P3 Charging Index – Report 12/19

P3 Charging Index – Report 12/19

Die neue Generation langstreckentauglicher Elektrofahrzeuge kommt mit der Möglichkeit des ultraschnellen Ladens (mehr als 100 kW Ladeleistung) auf den Markt.

Der Wettbewerbsvergleich verschiedener Elektrofahrzeuge wird in diesem Zusammenhang häufig durch die Angabe der “maximalen Ladekapazität” vereinfacht. Im Folgenden wird gezeigt, dass dieser Wert allein wenig Aussagekraft für die Bewertung einer realen Ladegeschwindigkeit von Elektrofahrzeugen hat.

Im realen Einsatz ist die Zeit, mit der die tatsächliche Reichweite (bzw. Kilometer) wieder aufgeladen werden kann, der entscheidende Leistungsparameter für den Vergleich von Elektrofahrzeugen. Zu diesem Zweck hat P3 den “Charging Index” entwickelt, der einen realen Vergleich der Ladeleistung von Elektrofahrzeugen auf einer nutzungsbezogenen Basis ermöglicht.

Die Ladekapazität ist kein ausreichender Indikator für die Ladeleistung von Elektrofahrzeugen

Die maximale Ladeleistung (in Kilowatt) von Elektrofahrzeugen kann nur unter idealen Bedingungen erreicht werden und setzt unter anderem voraus, dass das Fahrzeug in der Regel auch einen sehr niedrigen Batteriestand hat. Um dem Rechnung zu tragen, wird in vielen Berichten und Vergleichen inzwischen auch die durchschnittliche Ladeleistung in einem definierten Ladebereich der Batterie angegeben. Dieser “ideale” Ladebereich, der “State of Charge (SoC)”, liegt meist zwischen 20-80 % der gesamten Batteriekapazität. Die untere Grenze ergibt sich aus dem Fahrverhalten der Nutzer, da sie ein Gefühl für die verbleibende Kapazität ihres Fahrzeugs entwickeln und vermeiden wollen, dass die Reichweite durch frühzeitiges Aufladen der Batterie aufgebraucht wird. Sobald die meisten Fahrzeuge 80 % der Batterieladung erreicht haben, wird die Ladekapazität in der Regel stark reduziert, um die Batterie zu schützen, so dass ein weiteres Aufladen viel Zeit in Anspruch nimmt.

Maximale und durchschnittliche Ladeleistung von Elektrofahrzeugen im Vergleich (kw)

Der Vergleich der Ladeleistung der verschiedenen Fahrzeuge zeigt zudem, dass die jeweils maximal mögliche Ladeleistung nur für wenige Minuten während des Ladevorgangs erreicht werden kann – auch hier variiert die spezifische Leistung der Fahrzeuge. Daher ist die durchschnittliche Ladeleistung in einem “Ladefenster” von 20-80 % SoC wesentlich repräsentativer, um die Ladegeschwindigkeit der Fahrzeuge miteinander zu vergleichen. Dies wird durch den konkreten Vergleich ausgewählter Fahrzeuge verdeutlicht:

Maximale und durchschnittliche Ladeleistung von Elektrofahrzeugen im Vergleich:

Der Porsche Taycan mit einer maximalen Ladeleistung von 270 kW (Herstellerangabe) erreicht im Ladefenster eine durchschnittliche Ladeleistung von 224 kW und liegt damit deutlich vor den anderen Fahrzeugen. Der Audi e-tron mit einer maximalen Ladeleistung von 155 kW hingegen hält diese Leistung fast über den gesamten Betrachtungszeitraum und erreicht eine durchschnittliche Ladeleistung von 149 kW. Das Tesla Model 3 hingegen wird vom Hersteller mit einer maximalen Ladeleistung von rund 250 kW an einem Supercharger Version 3 angegeben, erreicht aber nur eine Ladeleistung von 128 kW im Durchschnitt, da dieses Fahrzeug den schnellsten Abbau der Ladeleistung während des Ladevorgangs im gesamten Testfeld aufweist.

Auch Verbrauch und Ladedauer müssen bei der Bewertung aus Kundensicht berücksichtigt werden

Aus der Kundenperspektive ergibt sich jedoch ein anderes Bild, denn ein typischer, realer Ladevorgang orientiert sich heute im Wesentlichen an zwei wichtigen Fragen für den Elektrofahrzeugfahrer:

Welche Reichweite wird benötigt, um zum nächsten Halt oder Ziel zu gelangen?
Wie lange dauert der Ladevorgang, um diese Reichweite aufzuladen?

