Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge werden von einem Elektromotor angetrieben und zählen deshalb zu den Elektrofahrzeugen. Allerdings verfügen sie über eine deutlich kleinere Batterie, da der Strom, der für den Antrieb benötigt wird, in einer Brennstoffzelle durch die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff entsteht. Wie klassische E-Autos sind sie deshalb lokal emissionsfrei, haben allerdings den Nachteil der geringen Fahrzeugauswahl sowie der hohen Kosten. Der Vorteil der schnelleren Betankung wird durch das sehr dünne Tankstellennetz in Österreich (4 Standorte, Stand Oktober 2024) aufgehoben.

Beim Wechselstrom (AC) wechselt die Polung des Stroms regelmäßig. Wechselstrom hat gegenüber Gleichstrom (AC) einige Vorteile, weshalb er weltweit auch „aus der Steckdose kommt“. Wechselstrom ändert seine Richtung (Polung) 50 Mal pro Sekunde, „schwingt“ also mit 50 Hertz (hz). Da sich Akkus – nicht nur von E-Autos, sondern auch von Handys, Kameras und Co – aber besser mit Gleichstrom laden lassen, muss der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden. Dies geschieht im Netzteil, der Ladestation oder in einem Onboard-Ladegerät.

Mit der „Well-to-Wheel“-Methode (abgekürzt: WTW oder W2W) wird die verbrauchte Energie in der gesamten Kette – von der Förderung über die Herstellung des Treibstoffs über den Transport bis zum Betrieb eines mit Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugs berechnet. Die gewöhnliche Verbrauchsangabe (l/100 km) beinhaltet hingegen nur den tatsächlichen Verbrauch des Fahrzeugs, wird folglich „Tank-to-Wheel“ genannt.

Als Wirkungsgrad ? (griechisch „eta“) wird bei einer Energieumwandlung das Verhältnis zwischen der nutzbringenden Energie zur aufgewendeten Energie (Ezu) bezeichnet (?=Eab/Ezu). Der Wert kann die Zahl 1 nicht übersteigen. Zum Vergleich: Der Wirkungsgrad von Benzinmotoren liegt bei etwa 25 Prozent. Das bedeutet: 25 Prozent der erzeugten Energie wird in Bewegungsenergie umgewandelt, der Rest in Wärme. Dieselmotoren verfügen über einen Wirkungsgrad von rund 30 Prozent, Elektromotoren von über 90 Prozent.

Für die Verbrauchsmessung von strom-, benzin-, diesel- oder gasbetriebenen Fahrzeugen wird seit 1. September 2017 das genormte WLTP-Prüfverfahren heranzogen. Es wurde als Nachfolge des seit 1992 gültigen NEFZ (Neuer Europäischer Fahrzyklus) eingeführt und liefert Verbrauchsergebnisse, die deutlich näher am tatsächlichen Verbrauch im Alltag liegen.

Plug-in-Hybridfahrzeuge müssen zur realitätsnahen Verbrauchsermittlung den WLTP-Test mehrmals absolvieren. Gestartet wird die Testabfolge mit voller Batterie, wobei der Zyklus so oft wiederholt wird, bis die Batterie leer ist. Das bedeutet: Mit jedem Zyklus steigt der Anteil des Verbrennungsmotors, wobei Emissionen und Verbrauch bei jedem Zyklus gemessen werden. Abschließend wird der Zyklus ein letztes Mal mit komplett leerer Batterie wiederholt, wobei die Antriebsenergie logischerweise ausschließlich vom Verbrennungsmotor und der Bremsenergierückgewinnung (Rekuperation) stammt. Anschließend wird der auszuweisende CO2-Wert berechnet, indem die elektrische Reichweite ins Verhältnis zur Gesamtreichweite gesetzt wird. Dabei wird ein sogenannter „Utility Factor“ (UF, deutsch: Nutzenfaktor) berechnet, der repräsentiert, wie viele Fahrten elektrisch zurückgelegt werden können. Während der UF bei einem reinen E-Auto bei 100 Prozent liegt, liegt er bei einem klassischen Verbrennungsmotor bei null Prozent. Bei Plug-in-Hybriden ist der UF umso höher, je größer die E-Reichweite ist.

Der Wert der Zyklenfestigkeit beschreibt, wie oft eine Batterie entladen und geladen werden kann, bis ihre Kapazität einen gewissen Wert unterschreitet. Die Zyklenfestigkeit einer Batterie ist von der Konstruktion und der Tiefe der jeweiligen Entladung abhängig. Sprich: Wenn eine Batterie 1.800 Mal geladen und zu 100 Prozent entladen werden kann, weist sie eine Zyklusfestigkeit von 1.800 auf. Entlädt man die Batterie jedoch nur zu 50 Prozent, wären 3.600 Zyklen machbar. Dies ist auch ein Grund dafür, weshalb Batterien im Alltagsbetrieb von E-Autos niemals zu 100 Prozent entladen werden können, sondern stets über einen 10 bis 20 prozentigen Sicherheitspuffer verfügen.

In Österreich gibt es im Gegensatz zu vielen anderen Ländern ein flächendeckendes Drehstromnetz, welches aus drei Phasen besteht. Um sogenannte Schieflasten, sprich eine übermäßige Belastung einer einzelnen Phase, zu vermeiden, ist der maximale Stromfluss auf 16 Ampere beschränkt. Dies bedeutet, dass E-Autos bei einer Netzspannung 230 Volt einphasig nur mit 3,7 kW geladen werden dürfen (230 V x 16 A = 3,7 kW).

