Verbrauch E-Auto mit Wohnwagen
Sehr oft werden wir gefragt, wie hoch unser Verbrauch ist. Da der Verbrauch aber von sehr vielen Parametern abhängt, zunächst eine Faustformel, die recht gut stimmt !
Faustformeln für Verbrauch und Reichweite
(gilt für E-Auto und Verbrenner)
- Bei Tempo 100 km/h verdoppelt sich der Verbrauch des KFZ, wenn ein Standard-Wohnwagen angehängt ist.
- Die Reichweite halbiert sich dadurch.
- Wird ein Klappwohnwagen statt dem Standard-Wohnwagen mitgenommen, erhöht sich der Verbrauch wegen dem geringen Windwiderstand nur um 50%.
- Die Reichweite verringert sich dadurch nur um 1/3.
Weiter unten haben wir diese Faustformeln mit realistischen Zahlen gefüllt und es zeigt sich schnell: Nur bei langen Tagesetappen (größer 250 km) sind die erzielbaren Reichweiten, bzw. die Anzahl der Tank-/Lade-Stopps überhaupt relevant.
Wir fahren öfters die Strecke Oberbayern - Ostsee, da eine unserer Töchter im Norden wohnt. Für diese Tagesetappe von ca. 1.000 km benötigen wir mit unserem Gespann (E-Auto mit Klappwohnwagen) 5 Ladestopps = Pausen. Das sind gerade mal 2 Stopps mehr, als früher mit einem Diesel und Standard-Wohnwagen, denn bei 1.000 km legen wir mindestens 3 Pausen ein. Das bedeutet dann, dass sich die gesamte Fahrtzeit um max. 1 Stunde erhöht. Im Gegenzug wird man aber mit einer deutlich stressfreieren Fahrt belohnt. Auf der Autobahn kommt es einem vor, als ob man keinen Anhänger dabei hat, da im Vergleich zum Standard-Wohnwagen, die Seitenwind-Empfindlichkeit des Klappwohnwangens deutlich geringer ist - und die Assistenz-Systeme wegen der geringen Breite des Klappwohnwagen weiterhin funktionieren.
Würde man diese 1.000 km mit E-Auto und Standard-Wohnwagen zurücklegen, wird es dann aber schon recht beschwerlich. Nicht nur, dass man dann weitere, zusätzliche 2 Ladestopps einkalkulieren muss, sondern auch, dass das Handling beim Laden (falls man abhängen muss) deutlich komplexer wird, da der Standard-Wohnwagen nicht auf einen PKW-Parkplatz passt :-(
Physikalische Erklärungen, welche Kräfte den Verbrauch beeinflussen - und wie man etwas sparen kann
Faustformeln mit realistischen Zahlen
Angenommen ein Verbrenner, mit einem Tankinhalt von 54 Litern, hat bei Tempo 100 km/h einen Verbrauch 6 Liter / 100 km, so ist der Tank nach 900 km leer (54 / 6 * 100) = theoretische Reichweite.
Ein vergleichbares E-Auto, mit einer Akku-Kapazität von 72 kWh, hat bei Tempo 100 km/h einen Verbrauch von 16 kWh / 100 km, so ist der Akku nach 450 km leer (72 / 16 * 100) = theoretische Reichweite.
Die realistische Reichweite ist 10% geringer, denn wer fährt das KFZ schon komplett leer ? (egal ob Verbrenner oder E-Auto)
Beim E-Auto kommt noch erschwerend hinzu, dass man an Schnell-Ladesäulen den Akku normalerweise nur zu 80% füllt, denn danach wird das Laden deutlich langsamer. Nach dem ersten Ladestopp wird die realistische Reichweite dadurch um nochmals 20% geringer (Laden von 10% auf 80%).
Nachfolgend eine Tabelle mit Verbrauch / Reichweite / Anzahl Ladestopps für eine lange Tagesetappe von 1.000 km für ein E-Auto ohne Anhänger, mit Klappwohnwagen, bzw. mit Standard-Wohnwagen.
Roll-Widerstand
Wird ein Fahrzeug auf einer ebenen Fläche bewegt, muss dazu der Roll-Widerstand Fr überwunden werden. Dieser Widerstand ist umso höher, je schwerer das Fahrzeug – und je schlechter der Untergrund (z.B.: Sand) ist.
