E-Autos im Winter: Reichweite, Laden und Vorkonditionierung

In einer Lithium-Ionen-Zelle wandern die Ionen zum Laden und Entladen durch einen flüssigen Elektrolyten. Bei niedrigen Temperaturen wird dieser Elektrolyt zähflüssiger, die Ionen bewegen sich langsamer, und der Innenwiderstand der Zelle steigt. Praktisch heißt das: Die Batterie kann bei Kälte weniger Leistung abgeben und weniger Energie aufnehmen als bei Zimmertemperatur — bei gleichem Ladestand steht schlicht weniger nutzbare Energie zur Verfügung.

Dazu kommt ein zweiter Effekt, der beim Verbrenner gar nicht existiert: die Heizung. Ein Verbrennungsmotor produziert als Nebenprodukt große Mengen Abwärme, die ohnehin abgeführt werden muss — die Innenraumheizung nutzt einfach einen Teil davon ab. Ein Elektromotor arbeitet dagegen so effizient, dass kaum Abwärme anfällt. Wärme für den Innenraum und für die Batterie selbst muss deshalb aktiv erzeugt werden, und die dafür nötige Energie kommt aus derselben Batterie, die auch den Antrieb speist. Die Reichweite sinkt im Winter also aus zwei Richtungen gleichzeitig: aus der Zelle selbst und aus dem zusätzlichen Heizbedarf. Wie stark, hängt von Fahrzeug, Außentemperatur, Strecke und Fahrweise ab — spürbar geringer ist die Reichweite im Winter praktisch immer, und sie kehrt zurück, sobald es wieder wärmer wird.

Die wirksamste Einzelmaßnahme gegen den Kälteeffekt ist die Vorkonditionierung: Fahrzeug und Batterie werden noch an der Ladestation auf Betriebstemperatur gebracht, während der Strom aus dem Netz kommt und nicht aus dem eigenen Akku. Wer über die App oder eine geplante Abfahrtszeit vorheizen lässt, startet mit einer warmen Batterie und einem warmen Innenraum — beides Energie, die sonst während der Fahrt aus der Reichweite abgezogen worden wäre.

Der Effekt betrifft nicht nur den Komfort. Eine vorgewärmte Zelle hat den geringeren Innenwiderstand aus dem vorigen Abschnitt bereits abgebaut, bevor das Fahrzeug überhaupt losfährt — die volle Leistung steht früher zur Verfügung, und die Batterie liefert mehr von ihrer nominellen Kapazität. Steht keine Wallbox zu Hause zur Verfügung, funktioniert Vorkonditionierung auch am öffentlichen Ladepunkt kurz vor der Abfahrt, allerdings ohne den Vorteil, dass die Energie dafür aus dem Netz statt aus der eigenen Batterie stammt.

Ohne Wärmepumpe heizt ein Elektroauto meist über einen elektrischen Widerstandsheizer (PTC-Element): Strom fließt durch einen Widerstand und wird dabei vollständig in Wärme umgewandelt — mehr als die eingesetzte elektrische Energie kommt so nie heraus. Eine Wärmepumpe arbeitet nach einem anderen Prinzip: Ein Kältemittelkreislauf mit Verdichter, Verdampfer und Kondensator entzieht der Umgebungsluft oder der Abwärme von Elektromotor und Leistungselektronik Wärme und gibt sie im Innenraum wieder ab. Weil dabei vorhandene Wärme lediglich verschoben statt neu erzeugt wird, kann eine Wärmepumpe unter dem Strich mehr Wärmeenergie liefern, als sie an elektrischer Energie verbraucht.

Dieser Vorteil ist temperaturabhängig: Je kälter die Außenluft, desto weniger Umgebungswärme steht zur Verfügung, und desto kleiner wird der Effizienzvorsprung gegenüber dem Widerstandsheizer. Bei sehr tiefen Temperaturen schalten viele Systeme deshalb zusätzliche elektrische Heizelemente zu. Ob und in welcher Form eine Wärmepumpe verbaut ist, unterscheidet sich von Modell zu Modell und teils zwischen Ausstattungslinien — ein Blick in die Konfiguration vor dem Leasingvertrag lohnt sich, wenn viel im Winter gefahren wird.

Am Schnellladepunkt macht sich die Kälte am deutlichsten bemerkbar. Damit sich beim Laden kein Lithium an der Elektrode ablagert — ein Vorgang, der die Zelle dauerhaft schädigen kann — begrenzt das Batteriemanagementsystem die Ladeleistung, solange die Batterie kalt ist. Dieselbe Ladesäule liefert an eine kalte Batterie deshalb spürbar weniger Leistung als an eine warme, unabhängig davon, was auf dem Display der Säule steht.

