Sie stehen an der roten Ampel und der Fahrer neben Ihnen lässt seinen Motor aufheulen. Sie müssen innerlich schmunzeln, denn er scheint nicht zu bemerken, dass Sie in einem Tesla Model S sitzen (oder er glaubt, ein Elektrofahrzeug [EV] sei ein Leistungsnachteil). Die Ampel springt auf Grün, Sie treten das Pedal voll durch und lassen ihn im Rückspiegel verschwinden. Ciao!
Der Kern dieser Geschichte ist: Wenn es darum geht, so schnell wie möglich von null auf 100 km/h zu beschleunigen, ist ein Elektroauto die erste Wahl. Überrascht? Das war der Fahrer an der Ampel in diesem kleinen Gedankenexperiment ebenfalls. Dennoch können Verbrenner bei der Höchstgeschwindigkeit immer noch die Nase vorn haben. Was ist also der entscheidende Unterschied zwischen den beiden Antriebskonzepten? In erster Linie das Getriebe – oder eben dessen Fehlen.
„Quick“ vs. „Fast“: Beschleunigung vs. Geschwindigkeit
Zunächst eine begriffliche Unterscheidung aus dem Rennsport: „Quick“ (spritzig) bezieht sich darauf, wie kurz die Zeit ist, um von Punkt A nach Punkt B zu gelangen, während „Fast“ (schnell) die maximale Endgeschwindigkeit eines Fahrzeugs beschreibt. Im Drag Racing beispielsweise ist das „schnellere“ Fahrzeug jenes, das über die Distanz die höhere Endgeschwindigkeit erreicht, aber das „spritzigere“ Fahrzeug überquert zuerst die Ziellinie.
Elektroautos können spritziger sein als Verbrenner, erreichen aber oft nicht dieselben Spitzenwerte bei der Höchstgeschwindigkeit. Unser Szenario mit dem Sprint auf 100 km/h ist hierfür ein perfektes Beispiel. Benzinbetriebene Fahrzeuge haben einen Performance-Vorteil, wenn hohe Geschwindigkeiten über längere Zeiträume aufrechterhalten werden müssen.
In einem Artikel von Fortune kam der ehemalige Tesla-Ingenieur Dustin Grace zu Wort, der eine fundierte Analyse lieferte: Elektrofahrzeuge generieren ein wesentlich höheres Drehmoment als Verbrenner, was entscheidend ist, da das Drehmoment die eigentliche Antriebskraft darstellt, die das Fahrzeug nach vorne schiebt. Darüber hinaus entfällt bei vielen modernen Elektroauto-Designs die Notwendigkeit eines traditionellen Getriebes. Die Energie fließt direkt an die Räder, was eine sofortige Beschleunigung ermöglicht und EVs beim Start überlegen macht.
In einem Verbrenner muss der Motor die Kraft erst über das Getriebe an die Räder leiten (die Komponenten, die zusammen als „Antriebsstrang“ oder „Powertrain“ bezeichnet werden). Dieser Prozess dauert länger und kostet wertvolle Millisekunden beim Sprint auf 100 km/h. Zudem geht ein Teil der vom Motor erzeugten Leistung – in der Regel etwa 15 Prozent – durch Reibungsverluste im Antriebsstrang verloren, sogenannte „Drivetrain Losses“.
Effizienz bedeutet Leistung
Vergleicht man ein Elektroauto und einen Verbrenner mit der gleichen PS-Zahl, kann das Elektroauto einen weitaus größeren Teil dieser Leistung effektiv nutzen. Das liegt daran, dass EVs weniger bewegliche Teile haben und somit effizienter arbeiten. (Effizienz bezieht sich hier nicht nur auf den Energieverbrauch, sondern beeinflusst auch die Geschwindigkeit und Agilität des Fahrzeugs.) Dies macht Elektroautos zudem langfristig kostengünstiger, da die Wartungskosten für den Motor sinken.
