Elektroauto in den Bergen: der Pass und was danach kommt

Eine Masse auf eine Höhe zu heben, kostet eine berechenbare Energie: Masse mal Erdbeschleunigung mal Höhe. Das ist Physik ohne Spielraum. Eine Tonne tausend Höhenmeter hinauf sind rund zweieinhalb bis drei Kilowattstunden an potentieller Energie — und ein Fahrzeug mit Insassen und Gepäck wiegt mehrere Tonnen.

Dazu kommt, dass der Antrieb diese Energie nicht verlustfrei liefert. Motor, Leistungselektronik und Getriebe arbeiten mit einem sehr guten, aber nicht vollständigen Wirkungsgrad, und die Batterie gibt bei hoher Leistung einen Teil als Wärme ab. Der tatsächliche Bedarf liegt also über dem berechneten, und zwar umso deutlicher, je steiler und schneller gefahren wird.

Und daneben läuft der gewöhnliche Fahrwiderstand weiter. Ein Pass wird selten schnell gefahren, deshalb ist der Luftwiderstand klein; der Rollwiderstand bleibt. Der Anstieg dominiert die Rechnung so stark, dass die Verbrauchsanzeige Werte zeigt, die im Flachen nie vorkommen. Das ist kein Defekt und auch kein Grund zur Sorge — es ist die richtige Anzeige für einen Vorgang, der gleich wieder umgekehrt wird.

Was hinauf hineingesteckt wurde, liegt oben als potentielle Energie im Fahrzeug. Bergab wird sie wieder frei. Ein Verbrennungsmotor vernichtet sie in der Motorbremse und in den Radbremsen; ein Elektroantrieb führt einen grossen Teil davon über den Generatorbetrieb in die Batterie zurück.

Zurück kommt nicht alles. Der Weg führt über dieselbe Kette wie hinauf, nur rückwärts: Rad, Getriebe, Maschine, Leistungselektronik, Batterie. Jede Station kostet, und die Batterie nimmt die Energie nur mit begrenzter Leistung auf. Als Grössenordnung bleibt ein guter Teil erhalten — genug, dass eine Passquerung unter dem Strich weit weniger kostet, als der Anstieg befürchten lässt.

Praktisch heisst das: Die Verbrauchsanzeige auf der Passhöhe ist bedeutungslos. Was zählt, ist der Wert im Tal auf der anderen Seite. Wer eine Alpenetappe plant, rechnet deshalb mit dem Höhenunterschied zwischen Start und Ziel, nicht mit der Summe aller Anstiege — Letzteres wäre die Rechnung für ein Fahrzeug, das seine Energie bergab wegwirft.

Rekuperation braucht Platz in der Batterie. Ist das Paket voll, gibt es nichts, wohin die Energie fliessen könnte — und das Fahrzeug nimmt die Rekuperation zurück, teilweise oder ganz. Dann verzögert nur noch die Reibbremse, und das ausgerechnet auf einer langen, steilen Abfahrt mit einem schweren Fahrzeug.

Daraus folgt die Regel, die im Gebirge wichtiger ist als jede andere: Vor einer langen Abfahrt wird nicht voll geladen. Wer im Tal vor dem Pass lädt, lässt bewusst Platz für die Energie, die auf der anderen Seite zurückkommt. Wie viel Platz, ergibt sich aus dem Höhenunterschied und der Masse — dieselbe Rechnung wie vorhin, nur diesmal vorwärts gelesen.

Denselben Effekt erzeugt die Kälte. Eine kalte Zelle darf nicht mit hohem Strom geladen werden, weil sich sonst metallisches Lithium abscheidet; das Batteriemanagement begrenzt die Rekuperation deshalb, bis die Zellen im Betriebsfenster sind. Eine Abfahrt am frühen Wintermorgen, direkt nach dem Start, ist also der zweite Fall, in dem die Bremse die Arbeit übernimmt — und der, auf den kaum jemand vorbereitet ist.