Viele Fahrzeuge lassen sich dagegen wappnen: Wird die Schnellladestation als Ziel in die Navigation eingegeben, heizt das Fahrzeug die Batterie während der Fahrt gezielt auf Ladetemperatur vor, sodass am Ladepunkt bereits die volle Leistung zur Verfügung steht. Ohne dieses Vorheizen kann aus einem kurzen Ladestopp im Winter ein deutlich längerer werden. Beim Laden über Nacht an der heimischen Wallbox fällt der Effekt kaum ins Gewicht, weil die Ladeleistung dort ohnehin niedrig ist und die Batterie über die Ladedauer selbst allmählich warm wird.

Ein Teil der Winterreichweite lässt sich über die Fahrweise zurückholen, ohne dass Komfort oder Sicherheit darunter leiden:

• Sitz- und Lenkradheizung bevorzugen. Sie erwärmen gezielt den Körper statt das gesamte Luftvolumen im Innenraum und verbrauchen dafür deutlich weniger Energie als die Innenraumheizung allein.
• Vorausschauend fahren. Wer früh vom Strompedal geht, nutzt die Rekuperation. Bei sehr kalter Batterie begrenzt das Batteriemanagement allerdings auch die Ladeleistung beim Rekuperieren, sodass ein Teil der Bremsenergie über die Reibbremse abgebaut wird — ein Grund mehr, generell mit mehr Abstand und weniger harten Bremsmanövern zu fahren.
• Reifendruck kontrollieren. Kalte Luft hat ein geringeres Volumen als warme — der Reifendruck sinkt mit der Außentemperatur spürbar, unabhängig vom Antrieb. Ein zu niedriger Druck erhöht den Rollwiderstand und kostet zusätzlich Reichweite. Zur Wahl der Winterreifen selbst und zur Profiltiefe finden Sie Details in unserem Ratgeber Autofahren im Winter.
• Mit Reserve planen. Wer im Winter die Reichweitenanzeige zum Nennwert des Sommers rechnet, unterschätzt die Strecke bis zum nächsten Ladepunkt. Ein größerer Puffer und ein früher eingeplanter Ladestopp kosten wenig Zeit, ersparen aber jede Unsicherheit auf der letzten Teilstrecke.

Wo möglich, profitiert die Batterie von einem geschützten Stellplatz: Eine Garage oder ein überdachter Parkplatz halten die Zelle näher an einer Temperatur, bei der sie ohne Umwege effizient arbeitet, und erleichtern zusätzlich die Vorkonditionierung, weil weniger Temperaturunterschied zu überbrücken ist.

Beim Laden gilt: Langsames Laden über Nacht ist für die Zelle schonender als regelmäßiges Schnellladen, weil es weniger thermische und elektrochemische Belastung erzeugt — bei Kälte gilt das noch etwas stärker, da eine kalte Zelle empfindlicher auf hohe Ladeströme reagiert. Vermeiden Sie außerdem, den Ladestand über längere Zeit sehr niedrig stehen zu lassen, gerade bei Frost. Welcher Ladezustandsbereich für die tägliche Nutzung optimal ist, unterscheidet sich je nach verbauter Zellchemie zwischen den Modellen — die Bedienungsanleitung Ihres Fahrzeugs nennt die für Ihr Modell empfohlenen Werte zuverlässiger als eine pauschale Faustregel.

Software-Updates gehören ebenfalls zur Winterpflege: Hersteller verbessern das Batteriemanagement — etwa die Vorheizlogik vor dem Schnellladen — regelmäßig per Update, und ein aktuell gehaltenes Fahrzeug profitiert automatisch davon.

Der Kälteeffekt ist real, aber er ist nicht die ganze Geschichte. Ein Elektroauto hat im Winter auch handfeste Vorteile gegenüber dem Verbrenner.

• Sofortige Wärme. Elektrische Heizsysteme liefern Wärme ab dem Einschalten, ohne dass ein Motor erst auf Betriebstemperatur kommen muss. Der Verbrenner braucht dafür einige Fahrminuten — das Elektroauto liefert warme Luft, sobald Sie einsteigen, besonders spürbar bei Vorkonditionierung am Kabel.
• Tiefer Schwerpunkt durch die Batterie. Die Batterie sitzt bei den meisten Elektroautos flach im Unterboden und verlagert den Schwerpunkt des Fahrzeugs nach unten. Das wirkt sich physikalisch günstig auf die Fahrstabilität aus, insbesondere in Kurven auf rutschigem Untergrund.
• Feinfühlige Traktionskontrolle. Der Elektromotor liefert sein Drehmoment praktisch verzögerungsfrei und in feinen Stufen. Die Traktionskontrolle moderner E-Autos kann dieses Drehmoment entsprechend präzise dosieren — ein Vorteil beim Anfahren auf Schnee, wo grobstufige Leistungsabgabe leicht zu durchdrehenden Rädern führt.
• Keine Kaltstart-Emissionen. Verbrennungsmotoren stoßen im kalten Zustand überdurchschnittlich viele Schadstoffe aus, bis der Katalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat. Ein Elektroauto fährt lokal emissionsfrei los — ein Unterschied, der sich in der kalten Jahreszeit in Städten mit ohnehin schlechterer Luftqualität besonders bemerkbar macht.