Die zweite Frage führt einen weiteren wichtigen Parameter in die Analyse ein, der in vielen Vergleichen oder Tests kaum berücksichtigt wird: den tatsächlichen Verbrauch des Elektrofahrzeugs, der einen direkten Einfluss auf die aufgeladene Reichweite hat. Denn die aufgeladene Energiemenge reicht je nach Verbrauch des Fahrzeugs für eine bestimmte Fahrleistung. Die direkte Einbeziehung des Verbrauchs führt zu einem wesentlich realistischeren und “Use Case”-Vergleich.

Verbrauchswerte der Fahrzeuge nach wltp und adac ecotest (kwh/100km)

Um möglichst realistische Verbrauchswerte der einzelnen Elektrofahrzeuge in die Berechnung des P3 Charging Index einfließen zu lassen, wurden zu den jeweiligen WLTP-Verbrauchswerten Zuschläge auf Basis des ADAC Ecotest addiert. Mit den Verbrauchs- und Ladekurven der Fahrzeuge können nun die aufgeladenen Kilometer über die Zeit des Aufladens dargestellt werden. Dies ermöglicht bereits eine genauere Beurteilung des Ladeverhaltens der Fahrzeuge, reicht aber für einen direkten Vergleich von Elektrofahrzeugen ohne Normung noch nicht aus.

Verbrauchswerte der Fahrzeuge nach WLTP und ADAC Ecotest [kWh/100km]

P3-Gebührenindex schafft einheitliche Vergleichsbasis

Der der P3 Charging Index setzt eine Standardisierung. Als Quotient aus tatsächlich aufgeladener Reichweite in einem Zeitraum von 20 Minuten zu einem Zielwert von 300 km aufgeladener Reichweite definiert der P3-Ladeindex die Ladegeschwindigkeit von Fahrzeugen und führt zu einer deutlich höheren Vergleichbarkeit und damit zu mehr Transparenz hinsichtlich der tatsächlichen Alltagstauglichkeit von Elektrofahrzeugen auf langen Strecken.

Kombiniert man das Ladeverhalten der Fahrzeuge mit den realistischen Verbrauchswerten und normiert dieses Ladeverhalten, erhält man Vergleichswerte für die jeweiligen Fahrzeuge. Dieser Vergleichswert sollte gleichermaßen repräsentativ für die uneingeschränkte Langstreckentauglichkeit von Fahrzeugen sein.

Erreicht ein Elektrofahrzeug den P3 Charging Index von 1,0, kann das Fahrzeug in der Praxis in nur 20 Minuten eine Reichweite von 300 km aufladen. Ein solches Fahrzeug könnte mit einem einzigen Ladestopp von 20 Minuten bis zu 600 km weit gefahren werden (wenn die Batterie beim Start voll geladen ist). Diese Form der Standardisierung ist auch sehr praktisch, da jeder typische Langstreckenfahrer ohnehin mindestens alle 250-300 km eine kurze Pause einlegen würde.

1 Der Ladevorgang beginnt bei 20 % SoC

Aufgeladene Reichweiten (km) bei Einführung des p3-Ladeindex

Keines der derzeit auf dem Markt befindlichen Elektrofahrzeuge erreicht den optimalen Wert von 1,0. Dennoch erreichen die Top-3-Fahrzeuge bereits hohe Werte von mehr als 65 % des maximalen Langstreckennutzungswertes. In der Praxis bedeutet dies, dass der Elektrofahrzeugfahrer im Einzelfall mit einem oder mehreren Ladestopps auf Langstreckenfahrten rechnen muss. Es ist deutlich zu erkennen, dass die neueren Fahrzeuge der deutschen Hersteller voraussichtlich weit oben im Feld einsortiert werden2. Elektrofahrzeuge der früheren Generationen sind aufgrund ihrer geringeren Ladekapazitäten und (Verbrauchs-)Effizienz im unteren Feld zu finden.

Um eine vollständige Transparenz zu gewährleisten, sind auch die nachgeladenen Reichweiten nach 10 und 30 Minuten dargestellt.

