und auf Sicht gefahren wird, um bspw. überquerende Fußgänger oder eine auf Rot schaltende Ampel zu bemerken und somit dann frühzeitig den Fuß vom Gas nehmen zu können. Das bedeutet, dass zum einen das mechanische Bremsen minimiert wird und dass, das anschließende Beschleunigen als Energiefresser wirkt und zum anderen wird durch die Entschleunigung mittels der elektrischen Motorbremse Bremsenergie durch die Rekuperation gewonnen. Um nun den Energieverbrauch durch die elektrischen Nebenverbraucher gering zu halten, sollte der Fahrer sich vorher gründlich überlegen, welcher Komfort in welchem Umfang tatsächlich benötigt wird. Die Nebenverbraucher sollten nur genutzt werden, wenn sie wirklich benötigt werden und die Nutzungsdauer sollte sich auch auf das notwendige Maß beschränken. Dies gilt nicht für das Radio oder Beleuchtung, da sie zur Fahrsicherheit beitragen bzw. durch den Verkehrsfunk auf unvorhersehbare Ereignisse aufmerksam machen. Zu empfehlen ist, das Auto solange es noch an der Ladestation angeschlossen zu klimatisieren bzw. aufzuheizen. Somit wird die Energie zur Speisung der Klimaanlage und Heizung noch durch das Ladestromnetz bezogen bzw. ausgeglichen und belastet somit nicht den Energiespeicher und beschränkt nicht die Reichweite. Empfehlenswert ist im Winter auch die Sitz- statt der Raumheizung während der Fahrt zu nutzen, da sie sparsamer ist und die einzelnen Insassen gezielt über den Sitz aufzuwärmen kann und somit effektiver ist, anstatt den ganzen Fahrzeuginnenraum zu heizen. Sobald die beschlagene Heck- und Windschutzscheibe frei ist, sollte die Scheibenheizung wieder ausgeschaltet werden. Statt der Klimaanlage ist es ratsamer die Lüftung zu nutzen 46 Vgl. Schoblick (2013), S 83

8 oder das Fenster zu öffnen. Wird auf die Klimaanlage nicht verzichtet, sollte sie allerdings ausgeschaltet werden, sobald eine angenehme Temperatur im Fahrzeuginnenraum herrscht und sie nicht mehr benötigt wird. Auch entsprechende Reifen, also Winterreifen sollten genutzt werden, da dieser besser auf der Straße greifen. Ansonsten muss mehr Energie aufgebracht werden, um zu beschleunigen und gefährlich ist es zudem auch. Auch der optimale Reifendruck sollte öfters kontrolliert werden. Eine weitere Optimierung besteht darin das Fahrzeuggewicht zu senken, indem unnötige und nicht benötigte Anbauten demontiert oder nicht benötigte Ausrüstung und Gepäckstücke aus dem Fahrzeug zur Gewichtsreduzierung entnommen werden. Dazu gehört ein bewusster Umgang mit dem Fahrzeug.