Elektrofahrzeuge sind bei vielen Kunden bereits heute die bessere Wahl im Vergleich zu diesel- oder benzinbetriebenen Fahrzeugen. Automobilhersteller stellen sich bereits auf die veränderten Nachfragen ein und bauen neue Fertigungsstätten für die reine Produktion von vollelektrischen Fahrzeugen. Hinsichtlich der drohenden und teils schon beschlossenen Verbote von Verbrennerfahrzeugen Ende dieses Jahrzehnts ist dies eine logische Konsequenz. Elektrofahrzeuge werden voraussichtlich ab den 2030er Jahren den Markt dominieren.

Das ein Umdenken in der Bevölkerung stattgefunden hat, zeigen auch die Zulassungszahlen: Während die Zulassungszahlen von Neufahrzeugen im Jahr 2020 um 19% im Vergleich zum Vorjahr zurückgingen, verbuchen Elektroautos ein Plus von 207 Prozent, was ein Marktanteil von 6,7 Prozent bedeutet. 2021 konnte sich dieser Trend fortsetzen, sodass der Marktanteil mittlerweile bei knapp 14% liegt. Schätzungen gehen davon aus, dass im Jahr 2030 bis zu 14,8 Millionen batterieelektrische E-Fahrzeuge und Plug-In-Hybride auf unseren Straßen unterwegs sein werden.

Doch geht mit einem Wandel der Antriebsart auch ein Strukturwandel im Verkehrssektor und Energiesektor einher. Die führt aktuell zu Problemen, die in den kommenden Jahren dringend gelöst werden müssen. An erster Stelle steht das Verhältnis von Elektroautos zu Ladepunkten und der damit einhergehenden Sorge einen freien Ladeplatz zu finden. Autofahrende befürchten, dass ihnen gerade auf langen Fahrten der Strom ausgeht. Sie haben Reichweitenangt. Das diese Sorge unbegründet ist, zeigt sich am realen Verhalten: Die meisten Autofahrenden legen bei längeren Strecken, wie auch vom ADAC empfohlen, regelmäßig Pausen ein. Somit werden zwar mehr Ladeanschlüsse benötigt, allerdings nicht in der von vielen angenommenen Größenordnung. Zudem führen immer kürzere Ladezeiten zu einem stärkenden Durchsatz an Fahrzeugen pro Stunde.

Ungeachtet der guten Absichten von elektrisch betriebenen Fahrzeugen sollte jedoch auch über die Probleme bei der Stromproduktion nicht hinweggesehen werden. Ist diese „grün“ oder stammt der Strom aus fossilen Brennstoffen? Und wie wird der Strom transportiert, sodass mit hoher Leistung überall geladen werden kann? Häufig wird zudem die Sorge geäußert, dass durch den Einsatz von E-Fahrzeugen das Stromnetz noch stärker belastet wird, was zu Störungen und Unterbrechungen führen würde. Nach Ansicht von VW ist das deutsche Netz jedoch in der Lage, den zusätzlichen Bedarf problemlos zu decken. Dank erneuerbarer Energien und der gezielten Planung des Umstiegs auf das E-Auto sei es dafür gut gerüstet.

Doch trotz dieser Leistungsfähigkeit, mit der das Stromnetz den erhöhten Bedarf abdecken kann, bestehen in puncto Elektrizität noch Herausforderungen. Diese ergeben sich aus dem Laden von E-Fahrzeugen im Hochfrequenzbereich. Konkret geht es um Oberschwingungsströme. Diese entstehen infolge von Frequenzänderungen in den Stromverteilungssystemen, die zu Spannungs- und Stromschwankungen führen. Solche Unregelmäßigkeiten können beim Laden von Elektrofahrzeugen auftreten und Probleme im Netz sowie bei den Fahrzeugen selbst verursachen.

Durch diese Oberschwingungsverzerrungen erhöhen sich der Effektivwert der Spannung und der Spitzenwert der Wellenform. Dadurch steigt wiederum der Bedarf an Strom aus dem Netz. Der zunehmende Stromfluss im System führt zu höheren Verlusten und beschleunigt unter Umständen auch die Beschädigung von Komponenten im Netz. Aufgrund der von den Oberschwingungen ausgehenden Stromzufuhr können die Komponenten durch Wärmeverluste überhitzen und dauerhaft beschädigt werden. Dadurch können Ausfälle der beschädigten Komponenten verursacht werden. Die Folge wäre dann ein Stromausfall.

Oberschwingungsverzerrungen können auch die Leistungsfähigkeit des Fahrzeugs direkt beeinträchtigen und die Bordelektronik beschädigen. Dieser Aspekt ist nicht zu unterschätzen. Schließlich werden viele potenzielle E-Auto-Käufer durch die Sorge abgeschreckt, das Fahrzeug sei möglicherweise nicht so robust wie ein Verbrenner und insgesamt anfälliger für Defekte. Derartige Mängel würden das allgemeine Misstrauen gegenüber E-Fahrzeugen fördern und sich negativ auf die Akzeptanz auswirken.

Wenn wir uns die durch Oberschwingungsverzerrungen bedingten Probleme bewusst machen, können wir uns bereits jetzt mit möglichen Lösungen befassen – und nicht erst, wenn die Probleme schon da sind. Erfreulicherweise gibt es für Probleme mit Oberschwingungsströmen eine einfache Lösung:

Oberschwingungsfilter tragen zum Schutz von Kondensatoren bei. Diese sind in typischen E-Autos eine wesentliche Komponente, die durch den wiederholten Einfluss von Oberschwingungsverzerrungen ausfallen kann. Dank ihrer geringen Induktionstoleranz und ihres linearen Verhaltens eignen sich Oberschwingungsfilter von REO selbst bei Strom über Nennwert besonders gut zum Schutz von Kondensatoren. Wenn wir uns jetzt auf die praktischen Aspekte beim Einsatz von E-Autos vorbereiten, können wir dafür sorgen, dass die Umstellung reibungslos gelingt.

Für die offensichtlichen Probleme, die der Elektroantrieb in den Stromnetzen und den Fahrzeugen selbst verursachen könnte, gibt es praktikable Lösungen. Wir können die Vorteile der Umstellung auf E-Autos, insbesondere die geringeren CO₂-Emissionen, problemlos nutzen – vorausgesetzt, wir fangen jetzt mit der Planung an.