#AMSGate – Tesla Model S: Reichweite von nur 184 km bei 120 km/h verstößt gegen Naturgesetze

Oder: Was hat eine Testfahrt mit Pizzaöfen zu tun?

„auto motor und sport“ testete in seiner letzten Ausgabe 16/2014 Elektroautos auf ihre Reichweite. Dort fiel auch der für die Autozeitschrift verhängnisvolle Satz, dass die Reichweite eines Tesla Model S auf der Autobahn „auf 184 km bei konstant 120 km/h“ einbrechen würde. Diese Behauptung wurde für die 300.000 aufgelegten Exemplare medienwirksam mit Schaubildern und Grafiken eindrucksvoll aufbereitet.

Mein Beitrag soll zeigen, dass zwischen den Reichweitenangaben der „auto motor und sport“ und der Realität Welten liegen – nein, sogar Unmöglichkeiten, denn das Model S müsste bei konstant 120 km/h einen Durchschnittsverbrauch von 41 kWh auf 100 km ab Batterie aufweisen, was nicht mit der Fahrphysik übereinstimmen kann.

image1
Behauptung der auto motor und sport in Ausgabe 16/2014

Theoretisch den Verbrauch eines Elektroautos bei einer konstanten Geschwindigkeit zu ermitteln, ist verhältnismäßig einfach und lässt sich mit der Physik der neunten Klasse Gymnasium erschlagen:

Ein Auto muss auf ebener Strecke Luftwiderstand und Rollwiderstand überwinden. Für die Ermittlung des Leistungsbedarfs/Verbrauchs am Rad braucht man neben der Geschwindigkeit das Gewicht des Autos, seinen cw-Wert (Luftwiderstandsbeiwert), seine Stirnfläche und den Rollwiderstandsbeiwert der Reifen.

Beim Tesla Model S sind alle diese Werte bekannt (Quellen: u.a. Wikipedia, Tesla Motors):

Gewicht m: 2180 kg (mit Fahrer)
cw-Wert: 0,24
Stirnfläche A: 2,34 m²
Rollwiderstandsbeiwert cr: 0,010 (normale Reifen)
Ladung der Batterie: 76 kWh (nutzbare Energiemenge)

Die einzigen zwei Formeln, in die man die diese Werte einsetzen muss, sind diese hier:
Leistung gegen Luftwiderstand:  P = cw * A * rho/2 * v³
Leistung gegen Rollwiderstand: P = cr * m * g * v

Diese Berechnung ist mit meinem Excel-Sheet sehr einfach durchführbar, ich habe die Werte für das Model S schon eingesetzt:

excel_tesla

Link zum Excel-Sheet hier: Berechnung einer Fahrsituation auf ebener Strecke

Als Energiebedarf an der Radachse werden für ein Tesla Model S bei 120 km/h also rund 20 kW Leistung benötigt. Für diese Zahl lege ich meine Hand ins Feuer, die Physik ist Zeuge!

Da Batterie, Leistungselektronik und Motor gewisse Verluste haben, muss man für den Verbrauch aus der Batterie eine höhere Leistung zugrundelegen. Es ist äußerst realistisch, wenn ich behaupte, dass dafür ca. 80% Wirkungsgrad für den gesamten Elektroantrieb angesetzt werden können. Somit hätten wir ab Batterie einen Leistungsbedarf von ca. 25 kW zu bedienen.

Der Rest ist simpler Dreisatz bzw lässt sich durch Einsetzen der Werte in das Excel leicht zeigen: 25 kW bzw. bei 120 km/h ein Verbrauch von 20,7 kWh/100 km ergibt bei 76 kWh Energie eine Reichweite von 367 km.

Der logische Schluss: Eine geringere Reichweite kann somit nur durch zusätzliche Stromverbraucher an Bord erzielt werden.

Will  man also realistisch 184 km Reichweite erzielen, muss man bei 120 km/h rund eine konstante Leistung von 50 kW ab Batterie ziehen, damit diese nach dieser Strecke leer ist. Das entspräche einem Verbrauch von rund 41 kWh/100 km oder auf der Tesla-Verbrauchsanzeige 410 Wh/km.

Da wir aber laut Fahrphysik zum Fahren nur 25 kW benötigen, müssen wir die Differenz zu den benötigten 50 kW durch Zusatzaggregate an Bord (Licht, Heizung, Klimaanlage etc.) decken, die eine konstante Leistung von zusätzlich 25 kW aufweisen!

Der größte Verbraucher im Model S ist aber die Elektroheizung mit einer maximalen Leistung von ca. 5 kW. In der Praxis läuft diese aber nicht konstant mit dieser Leistung, sondern wird bei Erreichen einer gewissen Innenraumtemperatur automatisch heruntergeregelt bzw. abgeschaltet.