Neben 1-phasigem Laden zählt 3-phasiges Laden zum Standard und wird bei vielen öffentlichen Ladestationen und zu Hause mittels Wallbox ermöglicht. Mit einer Leistung von 11 oder 22 kW (bei Schnellladestationen sogar bis 43 kW) kann dabei theoretisch das Fahrzeug geladen werden. Wie viel Strom beim 3-phasigen-Wechselstrom-Laden jedoch tatsächlich aufgenommen werden kann, wird auch durch die Leistung des Onboard-Ladegeräts des Fahrzeugs bestimmt, welches die Leistungsaufnahme begrenzen kann.

Ein Adapterstecker bzw. -kabel für das Fahrzeugzeug-Ladekabel ermöglicht das Aufladen an unterschiedlichen Steckertypen.

Was der Treibstofftank für Diesel- und Benzinfahrzeuge, ist der Akku für E-Autos. Im Akku wird chemisch elektrische Energie gespeichert, die die E-Motoren antreibt. Meist besteht der Akku aus vielen aneinandergereihten Einzelzellen, die in unterschiedlichen Verfahren miteinander verbunden sind.

In einem Akku für ein Elektroauto bzw. einen Plug-in-Hybrid stecken mehrere hundert bis mehrere tausend Lithium-Ionen-Zellen. Diese kleinteilige Bauform hat den Vorteil, dass die Gesamtkapazität selbst beim Ausfall einiger Dutzend Zellen nicht merklich leidet. Einzeln werden beispielsweise die 18.650-Zellen auch in E-Zigaretten verwendet. In vollwertigen E-Fahrzeugen wiegen die Batterien deshalb häufig mehrere hundert Kilogramm, im reichweitenstärksten Tesla Model S ist sie etwa 0,75 Tonnen schwer.

Die Einheit der elektrischen Stromstärke heißt Ampere (A). Die Stromstärke hat dabei maßgeblichen Einfluss darauf, wie viel Leistung ein Motor abrufen kann. Eine Metapher erklärt das ganz gut: Wenn man sich den Stromfluss als Rohr vorstellt, durch das Wasser fließt, dann entspricht die Stromstärke dem Rohrdurchmesser. Der Wasserdruck hingegen lässt sich mit der Stromspannung (V) gleichsetzen. Gemeinsam bestimmen sie die Leistung, die für den Betrieb eines Wasserrades oder eben eines Elektromotors zur Verfügung steht.

Auch Elektroautos brauchen eine 12-V-Starterbatterie, um das Hochvoltsystem des Fahrzeugs vor Fahrtantritt zu aktivieren. Ist die Starterbatterie leer oder defekt, kann – wie bei einem konventionell angetriebenen Auto – das Fahrzeug nicht gestartet werden. 

Eine moderne Lithium-Ionen-Batterie kennt keinen Memory-Effekt. Dennoch altert sie – und zwar kontinuierlich mit jedem gefahrenen Kilometer bzw. jedem Ladevorgang („zyklische Alterung“) sowie auch bei Nichtnutzung („kalendarische Alterung“). Die Zellen verlieren sprichwörtlich einfach ihre Speicherfähigkeit. Untersuchungen des ÖAMTC bzw. seines Partnerclubs ADAC haben etwa bei einem Nissan Leaf in fünf Jahren bzw. 80.000 Kilometer Laufleistung und 1.450 Ladezyklen einen Kapazitätsverlust von 11 Prozent ergeben. Das bedeutet: Während zu Testbeginn auf dem Prüfstand 105 Kilometer Reichweite möglich waren, waren es fünf Jahre später nur mehr 93 Kilometer.

Der Akku ist das Herzstück des E-Autos – und das teuerste Bauteil. Das hat freilich Auswirkungen auf den Kaufpreis, weshalb einige Hersteller den Käufern von E-Autos anbieten, die Batterie zu mieten. So spart sich der Kunde häufig ein paar tausend Euro bei der Anschaffung und zahlt monatlich einen fixen Betrag für die ausgemachte Laufzeit. Die Kosten der Batteriemiete sind darüber hinaus häufig an die Fahrleistung pro Jahr gekoppelt. Ob Kauf oder Miete, die Herstellergarantie wird davon nicht berührt.

Die Hersteller von Elektroautos geben auf ihre Batterien eine Garantie. Das heißt, entweder ist der Totalausfall oder auch schon ein Kapazitätsverlust abgedeckt, wenn etwa die kritische Ladegrenze von 70 Prozent erreicht wird. Je nach Hersteller wird dabei eine garantierte speicherbare Energiemenge (bspw. für bis zu 8 Jahre oder bis zu 160.000 km) abgesichert. Sollte eine Batterie über weniger Leistung verfügen, so muss häufig auch nicht die gesamte Batterie getauscht werden, sondern nur die schwächste(n) Zelle(n) ausgetauscht werden. Da die Zellen in Reihe geschaltet sind, beschränkt die schwache Zelle nämlich automatisch die Leistung der restlichen Zellen.

Während ein Großteil der am Markt erhältlichen E-Autos und Plug-in-Hybride ausschließlich unidirektional laden können, werden die künftigen Modelle dank bidirektionaler Ladefähigkeit auch als Speicher des Stromnetzes fungieren. Das heißt, sie werden nicht nur Energie aus dem Netz aufnehmen, sondern auch wieder zurückspeisen können. Als Teil eines intelligenten Stromnetzes („Smart Grid“) können so etwa Überkapazitäten aus Windkraft in den Akkus vieler hundert E-Autos gespeichert werden (sofern sie ans Netz angeschlossen sind). In Spitzenzeiten wiederum könnten sie die Energie zurückspeisen und dadurch Kraftwerke und Netz entlasten. Der Wehrmutstropfen: Fehlende Normen, Standards und Regularien verhindern dies derzeit noch.