Das sofort verfügbare Drehmoment und der vereinfachte Antriebsstrang sind die zwei Faktoren, die es einem Elektrofahrzeug ermöglichen, aus dem Stand wesentlich schneller zu beschleunigen als ein Verbrenner mit vergleichbaren Leistungsdaten. So erreichen Tesla und andere elektrische Hypercars Beschleunigungswerte von null auf 100 km/h in nur zwei oder drei Sekunden.
Tesla gibt oft keine offiziellen PS-Werte an, aber das Magazin Road and Track nutzte einen Prüfstand (Dynamometer), um ein High-End-Modell S P100D (2017) mit dem „Ludicrous Speed“-Upgrade zu testen. Dabei wurde eine Leistung von 588 PS an den Rädern gemessen (was wiederum geringer ist als die Leistung, die direkt am Motor gemessen würde).
Als Motor Trend den Tesla Model S P100D im Jahr 2017 testete, hatte das Magazin noch nie einen Sprint auf 100 km/h in weniger als 2,3 Sekunden erlebt. Der Tesla schaffte es in 2,275 Sekunden, was ihn zum Zeitpunkt der Veröffentlichung zum schnellsten Serienfahrzeug der Welt machte. Wie Frank Markus von Motor Trend jedoch erläuterte, würden drei benzinbetriebene Supercars wie der Ferrari LaFerrari, der Porsche 918 oder der McLaren P1 den Tesla in einem längeren Rennen innerhalb weniger Sekunden einholen und überholen.
Falls Ferrari oder McLaren Ihr Budget übersteigen: Ein Verbrenner wie der 2019er Dodge Challenger SRT Hellcat mit seinem 840 PS starken, komprimierten 6,2-Liter-V8-Motor glänzt mit einer Höchstgeschwindigkeit von 326,6 km/h und einem Sprint auf 100 km/h in 3,4 Sekunden.
Der Nachteil beim Getriebe
Bei der Beschleunigung aus dem Stand haben Elektroautos derzeit einen massiven Vorteil. Die EV-Industrie erkennt jedoch, dass diese Performance auch bei hohen Geschwindigkeiten aufrechterhalten werden muss, was uns zurück zum Thema Getriebe führt.
Trotz der Begeisterung für die Effizienz durch den Verzicht auf ein traditionelles Getriebe arbeiten einige Ingenieure an neuen Getriebedesigns, die speziell für Elektroautos entwickelt wurden. Der Grund: Das Fehlen eines mehrstufigen Getriebes begrenzt die Höchstgeschwindigkeit der EVs.
Ein gut konzipiertes Getriebe für EVs würde als Vermittler fungieren, um sowohl die Leistungsabgabe als auch die Batteriereichweite besser zu steuern. Dies würde es ermöglichen, über längere Zeiträume höhere Geschwindigkeiten zu fahren, ohne übermäßig viel Energie zu verschwenden. In der Regel liegt die Reichweite von Elektroautos bei etwa 400 bis 500 Kilometern, aber ein fortschrittliches Getriebedesign könnte dazu beitragen, diese Reichweite zu optimieren. Der Schlüssel liegt in der Einfachheit: Das Getriebe soll nur so weit eingreifen, dass das Auto bei hohen Geschwindigkeiten genauso effizient ist wie bei niedrigen.
Laut „The Drive“ gibt es Anzeichen dafür, dass Tesla an einem neuen Elektro-Getriebe arbeitet, was durch die prognostizierte Beschleunigung von null auf 100 km/h in 1,9 Sekunden für den kommenden Tesla Roadster gestützt wird. Bis dahin müssen wir uns jedoch mit den 2,3 Sekunden des Model S begnügen.
Ein Elektroauto liefert unabhängig von der Geschwindigkeit das gleiche Drehmoment, während Verbrenner eine sogenannte Drehmomentkurve haben – einen spezifischen Bereich der Motordrehzahl, in dem das maximale Drehmoment erzeugt wird. Genau wie ein Verbrenner nicht immer jede seiner spezifizierten PS-Einheiten nutzen kann, ist auch ein EV die meiste Zeit nicht in der Lage, sein gesamtes Drehmoment voll auszuschöpfen.
