Wie viel Hitze vertragen Batteriezellen? 02.08.2019, 15:14 Uhr

Geht mein E-Auto bei Rekordtemperaturen eigentlich in Flammen auf?

Wer kennt es nicht: Bei einer sehr hohen Außentemperatur wird es im Auto brütend heiß. Wer keine Klimaanlage im Fahrzeug hat, ist diesen Sommer bereits einige Male förmlich bei der Fahrt “zerflossen”. Fahrer eines E-Autos haben sich bei der Hitzewelle nicht umsonst gefragt: Hält die Batterie oder geht mein elektrisches Modell bald in Flammen auf? Zu hohe Temperaturen schaden nämlich der Batterie. Wir haben bei Experten nachgefragt, wie sich Rekordtemperaturen auf E-Autos auswirken. Alles nur Hysterie?

Sonne am orangenen Himmel

Der Sommer 2019 hat uns schon einige Hitzewellen beschert.

Foto: panthermedia.net/titoOnz

Erst kürzlich ist in Ratingen ein Tesla Model S vollständig ausgebrannt. Ein lauter Knall war in der Umgebung eines Parkplatzes zu hören. Der dort geparkte Tesla brannte, ein technischer Defekt kann nicht ausgeschlossen werden. Solche Szenarien wünscht sich kein Autofahrer. Bei bisherigen Schadensfällen dieser Art brannte häufig der Akku. Jedoch kann man bei diesem Fall wirklich von einem Sonderfall sprechen. Seit 2013 hat der US-Konzern 500.000 Autos produziert. Davon haben 13 Tesla Modelle gebrannt.

Akkus müssen im Sommer gekühlt werden. Hohe Temperaturen wirken sich negativ auf die im E-Auto eingesetzten Lithium-Ionen-Batterien aus. Wie klappt das beim E-Auto? Die Akkuzelle im Elektroauto besteht aus Aluminium, Lithium, Kobalt, Nickel, Graphit und Kupfer. Der Akku hat zweierlei Herausforderungen: Zum einen sinkt die Leistung, wenn es zu kalt draußen ist, zum anderen können Schäden entstehen, wenn es zu heiß ist. Chemische Bindungen lösen sich auf; irreparable Schäden sind die Folge.

Bei Rekordhitze reduziert sich die Lebensdauer der Batteriezellen

Standardisiert sind Lithium-Ionen-Batteriezellen in einem E-Auto verbaut. Das empfohlene Temperaturfenster beträgt circa 15 bis 35 Grad Celsius. Bei niedrigen Temperaturen sinkt die Leistung; der elektrische Widerstand der Batterie steigt an. Dies führt zu einer verringerten Reichweite des Autos. Bei Temperaturen oberhalb von 35 Grad reduziert sich hingegen die Lebensdauer der Batterien, gibt Boris Schilder von der Frankfurt University of Applied Sciences an. Eine Lösung seien Thermomanagement-Systeme, die sowohl kühlen als auch heizen können. Doch nicht jedes E-Auto hat das System an Bord.

Thermomanagement-System als Lösungsansatz

Das System sorgt in Elektroautos dafür, dass die Batterietemperatur im oben genannten Temperaturfenster gehalten wird. Schilder weiß, dass Batterietemperaturen erst im Bereich ab circa 130 Grad Celsius wirklich sicherheitskritisch werden. Der Professor für Thermodynamik und Strömungslehre war früher bei Opel für die Entwicklung von Thermomanagement-Systemen für Batterien von Elektroautos zuständig. „Bei einer Temperatur ab 130 Grad können Kurzschlüsse und chemische Reaktionen auftreten und Brände auslösen”, sagt er. Des Weiteren gibt er Entwarnung: Fahrende Elektroautos gehen aufgrund hoher Außentemperaturen nicht in Flammen auf, da das eingebaute Thermomanagement-System dafür sorge, dass die Batterietemperatur im oben genannten Bereich bleibt. Bei gewissen Herstellern arbeitet das System auch bei geparkten Fahrzeugen. Hierbei handelt es sich aber um eine Funktion zur Verlängerung der Lebensdauer der Batterie – nicht um einen sicherheitsrelevanten Schutzmechanismus.

Doch was ist, wenn das E-Auto kein Thermomanagement-System integriert hat? Oder das System versagt? Auch darauf weiß Schilder eine Antwort. In diesem Fall greift in der Regel eine Temperaturüberwachung. Die Batterie schaltet sich dann automatisch ab, bevor sicherheitskritische Temperaturen erreicht werden. In den meisten Fällen werden Brände bei Elektroautos durch Unfälle, fehlerhafte Batteriezellen, Elektronik- oder Software-Fehler verursacht. So könnte es also auch beim brennenden Tesla in Ratingen gewesen sein.

Hohe Außentemperatur führt zur Reduktion der Lebensdauer

Durch eine hohe Umgebungstemperatur wird die Sicherheit bei der Fahrt mit einem Elektroauto zwar nicht beeinträchtigt, dennoch führt sie zu einer Reduktion der Batterielebensdauer und der Reichweite des Fahrzeugs. Der Energieverbrauch des Thermomanagement-Systems sowie einer integrierten Klimaanlage kann durch Temperaturen von 40 Grad und mehr gegenüber moderaten Temperaturen von 20 Grad um bis zu 50 % reduziert werden, so Schilder. Die Antwort auf die Frage, ob Ihr E-Auto bei starker Hitze in Flammen aufgeht, ist also: Nein, aber das kostet – und zwar die wertvolle Reichweite.

Cool bleiben bei der nächsten Hitzewelle

Die nächsten Rekordtemperaturen lassen sicher nicht lange auf sich warten. Wer bereits ein E-Auto hat, kann also “cool bleiben”. Das Elektrofahrzeug vorzukühlen, ist dennoch eine gute Idee. Steht das Fahrzeug an einer Ladesäule, kann der Innenraum durch eine Vorklimatisierung auf eine angenehme Temperatur heruntergekühlt werden, ohne die Reichweite zu minimieren. Allseits gute Fahrt!

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