Um den Rollwiderstand zu überwinden benötigt man die Kraft:
Fr = m * g * cR
m = Masse (Gewicht) des Fahrzeug in kg
g = 9,81 m/s² (Gravitationskonstante)
cR = Rollwiderstandsbeiwert (abhängig vom Rad und Untergrund). Ein typischer Wert für PKW-Reifen auf Asphalt ist 0,013
Je 100 kg Gewicht ergibt sich für Fr = 12,75 J (Joule) oder Ws (Wattsekunde)
Wird der Rollwiderstand durch ein E-Auto überwunden, so ergibt sich ein Verbrauch von:
0,442 kWh/100 km je 100 kg Gewicht (unabhängig von der Geschwindigkeit).
Der Verbrauch errechnet sich aus: Kraft * Weg / Zeit * Wirkungsgrad. Bei einem PKW-Gewicht von 2.000 kg sind das dann 8,84 kWh/100km. Wenn zusätzlich ein Anhänger mit 1.000 kg gezogen wird, erhöht sich der Verbrauch auf:
Gespann-Verbrauch: 13,26 kWh/100 km.
Einsparen beim Roll-Widerstand
- leichten Wohnwagen kaufen (weniger ist mehr )
- weniger Gewicht mitnehmen (z.B.: keine oder nur eine statt zwei Gasflaschen, Verzicht auf ein Ersatzrad, Wassertank erst am Urlaubsort füllen, usw.)
- Reifen mit kleinem Rollwiderstandsbeiwert kaufen (die Kraftstoffeffizienz wird vom Hersteller angegeben: mindestens B, besser A)
- auf korrekten Reifendruck achten (niemals zu wenig Druck).
Luft-Widerstand
Wird ein Fahrzeug bewegt, wird dadurch Luft um das Fahrzeug geleitet – und das bremst. Um diesen Luft-Widerstand zu überwinden benötigt man die Kraft Fl
Fl = ½ * p * cw * A * v²
p = Dichte der Luft (1,225 kg/m³ bei 15° Temperatur auf Meereshöhe bei Normalwetter)
cw = Widerstandsbeiwert, abhängig von der Fahrzeugform (cw-Wert)
A = Querschnittsfläche, senkrecht zur Fahrtrichtung (Stirnfläche) in m²
v = Geschwindigkeit in m/s
(cw-Wert und Stirnfläche können beim KFZ-Hersteller erfragt werden)
Der Luft-Widerstand ist hauptsächlich von der Geschwindigkeit abhängig. Nachfolgend eine Tabelle eines E-Autos mit cw = 0,28 und Stirnfläche 2,5 m²:
Geschwindigkeit Verbrauch
(in km/h) (in kWh/100km)
25 0,72
50 2,87
75 6,46
100 11,49
125 17,95
150 25,85
175 35,18
Der Verbrauch zum Überwinden des Luft-Widerstandes steigt mit der Geschwindigkeit im Quadrat:
doppelte Geschwindigkeit => vierfacher Verbrauch !
dreifache Geschwindigkeit => neunfacher Verbrauch !
Zu beachten ist zusätzlich, dass Gegenwind zur gefahrenen Geschwindigkeit addiert (und Rückenwind entsprechend abgezogen) wird.
Das Berechnen des Luft-Widerstandes eines Gespannes ist nicht korrekt möglich, da der Anhänger zum Teil im Windschatten des PKW fährt, was per Formel nicht einfach abgebildet werden kann. Zur Berücksichtigung des Windschattens ziehen wir 80% der Stirnfläche des KFZ von der Stirnfläche des Anhängers ab. Für einen Standard-Wohnwagen (2,3m Breite, 2,5m Höhe) ergibt sich dann eine zu berücksichtigende Stirnfläche von 3,29 m², für unseren Klappi (2m Breite, 1,45m Höhe) 0,5 m². Als cw-Wert für den Anhänger verwenden wir 0,5 (ähnlich einem modernen LKW). Daraus ergibt sich folgende Verbrauchsgrafik.