2 Herstellerangaben teilweise unvollständig, daher Ergänzung durch Expertenschätzungen

Vergleich der neu berechneten Reichweiten

Next steps

In regelmäßigen Updates werden wir neue Fahrzeuge im P3 Charging Index veröffentlichen und auch Updates von bereits vorgestellten Fahrzeugen vornehmen. So wird im nächsten Release neben den realen Werten des Porsche Taycan sicherlich auch ein Update des Tesla Model 3 verfügbar sein. Darüber hinaus werden Fahrzeuge wie der Peugeot e208 oder der Opel Corsa-e gemessen und bis dahin mit dem entsprechenden Index bewertet. Mit Hilfe des P3-Ladeindex wollten wir zunächst Transparenz und Nachvollziehbarkeit in einem Elektrofahrzeugmarkt schaffen, der heute noch viel zu undurchsichtig in der Diskussion um die Schnellladefähigkeit ist.

Da in Zukunft nicht jedes Elektrofahrzeug mit dem Anspruch auf den Markt kommen wird, langstreckentauglich zu sein und damit einen anderen Kunden-Nutzungsfall zu bedienen, werden wir den Index auf weitere Fahrzeugsegmente ausweiten. Außerdem werden klassische Fahrzeugsegmente getrennt, sobald eine entsprechend vergleichbare Anzahl von Fahrzeugen vorhanden ist – damit sich die Kompaktklasse nicht mit dem Sportsegment vergleichen muss. Wir arbeiten bereits daran, dass wir Fahrzeuge, die stärker auf den urbanen Raum ausgerichtet sind, mit anderen Zielgrößen vergleichen, wollen aber mindestens die gleiche Transparenz und Nachvollziehbarkeit bieten.

Fazit

Der P3 Charging Index ermöglicht den Vergleich von tatsächlichen und realistischen Ladeleistungen von Elektrofahrzeugen. Er betrachtet die maximale oder durchschnittliche Ladeleistung der Fahrzeuge als Kenngröße, kombiniert sie mit der Gesamteffizienz des jeweiligen Fahrzeugs und normiert diese Kennzahlen auf einen praxis- und fahrerbezogenen Anwendungsfall.

Der P3 Charging Index erhebt auch einen Anspruch an die Entwicklung von Elektrofahrzeugen: Die Entwicklung von Fahrzeugen sollte sich in Zukunft auf einen entsprechenden Mix zwischen Ladeleistung und Effizienz des Fahrzeugs konzentrieren, denn nur die Summe beider Parameter definiert das Ladeerlebnis des Kunden!

Autoren

Christian Daake

Markus Hackmann

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Simon Jung

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Die neue Generation langstreckentauglicher Elektrofahrzeuge kommt mit der Möglichkeit des ultraschnellen Ladens (mehr als 100 kW Ladeleistung) auf den Markt.

Der Wettbewerbsvergleich verschiedener Elektrofahrzeuge wird in diesem Zusammenhang häufig durch die Angabe der “maximalen Ladekapazität” vereinfacht. Im Folgenden wird gezeigt, dass dieser Wert allein wenig Aussagekraft für die Bewertung einer realen Ladegeschwindigkeit von Elektrofahrzeugen hat.

Im realen Einsatz ist die Zeit, mit der die tatsächliche Reichweite (bzw. Kilometer) wieder aufgeladen werden kann, der entscheidende Leistungsparameter für den Vergleich von Elektrofahrzeugen. Zu diesem Zweck hat P3 den “Charging Index” entwickelt, der einen realen Vergleich der Ladeleistung von Elektrofahrzeugen auf einer nutzungsbezogenen Basis ermöglicht.

Die Ladekapazität ist kein ausreichender Indikator für die Ladeleistung von Elektrofahrzeugen

Die maximale Ladeleistung (in Kilowatt) von Elektrofahrzeugen kann nur unter idealen Bedingungen erreicht werden und setzt unter anderem voraus, dass das Fahrzeug in der Regel auch einen sehr niedrigen Batteriestand hat. Um dem Rechnung zu tragen, wird in vielen Berichten und Vergleichen inzwischen auch die durchschnittliche Ladeleistung in einem definierten Ladebereich der Batterie angegeben. Dieser “ideale” Ladebereich, der “State of Charge (SoC)”, liegt meist zwischen 20-80 % der gesamten Batteriekapazität. Die untere Grenze ergibt sich aus dem Fahrverhalten der Nutzer, da sie ein Gefühl für die verbleibende Kapazität ihres Fahrzeugs entwickeln und vermeiden wollen, dass die Reichweite durch frühzeitiges Aufladen der Batterie aufgebraucht wird. Sobald die meisten Fahrzeuge 80 % der Batterieladung erreicht haben, wird die Ladekapazität in der Regel stark reduziert, um die Batterie zu schützen, so dass ein weiteres Aufladen viel Zeit in Anspruch nimmt.

