Wie funktioniert ein Elektroauto? Akku, Motor, Laden und Reichweite erklärt

Öffnet man die Motorhaube eines Benziners, findet man ein Gewirr aus Kolben, Ventilen, Riemen, Auspuffrohren und einem Getriebe. Öffnet man bei vielen Elektroautos die Front, findet man womöglich … einen Kofferraum. Elektroautos bewegen sich auf völlig andere Weise und mit viel weniger Teilen. Eine Nische sind sie längst nicht mehr: Laut der Internationalen Energieagentur wurden 2024 weltweit über 17 Millionen Elektroautos verkauft, mehr als ein Fünftel aller Neuwagen.

Die Hauptteile

Laut US-Energieministerium ist ein batterieelektrisches Auto um wenige zentrale Bauteile herum aufgebaut:

Der Akku

Herzstück eines Elektroautos ist ein großer Lithium-Ionen-Akku, chemisch ähnlich wie im Handy, aber aus Hunderten oder Tausenden Zellen zusammengesetzt. Seine Kapazität misst man in Kilowattstunden (kWh); typische Autos haben etwa 40 bis 100 kWh. Weil der Akku schwer ist und tief im Boden liegt, senkt er den Schwerpunkt – gut für die Stabilität.

Ein Batteriemanagementsystem überwacht ständig Temperatur und Ladung jeder Zelle, und viele Autos kühlen den Akku mit Flüssigkeit, um ihn im Wohlfühlbereich zu halten.

Wechselrichter und Motor

Der Akku liefert Gleichstrom (DC), die meisten E-Auto-Motoren laufen aber mit Wechselstrom (AC). Der Wechselrichter wandelt das eine ins andere um und steuert über die Frequenz, wie schnell sich der Motor dreht. Ein Tritt aufs Fahrpedal sagt dem Wechselrichter lediglich, mehr Leistung zu schicken.

Der Elektromotor besteht aus einem feststehenden Teil, dem Stator, und einem drehenden Teil, dem Rotor. Ströme erzeugen im Stator ein rotierendes Magnetfeld, das den Rotor mitzieht. Mit sehr wenigen beweglichen Teilen gibt es keinen Ölwechsel, keine Zündkerzen und keinen Auspuff.

Warum sich Elektroautos so spritzig anfühlen

Ein Verbrennungsmotor muss erst hochdrehen, bevor er seine beste Leistung liefert. Ein Elektromotor erzeugt schon aus dem Stand kräftiges Drehmoment. Deshalb beschleunigen selbst gewöhnliche elektrische Familienautos oft flott an der Ampel – und deshalb genügt ein einziger Gang: Der Motor arbeitet über einen sehr breiten Drehzahlbereich effizient.

Effizienz: Wohin die Energie geht

Der größte Unterschied ist die Effizienz. Laut der Verbrauchsseite des US-Energieministeriums setzen Elektroautos über 77 % der elektrischen Energie aus dem Netz in Leistung an den Rädern um, herkömmliche Benziner nur etwa 12–30 % der Energie im Kraftstoff. Der Großteil der Energie eines Benzinmotors entweicht als Wärme über Kühler und Auspuff.

Elektroautos gewinnen außerdem Energie durch Rekuperation zurück. Nimmt man den Fuß vom Pedal oder bremst, arbeitet der Motor als Generator, verzögert das Auto und schickt Strom zurück in den Akku. Im Stadtverkehr mit vielen Stopps macht das spürbar etwas aus; viele Fahrer erledigen den Großteil des Bremsens, ohne das Bremspedal zu berühren.

Laden: Stecker, Leistung und die 80-Prozent-Regel

Es gibt zwei Hauptarten des Ladens:

• AC-Laden an Haushaltssteckdose oder Wallbox läuft über das Bordladegerät. Es ist langsamer, aber schonend und passt zum nächtlichen Laden zu Hause.
• DC-Schnellladen umgeht das Bordladegerät und speist hohe Leistung direkt in den Akku. Auf Reisen kann ein Stopp von 20 bis 40 Minuten bei geeigneten Autos mehrere Hundert Kilometer Reichweite bringen.

Die Ladegeschwindigkeit ist nicht konstant. Sie ist bei eher leerem Akku am höchsten und sinkt beim Füllen, um die Zellen zu schonen. Deshalb laden Fahrer auf langen Strecken oft nur bis etwa 80 % und fahren weiter.

Reichweite und was sie beeinflusst

Die Reichweite eines Elektroautos, also wie weit es mit einer Ladung kommt, hängt von Akkugröße und Effizienz ab. Viele moderne Autos schaffen unter Idealbedingungen 300 bis 500 Kilometer. Die Reichweite sinkt durch:

• hohes Autobahntempo, weil der Luftwiderstand mit der Geschwindigkeit stark steigt,
• Kälte, die die Akkuchemie bremst und Heizenergie erfordert,
• schwere Zuladung, Dachboxen und sportliche Fahrweise.

Wärmepumpen, die den Innenraum effizienter heizen, und Vorheizen an der Ladesäule mindern die Winterverluste.

Keine neue Idee

Elektroautos sind älter, als viele denken. Erfinder bauten schon im 19. Jahrhundert Elektrofahrzeuge, und um 1900 waren Elektroautos in amerikanischen Städten verbreitet – geschätzt, weil sie leise und sauber waren. Billiges Benzin, Massenproduktion und der elektrische Anlasser verhalfen dann dem Verbrenner für ein Jahrhundert zur Vorherrschaft. Bessere Akkus, vor allem Lithium-Ionen-Zellen, brachten das Elektroauto im 21. Jahrhundert zurück.

Kurz gesagt

• Ein Elektroauto speichert Energie in einem Lithium-Ionen-Akku, meist im Boden.
• Ein Wechselrichter macht aus dem Gleichstrom Wechselstrom für den Elektromotor.
• Elektromotoren liefern kräftiges Drehmoment aus dem Stand und brauchen nur einen Gang.
• E-Autos setzen über 77 % der Netzenergie in Bewegung um, Benziner etwa 12–30 %.
• Rekuperation verwandelt Bewegung zurück in Strom.
• Schnelllader schaffen etwa 80 % in 20 bis 40 Minuten; Kälte und Tempo senken die Reichweite.