die rote Linie zeigt den Verbrauch zum Überwinden des Roll-Widerstandes an (unabhängig von der Geschwindigkeit)
die gelbe Linie zeigt den Gesamt-Verbrauch zum Überwinden des Roll+Luft-Widerstandes eines Gespanns mit einem Standard-Wohnwagen
die grüne Linie zeigt den Gesamt-Verbrauch unseres Gespanns mit dem Klapp-Wohnwagen
(ein gewaltiger Unterschied, ob man einen Standard-Wohnwagen oder unseren Klappi zieht):
Einsparen beim Luft-Widerstand
- kleinen, aerodynamischen Wohnwagen kaufen (weniger ist mehr ). Ideal ist ein Klappwohnwagen.
- Verzicht auf zusätzliche Anbauten (z.B.: Dachträger, SAT-Schüssel, Fahrradständer usw.)
- geringere Geschwindigkeit (besonders bei Gegenwind)
- Ein weiteres Einsparpotential ist eine möglichst gleichmäßige Geschwindigkeit. Werden z.B.: eine Strecke von 100 km mit dem Solowagen mit konstant 100 km/h in einer Stunde gefahren, so ist das sparsamer, als wenn die gleichen 100 km Strecke zur Hälfte mit 75 km/h und die andere Hälfte mit 125 km/h gefahren werden. Man erreicht das Ziel dann ebenfalls nach einer Stunde, hat aber einen ca. 3,5% höheren Verbrauch.
Trägheit (Beschleunigen und Bremsen)
Fährt ein Fahrzeug der Masse m mit der Geschwindigkeit v, so hat es eine kinetische Energie Ek
Ek = ½ * m * v²
Ein Gespann der Masse 3.000 kg hat bei einer Geschwindigkeit von 50 km/h eine kinetische Energie Ek50 von ½ * 3.000 kg * (50.000 m / 3.600 s)² = 289.352 kg*m²/s² = 289,4 kJ = 0,08 kWh (1 kJ = 1/3600 kWh)
Das gleiche Gespann hat bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h eine kinetische Energie
Ek100 von 1.157,4 kJ = 0,32 kWh
=> Beschleunigt man das 3.000 kg Gespann vom Stand auf 100 km/h, so benötigt man hierfür wegen des Wirkungsgrades von 80% 0,4 kWh Energie aus dem Akku, unabhängig davon, ob man zügig oder langsam beschleunigt.
Diese Beschleunigungsenergie erklärt auch, warum der Bordcomputer des KFZ kurz nach dem Losfahren einen sehr hohen Durchschnittsverbrauch anzeigt. Angenommen man fährt konstant mit 100 km/h bei einem angenommen Durchschnittsverbrauch von 30 kWh/100 km, so sind das 0,5 kWh Energieverbrauch je Minute. In der ersten Minute addiert sich hierzu die Beschleunigungsernergie von 0,4 kWh und der Bordcomputer zeigt folglich einen Durchschnittsverbrauch von 54 kWh/100km (0,9 * 60) an. In der zweiten Minute werden dann 42 kWh/100km (1,4 * 30) angezeigt und nach insgesamt 60 Minuten sind es dann 30,4 kWh/100 km.
Bremst man am Ende der Fahrt auf den Stand ab, so entspricht dies einer negativen Beschleunigung. Die anfänglich benötigte Energie von 0,32 kWh wird wieder frei. Bei einem Verbrenner wird diese Energie in den Bremsen in Wärme umgewandelt. Beim E-Auto kann durch Rekuperieren (das Abbremsen erfolgt nicht über die Bremsen, sondern über den Antriebsmotor) wieder in elektrische Energie umgewandelt werden, welche den Akku lädt. Leider hat das Rekuperieren einen schlechten Wirkungsgrad, so dass nur ca. 60% der Bewegungsenergie in den Akku zurückgeführt werden kann (beim Gespann noch weniger, da die Auflaufbremse des Anhängers die Energie immer in Wärme umwandelt).
Von den zum Beschleunigen aufgewendeten 0,4 kWh werden nur ca. 0,19 kWh (0,32 * 60%) zurückgewonnen.