Maximale und durchschnittliche Ladeleistung von Elektrofahrzeugen im Vergleich (kw)

Der Vergleich der Ladeleistung der verschiedenen Fahrzeuge zeigt zudem, dass die jeweils maximal mögliche Ladeleistung nur für wenige Minuten während des Ladevorgangs erreicht werden kann – auch hier variiert die spezifische Leistung der Fahrzeuge. Daher ist die durchschnittliche Ladeleistung in einem “Ladefenster” von 20-80 % SoC wesentlich repräsentativer, um die Ladegeschwindigkeit der Fahrzeuge miteinander zu vergleichen. Dies wird durch den konkreten Vergleich ausgewählter Fahrzeuge verdeutlicht:

Maximale und durchschnittliche Ladeleistung von Elektrofahrzeugen im Vergleich:

Der Porsche Taycan mit einer maximalen Ladeleistung von 270 kW (Herstellerangabe) erreicht im Ladefenster eine durchschnittliche Ladeleistung von 224 kW und liegt damit deutlich vor den anderen Fahrzeugen. Der Audi e-tron mit einer maximalen Ladeleistung von 155 kW hingegen hält diese Leistung fast über den gesamten Betrachtungszeitraum und erreicht eine durchschnittliche Ladeleistung von 149 kW. Das Tesla Model 3 hingegen wird vom Hersteller mit einer maximalen Ladeleistung von rund 250 kW an einem Supercharger Version 3 angegeben, erreicht aber nur eine Ladeleistung von 128 kW im Durchschnitt, da dieses Fahrzeug den schnellsten Abbau der Ladeleistung während des Ladevorgangs im gesamten Testfeld aufweist.

Auch Verbrauch und Ladedauer müssen bei der Bewertung aus Kundensicht berücksichtigt werden

Aus der Kundenperspektive ergibt sich jedoch ein anderes Bild, denn ein typischer, realer Ladevorgang orientiert sich heute im Wesentlichen an zwei wichtigen Fragen für den Elektrofahrzeugfahrer:

Welche Reichweite wird benötigt, um zum nächsten Halt oder Ziel zu gelangen?
Wie lange dauert der Ladevorgang, um diese Reichweite aufzuladen?

Die zweite Frage führt einen weiteren wichtigen Parameter in die Analyse ein, der in vielen Vergleichen oder Tests kaum berücksichtigt wird: den tatsächlichen Verbrauch des Elektrofahrzeugs, der einen direkten Einfluss auf die aufgeladene Reichweite hat. Denn die aufgeladene Energiemenge reicht je nach Verbrauch des Fahrzeugs für eine bestimmte Fahrleistung. Die direkte Einbeziehung des Verbrauchs führt zu einem wesentlich realistischeren und “Use Case”-Vergleich.

Verbrauchswerte der Fahrzeuge nach wltp und adac ecotest (kwh/100km)

Um möglichst realistische Verbrauchswerte der einzelnen Elektrofahrzeuge in die Berechnung des P3 Charging Index einfließen zu lassen, wurden zu den jeweiligen WLTP-Verbrauchswerten Zuschläge auf Basis des ADAC Ecotest addiert. Mit den Verbrauchs- und Ladekurven der Fahrzeuge können nun die aufgeladenen Kilometer über die Zeit des Aufladens dargestellt werden. Dies ermöglicht bereits eine genauere Beurteilung des Ladeverhaltens der Fahrzeuge, reicht aber für einen direkten Vergleich von Elektrofahrzeugen ohne Normung noch nicht aus.

Verbrauchswerte der Fahrzeuge nach WLTP und ADAC Ecotest [kWh/100km]

P3-Gebührenindex schafft einheitliche Vergleichsbasis

Der der P3 Charging Index setzt eine Standardisierung. Als Quotient aus tatsächlich aufgeladener Reichweite in einem Zeitraum von 20 Minuten zu einem Zielwert von 300 km aufgeladener Reichweite definiert der P3-Ladeindex die Ladegeschwindigkeit von Fahrzeugen und führt zu einer deutlich höheren Vergleichbarkeit und damit zu mehr Transparenz hinsichtlich der tatsächlichen Alltagstauglichkeit von Elektrofahrzeugen auf langen Strecken.

