Path: csiph.com!fu-berlin.de!uni-berlin.de!individual.net!not-for-mail From: Ralf Koenig Newsgroups: de.sci.physik,de.etc.fahrzeug.auto Subject: =?UTF-8?Q?Re:_=28E-Auto-Schrott=29_Auch_mittels_Pr=c3=a4mien_wird_S?= =?UTF-8?Q?chei=c3=9fe_nicht_k=c3=b6stlicher?= Followup-To: de.etc.fahrzeug.auto Date: Tue, 29 Nov 2016 13:03:08 +0100 Lines: 196 Message-ID: References: <1mxbfdh.deytw65y32szN%uelmuer@hotmail.be> <1wkt67s27h0d4.dlg@10235314.user.individual.de> Mime-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=windows-1252; format=flowed Content-Transfer-Encoding: 8bit X-Trace: individual.net jvDwjFPW9xghHSZMDNtqXwGC1u2UFc7tsOKT4ejXSa4bgn0NZK Cancel-Lock: sha1:NBa3bxL+eMzQypliSzLGAXRJ4Zs= X-Mozilla-News-Host: news://News.Individual.NET User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64; rv:45.0) Gecko/20100101 Thunderbird/45.5.0 In-Reply-To: Xref: csiph.com de.sci.physik:100859 de.etc.fahrzeug.auto:104665 Am 27.11.2016 um 17:38 schrieb Dieter Grosch: >> "Gerald Gruner" schrieb im Newsbeitrag news: Dieter Grosch schrieb: >>> Übrigens entspricht 1 l Benzin gerade dieser Energiemenge. >>> Alles andere kann man sich dann denken. Genau hier machst du den Fehler, Dieter. In dem "alles andere kann man sich denken". Denn du verstehst "alles andere" nicht, hinter dem Energieträger (einmal Sprit im Tank, einmal geladener Akku), da ist der große Unterschied in der Verwertung dieser Energie! >> Dafür ist die Effizienz des E-Motors weitaus höher als die des >> Verbrenners. >> An der Umrechnung in Liter Benzin kann man das deutlich sehen. Und Georg weist dich sogar auf deinen Fehler hin. Es geht um den mechanischen Wirkungsgrad des Motors dahinter. Denn nur der mechanische Anteil bewegt ein Auto. Einmal ein Verbrennungsmotor, einmal ein Elektromotor. Und dann das Verhältnis: mechanische Energie an der Welle (Kurbelwelle des Verbrenners, Welle des E-Motors) zu zugeführter Energie (einmal chemisch als Benzin, einmal elektrisch als geladener Akku). > Welcher Umrechnung? 1 l Benzin entspricht nun mal physikalisch einen > LI-Akku von 20 kg Und 1 kg Benzin "entspricht physikalisch" 1 kg Wasser, nur weil die Masse gleich ist? Das ist genau so Blödsinn. Du nimmst hier den gleichen Energieinhalt, wenn der Li-Ion-Akku 425 Wh/kg (20 kg * 425 Wh/kg = 8,5 kWh) hat und eben der Liter Benzin 8,5 kWh/Liter als Heizwert, aber nur dann wenn man ihn mit dem Sauerstoff aus weiteren 0,82*14,7 kg = 10 kg Luft verbrennt. Die eigentlich wesentliche Masse fährt der Verbrenner also nicht mit sich rum, sondern holt einen großen Anteil aus der Luft. Das macht den Tank so leicht. Nimm mal gedanklich noch eine kleine Menge Uran da mit rein, sodass wieder der Energieinhalt gleich wäre. Der Unterschied liegt dahinter in der Verwertung dieser getankten Energie (einmal Sprit, einmal Strom im Akku, einmal ein radioaktiver Stoff) auf dem Weg, bis sich am Motor dann mal eine Welle dreht, die die Räder antreiben kann. Welches System ist bereits abzusehen: Li-Luft-Akkus. Die werden das ähnlich machen, wenn man die Sachen ringsrum in den Griff bekommen hat. Aber