Einsparen beim Beschleunigen / Bremsen
- konstante Fahrt (wenig Beschleunigen)
- Rekuperieren statt Bremsen
- wenig Bremsen bzw. Rekuperieren (wer bremst - verliert). Viele Bremsvorgänge können durch vorausschauende Fahrweise minimiert werden. Statt Bremsen bzw. Rekuperieren ist es sinnvoller die Bewegungsenergie zum Überwinden von Roll- und Luft-Widerstand zu verwenden (ausrollen lassen = „segeln“). In vielen E-Autos kann deshalb die sonst sinnvolle Rekuperation auch temporär ausgeschaltet werden (bei manchen Verbrennern kann ebenfalls „segeln“ statt Motorbremse eingestellt werden).
- geringeres Gewicht hilft sparen (wie beim Roll-Widerstand).
Potentielle Energie
Fährt ein Fahrzeug bergauf, so muss dessen Gewicht angehoben werden. Hierzu benötigt man die Energie Pe
Pe = m * g * h (h = Höhe in m, um die die Masse m angehoben wird).
Fährt man mit dem 3.000 kg Gespann z.B.: von Innsbruck (Höhe 575m) zum Brennerpass (Höhe 1.370m) so benötigt man eine zusätzliche Potentielle Energie von 8,12 kWh zum Überwinden der 795m Höhendifferenz (unabhängig davon, ob man langsam oder schnell hinauf fährt).
1,02 kWh je 100m Höhendifferenz beim 3.000kg Gespann
Benötigt ein Gespann auf der Ebene z.B.: 30 kWh/100 km, so sind das für die 40km zum Brenner 12 kWh (Roll+Luft-Widerstand) zzgl. der 8,12 kWh für das Bergauf. Als Durchschnittsverbrauch zeigt der Bordcomputer dann 50,3 kWh/100km an.
Bergab wird die Potentielle Energie wieder freigegeben (vergleichbar dem Bremsen). Die Potentielle Energie wird zum Überwinden von Roll- und Luft-Widerstand verwendet und verringert dadurch den Verbrauch. Geht es steiler bergab (mehr als ca. 4%), wird mehr Potentielle Energie frei, als Roll- und Luft-Widerstand benötigt und das KFZ beschleunigt, oder muss gebremst werden.
Einsparen am Berg
- bei größerem Gefälle (> ca. 4% Gefälle) macht es Sinn, vor der Bergab-Fahrt die Geschwindigkeit etwas zu reduzieren, damit das KFZ dann „segelnd“ schneller werden kann, ohne die Höchstgeschwindigkeit zu überschreiten
(Bitte dabei beachten, dass beim „segeln“, ohne Zug oder Druck auf die Anhängerkupplung, der instabilste Gespann-Zustand vorliegt und es somit leicht zum „Schlingern“ des Anhängers kommen kann). - Ein geringeres Gewicht hilft beim Sparen (wie beim Roll-Widerstand).
sonstige Einflüsse
Den größten Einfluss auf den Energieverbrauch hat beim E-Auto neben dem Gegenwind (siehe Luft-Widerstand) die Außentemperatur.
Die ideale Temperatur liegt bei ca. 20° - 25°. Wird es kälter, benötigt man Energie zum Heizen. Anders als beim Verbrenner, kann ein E-Auto keine Abwärme vom Motor zum Heizen verwenden, so dass mit Energie aus dem Akku geheizt werden muss (Je kälter, desto mehr).
Zudem nutzen viele E-Autos die Heizung auch zum Temperieren des Akkus, da kalte Akkus weniger Leistung haben. Auch der Luft-Widerstand wird bei Kälte größer, da die Dichte der Luft zunimmt.
Regen erhöht den Roll- und Luft-Widerstand
Auch das Vorkonditionieren des Akkus (vor dem Schnell-Laden) kostet Energie.
Einsparen beim Heizen / Kühlen
- Bereits beim Kauf des KFZ kann man darauf achten, dass das KFZ eine Wärmepumpe hat (spart ca. 2/3 der Energie, die zum Heizen benötigt wird).
- Zudem macht es Sinn, die Innenraum-Temperatur bei Kälte abzusenken und lieber die Sitzheizung zu verwenden
- Bei kurzen Fahrten kann man ggf. komplett auf die Klimaanlage verzichten (lieber Sitzheizung oder Sitzkühlung verwenden).