P3 Charging Index: Vergleich der Schnellladefähigkeit verschiedener Elektrofahrzeuge aus Nutzerperspektive -

P3 Charging Index

Vergleich der Schnellladefähigkeit verschiedener Elektrofahrzeuge aus Nutzerperspektive

EXPERTEN

MARKUS HACKMANN
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Expertise Electric Mobility

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CHRISTIAN GEHRING
Senior Consultant /
Expertise Charging Technology

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P3 CHARGING INDEX

Vergleich der Schnellladefähigkeit verschiedener Elektrofahrzeuge aus Nutzerperspektive

10. Januar, 2020 | M. Hackmann | C. Gehring

Die neue Generation langstreckentauglicher Elektrofahrzeuge kommt mit einer Möglichkeit zum ultraschnellen Laden (mehr als 100 kW Ladeleistung) auf den Markt. Der Wettbewerbsvergleich verschiedener E-Autos untereinander wird dabei oft vereinfacht über die „maximale Ladeleistung“ in Kilowatt dargestellt. Im Folgenden zeigen wir, dass dieser Wert alleine jedoch wenig Aussagekraft hat, um eine reale Ladegeschwindigkeit von E-Autos zu bewerten. In der realen Nutzung ist vielmehr die Zeit, mit der echte Reichweite (oder Kilometer) nachgeladen werden können, die entscheidende Leistungsgröße, um E-Autos miteinander vergleichen zu können. P3 hat dazu den sog. „Charging Index“ entwickelt, der einen nutzungsbezogenen echten Vergleich der Ladeleistung von Elektroautos ermöglicht.

Ladeleistung ist kein ausreichender Indikator für die Ladeperformance von Elektrofahrzeugen

Die maximale Ladeleistung (in Kilowatt) von E-Autos kann nur unter idealen Bedingungen erreicht werden und bedingt, dass das Fahrzeug zudem u.a. einen meist sehr niedrigen Batteriefüllstand aufweist. Um diesen Umstand zu berücksichtigen wird in vielen Berichten und Vergleichen mittlerweile auch die durchschnittliche Ladeleistung in einem festgelegten Ladebereich der Batterie angeben. Dieser „ideale“ Ladebereich, oder auch „State of Charge (SoC)“ genannt, beträgt meist zwischen 20-80 % der gesamten Batteriekapazität. Die untere Schranke resultiert aus dem Fahrverhalten der Nutzer, da diese noch ein Gefühl für die verbleibende Kapazität ihres Fahrzeugs entwickeln und ein Liegenbleiben durch früheres Aufladen vermeiden wollen. Sobald man bei den meisten Fahrzeugen eine Batteriefüllung von 80 % erreicht hat, wird die Ladeleistung zum Schutz der Batterie meist stark zurückgefahren, sodass ein weiteres Aufladen sehr viel Zeit in Anspruch nimmt.

Maximale und durchschnittliche Ladeleistung der E-Autos im Vergleich (kW)

Der Vergleich der Ladeleistung der unterschiedlichen Fahrzeuge zeigt, dass zudem die jeweils möglichen maximalen Ladeleistungen nur für einige Minuten während des Ladevorgangs erreicht werden – auch hier variiert die fahrzeugspezifische Performance. Daher ist die Betrachtung der durchschnittlichen Ladeleistung in einem „Ladefenster“ von 20-80 % SoC schon deutlich repräsentativer, um die Ladegeschwindigkeit der Fahrzeuge miteinander zu vergleichen. Das macht auch der konkrete Vergleich ausgewählter Fahrzeuge deutlich:

Maximum and average charging performance of electric vehicles in comparison

Der Porsche Taycan mit 270 kW maximaler Ladeleistung (Herstellerangabe) erreicht im Ladefenster eine durchschnittliche Ladeleistung von 224 kW und liegt somit noch deutlich vor den anderen Fahrzeugen. Der Audi e-tron mit 155 kW maximaler Ladeleistung kann diese allerdings nahezu über den betrachteten Zeitraum halten und erreicht im Durchschnitt eine Ladeleistung von 149 kW. Das Tesla Model 3 hingegen wird vom Hersteller mit einer maximalen Ladeleistung von etwa 250 kW an einem Supercharger Version 3 angegeben, erreicht jedoch im Schnitt nur eine Ladeleistung von 128 kW, da das Fahrzeug über den Ladevorgang im gesamten Testfeld die schnellste Absenkung der Ladeleistung aufweist.