Fading ist eine Erscheinung der Reibbremse: Beläge und Scheiben werden heiss, die Reibung fällt, der Pedalweg wird länger. Wer eine Abfahrt elektrisch verzögert, hält die Bremse kalt und hat sie im entscheidenden Moment voll zur Verfügung. Das ist der grösste sicherheitstechnische Vorteil eines Elektroantriebs im Gebirge, und er wird selten genannt.

Grenzenlos ist das nicht. Auch der elektrische Strang hat eine thermische Grenze: Maschine, Wechselrichter und Kühlkreislauf können eine sehr lange, sehr steile Abfahrt nicht beliebig lange aufnehmen, und die Batterie füllt sich dabei. Fällt die Rekuperation aus einem dieser Gründe zurück, gibt das Fahrzeug die Arbeit an die Bremse ab — ohne Vorwarnung, aber nicht ohne Anzeichen.

Die Antwort darauf ist dieselbe wie bei jedem anderen Fahrzeug und heisst langsamer. Wer eine Abfahrt mit einem Tempo beginnt, das auch ohne Rekuperation zu halten wäre, hat keine Situation zu lösen. Und wer die Anzeige beobachtet, sieht den Rückgang der Rekuperationsleistung, bevor er ihn im Pedal spürt.

Die Ladedichte folgt auch im Gebirge dem Verkehr, und der Verkehr verläuft in den Tälern. Auf einer Passhöhe steht selten etwas, in einem Seitental oft nur ein einzelner Punkt, und der kann im Winter unerreichbar sein. Die Planung orientiert sich deshalb an den Talorten vor und nach der Querung.

Dazu kommt, dass Pässe saisonal geschlossen werden und der Ausweichweg dann durch einen Tunnel oder über einen Verlad führt — mit anderer Länge, anderer Höhe und anderem Zeitbedarf. Welche Strecke offen ist, veröffentlicht die Strassenverwaltung des jeweiligen Landes oder der Region; das ist eine Auskunft, die tagesaktuell gilt und in keinen Ratgeber gehört.

Und die Temperatur fällt mit der Höhe. Ein Fahrzeug, das im Tal bei mildem Wetter losfährt, steht auf der Passhöhe im Frost — mit allem, was dazugehört: mehr Heizleistung, kältere Zellen, begrenzte Rekuperation. Wer die Etappe mit den Werten aus dem Tal plant, plant sie zu lang.

In der Formel für die Hubarbeit steht die Masse linear. Wer das Fahrzeug um ein Fünftel schwerer macht, braucht für denselben Anstieg ein Fünftel mehr Energie — ohne jede Ausnahme und ohne jeden Fahrstil, der daran etwas ändern könnte. Gepäck, Dachbox und volle Besetzung wirken hier stärker als irgendwo sonst.

Bergab wirkt dieselbe Masse in die andere Richtung, aber nicht symmetrisch: Sie gibt mehr Energie zurück und füllt die Batterie schneller, womit die Grenze der Rekuperation früher erreicht ist. Ein schweres Gespann auf einer langen Abfahrt ist deshalb genau der Fall, für den die Regel mit dem Platz in der Batterie erfunden wurde.

Und im Winter kommen Ketten oder Winterausrüstung dazu. Was in einem Land vorgeschrieben ist, welche Kennzeichnung ein Reifen tragen muss und wann die Pflicht gilt, legt jedes Land für sich fest und veröffentlicht es über seine Verkehrsbehörde. Für den Verbrauch heisst es schlicht: mehr Rollwiderstand, kürzere Etappe.

Die Bergfahrt ist der Fall, in dem ein Elektroauto am besten und am schlechtesten aussieht, je nachdem, welchen Teil der Strecke man betrachtet. Wer beide Teile zusammen rechnet, bekommt ein ruhiges Bild — und ein Fahrzeug, das auf der Abfahrt seine Bremsen schont, statt sie zu verheizen.