Elektroautos verlieren bei niedrigen Temperaturen nutzbare Reichweite, weil mehrere Effekte gleichzeitig auftreten. Die elektrochemischen Reaktionen in der Batterie werden langsamer, die Innenraumheizung benötigt Strom, kalte Luft erhöht den Luftwiderstand und Winterreifen, Wasser oder Schnee können den Rollwiderstand steigern. Eine einzige Prozentzahl gilt deshalb nicht für jedes Fahrzeug. Außentemperatur, Thermomanagement, Wärmepumpe, Geschwindigkeit und Fahrtdauer sind entscheidend.
Schnellladestation in Prince Rupert, British Columbia. Foto: WindBorneListener/Wikimedia Commons, CC0.
Was in einer kalten Batterie passiert
Die meisten Elektroautos verwenden Lithium-Ionen-Zellen. Während des Ladens und Entladens bewegen sich Ionen zwischen den Elektroden. Sinkt die Temperatur, laufen die Reaktionen langsamer ab und der Innenwiderstand steigt. Das Fahrzeug kann deshalb Leistung, Rekuperation oder Ladegeschwindigkeit vorübergehend begrenzen.
Das US-Energieministerium erklärt, dass niedrige Temperaturen die Ausgangsspannung und die nutzbare Batterieenergie verringern. Bei extremer Kälte, ungefähr ab -18 °C und darunter, wird der Effekt stärker. Moderne Batteriepakete besitzen normalerweise Heiz- und Kühlsysteme. Der Strom, der zum Erwärmen der Zellen benötigt wird, steht jedoch nicht für den Antrieb zur Verfügung.
Der angezeigte Batteriestand führt deshalb nicht immer zur gleichen Entfernung wie an einem milden Tag. Das Batteriemanagement kann eine Reserve halten und Rekuperation oder Beschleunigung begrenzen. Ein Teil des Verlusts ist vorübergehend: Wenn der Akku eine geeignete Temperatur erreicht, können Leistung und nutzbare Energie wieder näher am normalen Wert liegen.
Die Innenraumheizung braucht Energie
Ein Verbrennungsmotor erzeugt Abwärme, die ein herkömmliches Auto zum Heizen nutzen kann. Ein batterieelektrisches Fahrzeug verfügt nicht über dieselbe kontinuierliche Wärmequelle. Es verwendet einen elektrischen Widerstandsheizer, eine Wärmepumpe oder eine Kombination aus beiden.
Ein Widerstandsheizer liefert schnell Wärme, entnimmt die Energie aber direkt der Batterie. Bei kurzen Fahrten wird die Energie für Innenraum, Scheiben und gegebenenfalls Akku auf wenige Kilometer verteilt. Daher kann eine kurze Strecke bei Frost einen deutlich höheren Verbrauch zeigen als eine lange Fahrt, die nach dem Vorheizen beginnt.
Eine Wärmepumpe kann Wärme aus der Außenluft und aus warmen elektrischen Bauteilen nutzen. Nach Angaben des US-Energieministeriums ist sie unter vielen Bedingungen effizienter als ein Widerstandsheizer. Die Systeme unterscheiden sich jedoch je nach Modell. Eine Wärmepumpe reduziert den Nachteil, beseitigt den Winterverbrauch aber nicht.
Luft, Reifen und Fahrbahn
Kalte Luft ist dichter. Bei gleicher Geschwindigkeit muss die Karosserie mehr Luft verdrängen, wodurch der Luftwiderstand steigt. Auf der Autobahn ist dieser Effekt besonders sichtbar, weil die Aerodynamik ohnehin einen großen Teil der benötigten Energie bestimmt.
Auch die Geschwindigkeit verändert die Bilanz. Im Stadtverkehr kann die Heizung dominieren, weil das Auto während der Aufwärmphase nur wenige Kilometer fährt. Bei höherem Tempo werden dichte Luft und Luftwiderstand wichtiger. Schnee, Wasser und Matsch benötigen ebenfalls zusätzliche Energie. Ein falscher Reifendruck verursacht einen vermeidbaren Mehrverbrauch.