Kombiniert man das Ladeverhalten der Fahrzeuge mit den realistischen Verbrauchswerten und normiert dieses Ladeverhalten, erhält man Vergleichswerte für die jeweiligen Fahrzeuge. Dieser Vergleichswert sollte gleichermaßen repräsentativ für die uneingeschränkte Langstreckentauglichkeit von Fahrzeugen sein.

Erreicht ein Elektrofahrzeug den P3 Charging Index von 1,0, kann das Fahrzeug in der Praxis in nur 20 Minuten eine Reichweite von 300 km aufladen. Ein solches Fahrzeug könnte mit einem einzigen Ladestopp von 20 Minuten bis zu 600 km weit gefahren werden (wenn die Batterie beim Start voll geladen ist). Diese Form der Standardisierung ist auch sehr praktisch, da jeder typische Langstreckenfahrer ohnehin mindestens alle 250-300 km eine kurze Pause einlegen würde.

1 Der Ladevorgang beginnt bei 20 % SoC

Aufgeladene Reichweiten (km) bei Einführung des p3-Ladeindex

Keines der derzeit auf dem Markt befindlichen Elektrofahrzeuge erreicht den optimalen Wert von 1,0. Dennoch erreichen die Top-3-Fahrzeuge bereits hohe Werte von mehr als 65 % des maximalen Langstreckennutzungswertes. In der Praxis bedeutet dies, dass der Elektrofahrzeugfahrer im Einzelfall mit einem oder mehreren Ladestopps auf Langstreckenfahrten rechnen muss. Es ist deutlich zu erkennen, dass die neueren Fahrzeuge der deutschen Hersteller voraussichtlich weit oben im Feld einsortiert werden2. Elektrofahrzeuge der früheren Generationen sind aufgrund ihrer geringeren Ladekapazitäten und (Verbrauchs-)Effizienz im unteren Feld zu finden.

Um eine vollständige Transparenz zu gewährleisten, sind auch die nachgeladenen Reichweiten nach 10 und 30 Minuten dargestellt.

2 Herstellerangaben teilweise unvollständig, daher Ergänzung durch Expertenschätzungen

Vergleich der neu berechneten Reichweiten

Next steps

In regelmäßigen Updates werden wir neue Fahrzeuge im P3 Charging Index veröffentlichen und auch Updates von bereits vorgestellten Fahrzeugen vornehmen. So wird im nächsten Release neben den realen Werten des Porsche Taycan sicherlich auch ein Update des Tesla Model 3 verfügbar sein. Darüber hinaus werden Fahrzeuge wie der Peugeot e208 oder der Opel Corsa-e gemessen und bis dahin mit dem entsprechenden Index bewertet. Mit Hilfe des P3-Ladeindex wollten wir zunächst Transparenz und Nachvollziehbarkeit in einem Elektrofahrzeugmarkt schaffen, der heute noch viel zu undurchsichtig in der Diskussion um die Schnellladefähigkeit ist.

Da in Zukunft nicht jedes Elektrofahrzeug mit dem Anspruch auf den Markt kommen wird, langstreckentauglich zu sein und damit einen anderen Kunden-Nutzungsfall zu bedienen, werden wir den Index auf weitere Fahrzeugsegmente ausweiten. Außerdem werden klassische Fahrzeugsegmente getrennt, sobald eine entsprechend vergleichbare Anzahl von Fahrzeugen vorhanden ist – damit sich die Kompaktklasse nicht mit dem Sportsegment vergleichen muss. Wir arbeiten bereits daran, dass wir Fahrzeuge, die stärker auf den urbanen Raum ausgerichtet sind, mit anderen Zielgrößen vergleichen, wollen aber mindestens die gleiche Transparenz und Nachvollziehbarkeit bieten.

Fazit

Der P3 Charging Index ermöglicht den Vergleich von tatsächlichen und realistischen Ladeleistungen von Elektrofahrzeugen. Er betrachtet die maximale oder durchschnittliche Ladeleistung der Fahrzeuge als Kenngröße, kombiniert sie mit der Gesamteffizienz des jeweiligen Fahrzeugs und normiert diese Kennzahlen auf einen praxis- und fahrerbezogenen Anwendungsfall.

Der P3 Charging Index erhebt auch einen Anspruch an die Entwicklung von Elektrofahrzeugen: Die Entwicklung von Fahrzeugen sollte sich in Zukunft auf einen entsprechenden Mix zwischen Ladeleistung und Effizienz des Fahrzeugs konzentrieren, denn nur die Summe beider Parameter definiert das Ladeerlebnis des Kunden!

Autoren

Christian Daake

Markus Hackmann

Simon Jung

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