Im Sommer kommt eine Klimaanlage mit maximal 3 kW zum Einsatz. Auch diese Leistung wird nach Erreichen einer gewissen Innenraumtemperatur heruntergeregelt.

Die restlichen Verbraucher wie Licht, Unterhaltungselektronik und Konsorten schätze ich im Betrieb auf maximal 500-800 Watt.

Ich kenne ein Gerät, das einen Anschlusswert von 21 kW aufweist:

gr_ga-sb99top-1
Gastronomie-Pizzaofen mit einer Anschlussleistung von 21,6 kW

Die 184 km Reichweite der AMS nehme ich nur dann für voll, wenn die AMS uns nach diesen 184 km eine Runde Pizza serviert, zubereitet in obigem auf der Testfahrt mitgeführten Pizzaofen.

Alternativ hätte ich noch dieses passende 22 kW-Tiefkühlaggregat anzubieten:

kaelteaggregat-wandgeraet-uniblock-bx-bbx
22 kW – Industrie-Tiefkühlaggregat für Kühlhäuser

Damit kann die AMS ihren eingeladenen Journalisten auch 184 km – Testfahrten mit Simulation im Feeling einer Antarktisexpedition anbieten. Die -18°C Innentemperatur sind garantiert in wenigen Minuten erreicht. Polarjacken und Handschuhe sind mitzubringen!

Auf zum Boxberg!

 

Weiterführender Link:

#AMSgate – eine Chronik: http://www.e-auto.tv

 

11 Kommentare

  1. Eine schöne Rechnung, aber der Aspekt, dass eine Autofahrt nie eine gleichförmige Bewegung ist (was in eine Reichweitenberechnung mit einfließen muss), wurde unter den Tisch fallen gelassen. Natürlich ändert das an der Aussage nichts, aber es würde das Ergebnis realitätsnaher machen. Nichtsdestotrotz hat sich die AMS hier eine kapitale Panne geleistet.

  2. So sehr ich die Vorgehensweise der AMS falsch, unsinnig und tendenziös empfinde, so sehr muss ich sagen, dass das hiesige mathematische Modell seine Schwächen hat.

    So werden

    – Berg- und Talfahrten
    – Front-, Seiten-, und Rückenwind
    – notwendige Brems- und Beschleunigungsvorgänge im laufenden Verkehr
    – zulässiges Gesamtgewicht (Gewicht mit Fahrer ist eine sehr theoretische Größe)

    uvam unberücksichtigt gelassen.

    Ein Praxistest, wie inzwischen von vielen mehrfach durchgeführt ist m.E. weder durch eine Kindergarten-Milchmädchen-Hochrechnung ala #AMSGate noch durch ein stark simplifiziertes „Physikalisches“ Modell zu ersetzen.

    Man mag mir nun gerne vorhalten, dass ich als Testexperte gar nicht zu anderen Schlüssen kommen kann und schon aus eigenem Interesse Tests (mit realistischen Testanforderungen und nicht „politisch“ beeinflussten testergebnissen) über Hochrechnungen und Berechnungen stellen werde. So sei es.

  3. Bei der Testfahrt und bei der Behauptung dreht es sich um folgende Rahmenparameter:

    – Ebene Strecke (Rundkurs Boxberg)
    – möglichst windstill (Wind auf Rundkurs weniger ins Gewicht fallend)
    – konstante Geschwindigkeit von 120 km/h (das wurde explizit im Text gesagt)
    – Das Gewicht ist in der Formel des Rollwiderstands mit berücksichtigt – von mir aus setzt das zulässige Gesamtgewicht ins Excel rein und schaut auf das Ergebnis.

    Die realen Reichweitendaten liegen sehr nah an dieser einfachen Simulation – sehr viel näher als an der Murksrechnung der AMS, die dazu auch noch methodisch falsch ist.

  4. Die Berechnungen sind vollkommen korrekt und gründen auf reinem Menschenverstand.
    AMS ist ein faschistisches Automagazin, dass Werbung für Oberklasselimousinen macht die technisch gesehen sowieso nicht ihrem Wert entsprechen ,lediglich Luxusprodukte sind und die jetzige, Achtung: ‚faschistische Autohierarchie‘ am Leben erhält.
    Dass der E-Golf zum e-Auto des Jahres gekürt wurde ist einfach nur ein schlechter Witz.
    Die Autoindustrie muss sich warm anziehen.
    Anstatt jedes Jahr ein noch ‚moderneres‘ und hässlicheres Modell auf den Markt zu bringen, dass den Konsumenten durch billige Effekthascherei affektiv zum Kauf bewegt, sollten Designer und Ingenieure ernsthaft darüber resonnieren was Schönheit respektive technische Innovation eigentlich bedeutet bevor Tesla ihnen
    einen ordentlichen Teil am Markt wegnehmen wird.
    Proletarische Großmäuler wie Ferdinand Piech oder Rupert Stadler werden ganz schön dumm dastehen und
    sich dafür schämen müssen das deutsche Ingenieurstum zu vertreten.