Winterreifen verwenden für niedrige Temperaturen geeignete Mischungen und Profile. Ihr Rollwiderstand kann sich dennoch von den Reifen unterscheiden, die während eines offiziellen Reichweitentests montiert waren. Der Reifendruck sollte im kalten Zustand nach den Vorgaben des Herstellers geprüft werden.
Wie stark kann die Reichweite sinken?
Das technische Programm des US-Energieministeriums aus dem Jahr 2024 zeigt Unterschiede zwischen Fahrzeugen und Temperaturen. In seinen Testzyklen stieg der normalisierte Energieverbrauch von Elektrofahrzeugen bei 20 °F, etwa -7 °C, um ungefähr 83 Prozent und bei 0 °F, etwa -18 °C, um etwa 114 Prozent gegenüber einer Referenz von 72 °F. Das sind Ergebnisse dieses Programms und keine allgemeine Regel für jedes Elektroauto.
Eine weitere Zusammenfassung des Energieministeriums nennt in kontrollierten Labortests bei Kälte einen Rückgang der Effizienz von vollelektrischen Fahrzeugen um fast 40 Prozent. Geotab untersuchte 5,2 Millionen Fahrten von 4.200 Elektrofahrzeugen aus 102 Kombinationen von Marke, Modell und Baujahr. In dieser Datenmenge lag die durchschnittliche Reichweite bei -15 °C bei ungefähr 54 Prozent des angegebenen Werts.
Die Methoden sind nicht identisch. WLTP-Werte ermöglichen einen Vergleich unter einem einheitlichen Verfahren, garantieren aber keine bestimmte Strecke bei Wind, Schnee, maximaler Heizung und Autobahntempo. Für eine Winterfahrt sollte der Fahrer den Verbrauch auf ähnlichen Strecken berücksichtigen und eine größere Reserve einplanen.
Vorheizen hilft am meisten
Beim Vorheizen werden Innenraum und je nach Fahrzeug auch die Batterie vor der Abfahrt erwärmt. Ist das Auto noch an eine Wallbox angeschlossen, kann ein Teil der Energie aus dem Netz kommen und nicht aus dem Akku für die Fahrt. Das US-Energieministerium empfiehlt, ein Elektroauto während des Ladens zu erwärmen.
Vorheizen beseitigt nicht alle Verluste. Die Batterie kann weiterhin Energie benötigen, um ihre Temperatur zu halten. Kalte Luft, Winterreifen und eine nasse Fahrbahn bleiben ebenfalls relevant. Das Vorheizen reduziert aber den hohen Anfangsverbrauch der ersten Kilometer.
Auf langen Strecken sollten Schnellladestopps mit mehr Reserve als im Sommer geplant werden. Ein kalter Akku nimmt anfangs unter Umständen weniger Ladeleistung an. Manche Fahrzeuge beginnen mit der Batterievorwärmung, wenn eine Schnellladestation als Navigationsziel ausgewählt wird. Die Funktion und ihre Bedingungen unterscheiden sich nach Hersteller.
Praktische Hinweise
Das Auto sollte möglichst angeschlossen vorgeheizt werden. Reifendruck, Geschwindigkeit und Fahrweise haben ebenfalls großen Einfluss. Sitz- und Lenkradheizung können weniger Strom benötigen als das Erwärmen des gesamten Innenraums. Die Scheiben müssen jedoch ausreichend frei bleiben, damit die Sicht nicht beeinträchtigt wird.
Wenn das Auto draußen steht, sind die Hinweise des Herstellers für Ladeanschluss und Stecker bei Schnee oder gefrierendem Regen zu beachten. Winterliche Reichweitenverluste sind normalerweise die Summe aus höherem Verbrauch und vorübergehenden Temperatureffekten. Sie sind kein automatischer Beweis für eine beschädigte Batterie.