Aus Kundenperspektive müssen auch Verbrauch und Ladedauer in die Bewertung einfließen

Allerdings zeigt sich aus Kundenperspektive ein anderes Bild, denn ein typischer, realer Ladevorgang heute orientiert sich für den E-Auto Fahrer im Wesentlichen an zwei wichtigen Fragestellungen:

Welche Reichweite wird benötigt, um zum nächsten Zwischenstopp/ Ziel zu kommen?
Wie lange dauert der Ladevorgang, um diese Reichweite nachzuladen?

Die zweite Fragestellung bringt eine wichtige weitere Kenngröße in die Betrachtung ein, die in vielen Vergleichen/ Tests wenig bis gar nicht berücksichtigt wurde: Der reale Verbrauch des E-Autos, der einen unmittelbaren Einfluss auf die nachgeladene Reichweite hat. Denn die nachgeladene Energiemenge reicht je nach Verbrauch des Fahrzeugs für eine gewisse Kilometerleistung aus. Die direkte Einbeziehung des Verbrauchs führt dazu, dass deutlich realistischere und „use case“-gerechtere Vergleiche möglich werden.

Verbrauchswerte der Fahrzeuge nach WLTP und ADAC Ecotest (kWh/100km)

Um möglichst realitätsnahe Verbräuche der einzelnen E-Autos in die Kalkulation des P3 Charging Index einfließen zu lassen, wurden den jeweiligen WLTP Verbräuchen Zuschläge u.a. auf Basis des ADAC Ecotests hinzugerechnet. Mithilfe des Verbrauchs und der Ladekurven der Fahrzeuge lassen sich nun die nachgeladenen Kilometer über die benötigte Zeit zum Nachladen abbilden. Dies ermöglicht zwar bereits eine genauere Bewertung des Ladeverhaltens der Fahrzeuge, ist aber noch nicht hinreichend, um ohne Normierung die E-Autos direkt miteinander vergleichen zu können.

Consumption values of the vehicles according to WLTP and ADAC Ecotest [kWh/100km]

Mit dem P3 Charging Index wird eine einheitliche Vergleichsbasis geschaffen

Der P3 Charging Index setzt eine Normierung. Der P3 Charging Index als Quotient aus real nachgeladener Reichweite in einem Zeitfenster von 20 Minuten zu einem Zielwert von 300 km nachgeladener Reichweite definiert die Ladegeschwindigkeit der Fahrzeuge und führt zu einer deutlich höheren Vergleichbarkeit und damit zur mehr Transparenz in Bezug zur echten Alltagstauglichkeit der E-Autos auf der Langstrecke.

𝑃3 𝐶ℎ𝑎𝑟𝑔𝑖𝑛𝑔 𝐼𝑛𝑑𝑒𝑥=Real nachgeladene Reichweite in 20 Minuten¹
300 𝑘𝑚

Führt man das Ladeverhalten der Fahrzeuge mit den realitätsnahen Verbrauchswerten zusammen und normiert dieses Ladeverhalten, ergeben sich Vergleichswerte für die jeweiligen Fahrzeuge. Dieser Vergleichswert soll gleichermaßen repräsentativ für eine uneingeschränkte Langstreckentauglichkeit der Fahrzeuge stehen. Sollte ein E-Auto den P3 Charging Index von 1,0 erreichen, so würde in der Praxis dieses Auto realitätsnah eine Fahrstrecke von 300 km in nur 20 Minuten laden können. In der Praxis könnte man ein solches Fahrzeug quasi mit nur einem einzigen Ladestopp von 20 Minuten eine Strecke von bis zu 600 km fahren (bei nahezu vollgeladener Batterie bei Fahrtbeginn). Diese Form der Normierung ist auch deshalb sehr praxisnah, weil jeder typische Langstreckenfahrer zumindest alle 250-300 km ohnehin eine kurze Pause machen würde.