  5. Sehr schöner Artikel, super gemacht!

    Hab sowas schon sehr lange gesucht!!!

    Bin sowieso der Meinung das sämtlichen Autoherstellern die Veröffentlichung von sämtlichen Aerodynamischen Parametern verpflichtend verordnet werden sollte.

    Dazu gehören meiner Meinung nach nicht nur cw, A, cw x A, sondern auch Momentanverbrauch unter Idealbedingungen (wie oben) bei Konstantfahrt von 30 bis 130 km/h, gerne auch noch darüber bis vmax.

    Da würde dann nämlich offensichtlich, dass der NEFZ kompletter Murks ist, und die Effizienzklassen mancher Plug In Hybride einfach nur Lug und Trug sind – nichts mehr.

    Die Politik wurde von der Automobil-Lobby gekauft und wir müssen den Mist ausbaden….zumindenst solange man nicht über fundierte physikalische und technische Kenntnisse verfügt, so wie der Autor dieses Artikels. Die breite Masse der „dummen“ Autokäufer guckt aufs Effizienzlabel und bezahlt viel Geld für in Wirklichkeit viel uneffizientere Autos.

    P.S.: An der Aussagekraft und der Neutralität bzw. dem Realitätsbezug von AMS Testwerten darf getrost gezweifelt werden. Im Test haben die einen Prius III mit 5,9 Liter/100km Durchschnittsverbrauch angegeben, und aus der Fahrpraxis weiß ich wie die realen Werte aussehn. Es ist echt verdammt schwer, den Prius so schlecht zu fahren, um 5,9 Liter zu verschwenden. Und im Testvideo machten die den Beschleunigungstest von 0-100km/h im ECO Modus, der das Ansprechverhalten auf Gaspedalbefehle absichtlich sehr träge und langsam macht. Profis darf sowas nicht passieren….doch die gibts bei AMS wohl wenn überhaupt nur sehr wenige.

  6. Man beachte auch die Temperatur der Batterie wenn die AMS bei 0°C unterwegs war liefert die Batterie auch nur noch 65% der Normalleistung. Ich gebe zu, dass das absinken der Zelltemperatur auf 0°C sicher erst bei -18°C Austempertur einsetzt, aber es ist einweiterer Faktor der in der Realität zum tragen kommt und in der Schulphysik doch eher unter den Tisch gekehrt wird 😀

  7. Ich habe das einmal in einer Tabelle nachgebaut und als zusätzliche Variablen Wind und Zusatzverbraucher eingebaut. Bei 4kw und 45km/h Gegenwind sieht das schon anders aus. Ein paar mal mit mehr als 60 KW beschleunigen und verzögern hilft auch, da man diese Energie wegen der nur 60 KW Recuperation verloren gehen würde. Geht es dann noch stetig bergauf kommen neue Variablen in die Gleichung. Wenn man böse ist, kann man alles kaputt rechnen und testen. Ich werde trotzdem Tesla Fahrer.

  8. Was nutzt die schönste Rechnung, wenn ich theoretisch von A nach C fahren kann, dann aber doch in der Praxis bei in der Nähe von B mitten im Wald liegenbleibe. Das ein Akku zu schwächeln beginnt, heißt auch nicht automatisch: “ … die Batterie ist nun tiefen-entladen …. „.
    Hallo Gestiefelter Kater. Klar AMS hat natürlich seine Klientel (die sicherlich nicht mit Birkenstocksandalen an den Füssen bei einer Schale veganem Vollkornmüslie am Frühstückstisch sitzt ….) , so wie dieses Forum mit Sicherheit SEINE KLIENTEL (!) hat. Mir geht der PS-Fetischis(s)muss von AMS teilweise auch auf die …. . Neue Technische Ansätze würden mich da viel mehr interressieren. Trotzdem ist niemand gleich ein Faschist, nur weil er eine andere Meinung hat. dieses „… Elektroauto ist Souialismuss – vorwärts zum Elektoauto“ ist mir da doch eher fremd. Wir wollen von denen Respektiert werden also … .

Einer Unterhaltung beitreten

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *