Speziell für Elektroautos

Grundsätzlich benötigen Elektrofahrzeuge keine speziellen Reifen, sondern sie können in den meisten Fällen auch mit konventionellen Reifen ausgerüstet werden. Warum bringen immer mehr Hersteller jedoch Pneus auf den Markt, die speziell für E-Fahrzeuge entwickelt wurden? Das Hauptaugenmerk der Reifenhersteller bei diesen speziellen Entwicklungen liegt auf einem geringeren Rollwiderstand, denn damit verringert sich der Stromverbrauch und die Reichweite steigt. Oftmals haben optimierte Reifen daher große Durchmesser mit schmalen Laufflächen. Der Rollwiderstand kann aber auch über die Gummimischung oder den Unterbau reduziert werden.

Doch was ist eigentlich der Rollwiderstand? Unter dem Rollwiderstand versteht man eine Reibungskraft, die beim Abrollen beispielsweise eines Rades entsteht und zum Fahrwiderstand beiträgt. Dabei setzt sich die Reibungskraft bei der Rollreibung aus dem sogenannten Rollwiderstandskoeffizienten, der von den Eigenschaften des Rades und denen des Belags abhängt, auf dem das Rad abgerollt wird, und der sogenannten Normalkraft zusammen. Unter der Normalkraft versteht man wiederum die Kraft, mit der das Rad auf den Untergrund gedrückt wird. Bei einem Fahrzeug verteilt sich im Wesentlichen die Gewichtskraft auf die vier Reifen; an Steigungen wird die Normalkraft ein wenig reduziert (Multiplikation mit dem Kosinus des Steigungswinkels), da nur die Komponente der Gewichtskraft zählt, die senkrecht zum Untergrund wirkt. Interessant ist, dass der Rollwiderstand gemäß dieser Formel unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit ist. Dies bedeutet, dass beispielsweise auch die dadurch verursachten Energieverluste für 100 Kilometer Fahrstrecke nicht von der Fahrgeschwindigkeit abhängen. Beim Luftwiderstand hingegen wachsen diese beispielsweise proportional zum Quadrat der Fahrgeschwindigkeit an.

Wie bereits erwähnt, kann der Rollwiderstand von Autoreifen im Allgemeinen durch die Wahl des verwendeten Materials, die Gestaltung des Reifenprofils und durch andere Details der Fertigung beeinflusst werden. Hierbei gibt es allerdings diverse Zielkonflikte, da nicht nur der Rollwiderstand zu optimieren ist, sondern auch andere Eigenschaften wie die Straßenhaftung unter verschiedenen Bedingungen (etwa Regen und Schnee) und der Fahrkomfort. Typischerweise weisen Winterreifen einen deutlich höheren Rollwiderstandskoeffizienten auf als Sommerreifen. Da solche Werte für Laien wenig verständlich sind, werden Reifen gemäß dem neuen EU-Reifenlabel seit Mai 2021 in die sogenannten Rollwiderstands-Effizienzklassen A bis E eingeteilt, die Vergleiche erleichtern sollen und auf Reifenlabels (zusammen mit Angaben über Nasshaf tung und Geräuschemissionen) angezeigt werden. Etwas verwirrend ist, dass in den EU-Verordnungen die Rollwiderstandskoeffizienten in den Einheiten kg/t (Kilogramm pro Tonne) angegeben sind. Multipliziert mit der Fahrzeugmasse in Tonnen erhält man damit einen Wert in Kilogramm – gemeint ist die Masse, deren Gewicht der Rollwiderstandskraft entspricht. Besser wäre hier die übliche Schreibweise für Koeffizienten: als eine dimensionslose Verhältniszahl. Gemäß der EU-Verordnungen sind die Kraftstoffeffizienzklassen für Reifen jedoch nicht nur vom Rollwiderstandskoeffizienten abhängig, sondern auch vom Reifentyp. Die Effizienzklasse A für Typ C1 (für Pkwund LLkw-Reifen) erfordert beispielsweise einen Wert von maximal 0,0065 (= 6,5 kg/t); in den Klassen C2 und C3 (für Lkw-Reifen) gelten hier die strengeren Grenzwerte von 0,0055 beziehungsweise 0,004.

Bei Autoreifen hängt der Rollwiderstandskoeffizient auch erheblich vom Reifendruck ab: Er wird bei zunehmendem Reifendruck kleiner. Der Kraftstoffverbrauch kann deswegen durch einen – gegenüber dem vom Hersteller empfohlenen Wert – etwas erhöhten Reifendruck ein wenig reduziert werden, was allerdings einen verminderten Fahrkomfort zur Folge haben kann. Nicht zuletzt ist auch die Normalkraft entscheidend, die im Wesentlichen durch die Gewichtskraft bestimmt wird. Ein schweres Fahrzeug hat deswegen unvermeidlich einen höheren Rollwiderstand als ein leichtes.

Auswirkungen des Rollwiderstands 
Ein konventioneller Sommerreifen hat einen Rollwiderstand zwischen 7 und 9 kg/t. Im Vergleich hierzu kommen rollwiderstandsoptimierte Reifen, sogenannte Leichtlaufreifen, auf Werte von 6,5 kg/t und weniger. Dabei wirkt sich die Reduzierung des Rollwiderstandswerts positiv auf den Stromverbrauch und damit auch auf die Reichweite des Elektrofahrzeugs aus. Experten rechnen mit drei bis vier Prozent mehr Reichweite bei einer Reduzierung um 1 kg/t. Bei einem Renault ZOE mit einer Reichweite von etwa 240 Kilometern wären das rund zehn Kilometer zusätzlich, ein Tesla Model S mit circa 500 Kilometer Reichweite würde rund 20 Kilometer mehr schaffen.

Höheres Gewicht, sofortiges Reifendrehmoment 
Im Vergleich zu Autos mit Verbrennungsmotor senkt die elektrische Antriebstechnik Motorlärm und Emissionen sowie Wartungsund Betriebskosten. Diesen Vorteilen von Elektrofahrzeugen steht jedoch eine deutliche Gewichtszunahme gegenüber. Die Batterien sind schwer und ihr Gewicht belastet die Reifen von Elektroautos zusätzlich. Auch das Drehmoment von Elektroautoreifen hat eine positive und eine negative Seite: Auf der einen Seite hat man eine unmittelbare Beschleunigung. Auf der anderen Seite beansprucht dieses sofortige Drehmoment die Reifen besonders stark. Daher verfügen spezielle Elektrofahrzeugreifen über eine stärkere Seitenwand und robustere Gummimischungen, die der schweren Last und dem sofortigen Drehmoment standhalten. Aber auch beim Kauf von konventionellen Reifen für ein Elektrofahrzeug sollte unbedingt auf den richtigen Last-Index geachtet werden: Er steht in der Zulassungsbescheinigung Teil I oder kann beim Fahrzeughändler erfragt werden. Auch der vorgegebene Reifendruck muss eingehalten und regelmäßig kontrolliert werden, da er die Tragfähigkeit des Reifens beeinflusst. Ein nur geringfügig zu niedriger Druck erhöht zudem den Rollwiderstand und den Verschleiß! Nicht zuletzt hat das höhere Gewicht von Elektrofahrzeugen auch eine höhere Trägheit zur Folge, die sich in einem längeren Bremsweg äußert. Elektrofahrzeugpneus werden daher auch im Hinblick auf den optimalen Grip entwickelt.

Geräuscharme Reifen 
In Abwesenheit von Motorgeräuschen tragen geräuscharme Reifen zu einem ruhigen und geräuschlosen Fahrerlebnis bei, indem sie die in den Fahrgastraum übertragenen Reifengeräusche reduzieren. Die von den Reifenherstellern verwendeten Technologien zielen darauf ab, die Innengeräusche auf allen Fahrbahnoberflächen zu reduzieren und damit den Komfort zu erhöhen. Bei der Geräuschentwicklung spielen vor allem Schwingungen im Hohlraum des Reifens eine Rolle, die sich in den Fahrzeuginnenraum übertragen. Schaumstoffeinlagen auf der Innenseite der Reifenlauffläche können diese Schwingungen absorbieren. Solche Polyurethanschwämme werden inzwischen von manchen Reifenherstellern verwendet. Pirelli nennt diese Lösung zum Beispiel „Noise Cancelling System“; bei Goodyear heißt sie „SoundComfort“. Continental gibt beispielsweise bei der ContiSilentTM-Technologie an, die Geräusche im Fahrzeuginnenraum um bis zu 9 dB(A) zu reduzieren, je nach Fahrzeugtyp, Geschwindigkeit und Straßenoberfläche.

Fazit: Bei Elektrofahrzeugen steht bei Herstellern wie auch Zulieferern der Umweltfaktor im Fokus. Ein geringer Rollwiderstand der Reifen ist daher ein wichtiger Punkt. Gleichzeitig müssen die Pneus aber guten Grip haben und kurze Bremswege sicherstellen – auch beim E-Auto! Speziell für diese Fahrzeugkategorie entwickelte Reifen stehen noch am Anfang, denn ein Blick auf die Konzepte der verschiedenen Reifenhersteller zeigt, dass der Umweltfaktor auch bei der Konstruktion und den verwendeten Materialien zukünftig noch mehr Berücksichtigung finden wird.