¹ Ladevorgang beginnend bei 20 % SoC

Nachgeladene Reichweiten (km) mit Einführung des P3 Charging Index

Keines der derzeit im Markt verfügbaren E-Autos erreicht den Idealwert 1,0. Immerhin liegen die Top 3 Fahrzeuge bereits auf sehr hohen Werten von größer 65% des maximalen Langstreckennutzwertes. In der Praxis bedeutet dies, dass auf der Langstrecke im Einzelfall der E-Auto Fahrer den einen oder anderen zusätzlichen Ladestopp einkalkulieren muss. Deutlich zu erkennen ist, dass die neueren Fahrzeuge deutscher Hersteller sich vermutlich weit oben im Feld einsortieren werden2. E-Autos der ersten Generationen sind aufgrund der geringeren Ladeleistungen und geringerer (Verbrauchs-) Effizienz im unteren Feld zu finden.

Um die vollständige Transparenz sicherzustellen sind die nachgeladenen Reichweiten für 10 und 30 Minuten auch dargestellt.

² Herstellerangaben teils unvollständig, daher um Expertenschätzungen ergänzt

Nächste Schritte

In regelmäßigen Updates werden wir neue Fahrzeuge in dem P3 Charging Index veröffentlichen und auch Updates von bereits eingeführten Fahrzeugen vornehmen. So wird in der nächsten Veröffentlichung neben den realen Werten des Porsche Taycan auch sicherlich ein Update des Tesla Model 3 verfügbar sein. Außerdem sind Fahrzeuge wie der Peugeot e208 oder der Opel Corsa-e bis dahin messtechnisch erfasst und werden mit dem entsprechendem Index bewertet sein. Mithilfe des P3 Charging Index wollten wir zunächst eine Transparenz und Nachvollziehbarkeit in einem elektrischen Fahrzeugmarkt erzeugen, der in der Diskussion der Schnellladefähigkeit heute noch deutlich zu intransparent ist.

Da nicht jedes elektrische Fahrzeug in Zukunft mit dem Anspruch in den Markt gebracht wird auch langstrecktauglich zu sein und somit einen anderen Kunden Use Case bedient, werden wir den Index auf weitere Fahrzeugsegmente erweitern. Außerdem werden klassische Fahrzeugsegmente getrennt, sobald eine entsprechend vergleichbare Anzahl von Fahrzeugen existiert – so soll vermieden werden, dass sich die Kompaktklasse mit dem Sportsegment vergleichen muss. Wir arbeiten jetzt schon daran, dass wir eher auf den städtischen Bereich fokussierte Fahrzeuge an anderen Zielgrößten vergleichen, aber mindestens die gleiche Transparenz und Nachvollziehbarkeit bieten wollen.

FAZIT

Der P3 Charging Index macht die echte und praxisnahe Ladeperformance der Elektroautos vergleichbar. Er berücksichtigt die maximale oder durchschnittliche Ladeleistung der Fahrzeuge als Kenngröße, paart sie mit der Gesamteffizienz des jeweiligen Fahrzeugs und normiert diese Kennzahlen auf einen praxis- und fahrernahen Nutzungsfall.

Der P3 Charging Index stellt auch gleichzeitig einen Anspruch an die Entwicklung von Elektrofahrzeugen:

In Zukunft sollte bei der Entwicklung der Fahrzeuge ein entsprechender Mix aus Ladeleistung und Effizienz des Fahrzeugs in den Fokus gestellt werden, denn nur beide Parameter in Summe definieren das Ladeerlebnis des Kunden!