diese braucht man an sich gar nicht. > und braucht am Netz bei 25 A eine Ladezeit von 1,8 h. 10 kWh brauchen am 230V-AC-Netz bei 25A eine Ladezeit von 1,8h. Soweit richtig, aber ringsrum mit den falschen Schlüssen. > Man kann höchstens das Gewicht um maximal auf 15 kg senken, wenn man den > Elektrolyt spart, das ist aber auch alles was möglich ist. Deine Zahlen sind so leider nicht praxis-tauglich. Also hier mal die Grundlagen in aller Kürze: Ein Elektroauto als Batteriefahrzeug (BEV) hat heute einen Akku mit einem Energieinhalt von ca. 15-20 kWh (Kleinstwagen) 40 kWh (Kompaktklasse) Tesla und BYD bauen heute schon Autos der Mittelklasse und ob. Mittelklasse/Oberklasse mit Akkus von 60 bis 100 kWh, die anderen Hersteller ziehen nach in diesen Bereich der Akkukapazität. Der Verbrauch im E-Auto sind ca. 11-12 kWh/100 km (ganz effiziente Fahrt in fahrwiderstandsgünstigen Autos) bis typisch so um 17 kWh/100 km (Kompaktklasse im Mischeinsatz), ca. 20-22 kWh/100 km bei 120 km/h bis 45 kWh/100 km (ungefähr ein Tesla Model S bei 200 km/h, der damit in 1h seinen Akku leergefahren hätte). Typische erreichte Energiedichte über den gesamten Akku (nicht nur die Zellen, sondern mit Gehäuse, Kühlsystem, Nebenkomponenten wie Batteriemanagementsystem) sind heute um die 100 bis 200 Wh/kg. Die Zellen für sich betrachtet gehen etwas höher, so um 200-400 Wh/kg. Es ist bereits absehbar, dass sich hier noch einiges tun wird rauf auf ca. 800 Wh/kg bei den Zellen. Also werden heute Akkus von ca. 150 bis 600 kg in den Autos verbaut. Die landen typisch im Unterboden. Deine Steckdose mit 1 Phase, 230V und 25A (5,7 kW, vermutlich eine CEE blau) ist eine Lademöglichkeit für zuhause, die nur über Nacht oder für kleine Batterien etwas sinnvolles macht. Dann aber gleicht sie das, was man am Vortag im Alltagsverkehr verfahren hat, schon ganz gut aus. Denn private BEV-Besitzer mit Lademöglichkeit laden recht häufig, aber halt immer nur ein bisschen. Eine gewisse Verbreitung haben öffentliche AC-Ladesäulen mit 11 kW (Drehstrom: 3 Phasen mal 230V mal 16A) oder 22 kW (Drehstrom: 3 Phasen mal 230V mal 32A). Die kann aber nicht jedes Elektroauto wirklich nutzen, weil seine Batterie DC als Ladestrom braucht und die 1-Phasen-Onbord-Ladegeräte gängig nur 3,7 oder 7,2 kW abnehmen. 3-Phasen-Lader schaffen dann auch 11kW oder 22 kW, sie sind aber nur selten in BEVs verbaut. Unterwegs gibt es DC-Schnellader mit typisch bis 50 kW (an CCS und CHAdeMO), Tesla hat um die 120-135 kW. Die anderen werden auf 100-150 kW nachziehen. 300/350 kW ist eine heute absehbare Zukunftsdimensionierung. Der ganze Vergleich "kWh Strom" gegen "kWh Heizwert aus Benzin" hinkt, solange du nicht die Wirkungsgrade der Antriebe dazu nimmst. Verbrennungsmotor: Stadtverkehr ca. 10% - 90% gehen als Sinnlos-Wärme weg Mittel: 15% - 85% gehen als Sinnlos-Wärme weg Autobahn ca. 30-35% Wirkungsgrad - 65-70% Sinnlos-Wärme mechanische Energie gegen chemische aus dem Sprit Der Rest geht als Wärme weg, teils aus dem Auspuff, aber auch über den Kühler vorn und die Innenraumheizung. Nur im Winter ist das willkommen, nötig ist es aber das ganze Jahr. Elektromotor: ca. 90-95% über einen weiten Bereich ab etwa 20% Last darunter aber auch schlechter werdend mechanische Energie zu elektrische aus dem zugeführten Strom damit auch kaum Erwärmung in Relation zur Leistung Das Fehlen von Wärme im Winter müssen Heizdrähte oder eine Wärmepumpe (Kühlschrank außen, wärmeabgebendes Element innen) ausgleichen. Fazit: Ja, ein 50 Liter Tank Benzin hat (bei Verbrennung mit Sauerstoff aus der Luft plus dessen Masse) um die 425 kWh an Heizwert, ein Wert, der auf absehbare Zeit utopisch in Akkus ist. Aber hinter dem Wirkungsgrad des Verbrenners bleiben davon ca. 63 kWh übrig, wer mal mit 15% Wirkungsgrad im Schnitt rechnet, die das Auto wirklich vorwärts bewegen. Der Rest, also etwa 362 kWh, erhitzt letztlich die Umgebungsluft. Das gleiche auf der mechanischen Seite kann ein Elektroauto mit ca. 75 kWh-Batterie, wo dann 63 kWh mechanisch für Vortrieb sorgen (je nach Verbrauch über eine Strecke von ca. 400 km). Und die restlichen 12 kWh gehen als Wärme weg, mal verteilt und schlecht nutzbar, mal gut nutzbar und gezielt für punktuelle Heizungen genutzt. Ein 90-Liter-Diesel-Tank (dicke Oberklasse, dicke SUV) ist bei etwa 900 kWh an Heizwert. Fährt der auf der Autobahn mit 30% Wirkungsgrad bleiben ca. 270 kWh, die mechanisch für Vortrieb gesorgt haben. Die restlichen 630 kWh haben die Umgebungsluft angewärmt. Wer dabei auch nur 1 Pause einlegt (und selbst mit 10 Liter Diesel/100km sind das 900 km oder gut 6-8 Stunden), zerfällt das schon in 2x135 kWh, mit 2 Pausen in 3x90 kWh. Sieht man sich an, wie etliche (Zweit)Autos heute genutzt werden (typisch 20-40 km am Tag) und geht man von täglicher Nachladung aus, sind aber plötzlich recht kleine Akkus möglich. Die eigentliche Challenge am E-Auto ist, ca. 15 bis 100 kWh als Akku mit guter Haltbarkeit und überschaubarem Gewicht und Preis zu bauen. Dazu für Langstrecken eine Infrastruktur, die ein Laden erlaubt, welches in ca. 15-60 Minuten 80% des Akkus wieder füllt, also wieder viel Reichweite schafft. Und für die Wohnumgebungen der Menschen Lademöglichkeiten zu schaffen, da wo sie nicht existieren. Kommen folgende Sachen zusammen: * Langstrecken ohne Pause UND * hohe Geschwindigkeit (>130 km/h) UND * schwere Fahrzeuge (Transporter, Nutzfahrzeuge) und/oder hoher Luftwiderstand (hohe Transporter, Lkw, alte Geländewagen und SUV vor einer Strömungsoptimierung der Karosserie) sind Verbrenner auf die nächste Zeit kaum zu ersetzen, wenn die Akkus nicht weitere Fortschritte machen in der Reduktion von Gewicht, Volumen und Preis. Für den Einsatz abseits dessen (Stadt, Überland, Langstrecke mit Pausen, leichtere Pkw, Stadtbusse, leichte Nutzfahrzeuge mit Tempolimits oder mit Kurzstreckennutzung, strömungsoptimiertes Design) sind schon heutige Akkus wunderbar geeignet, sobald in einer BEV-Plattform eine gute Stelle zum Verbau der Akkus gefunden ist. Verbrenner-Entwickler versuchen parallel mit Wirkungsgradverbesserungen (auch durch Hybridisierung, wo parallel der E-Motor dazukommt) ihre schlechten Wirkungsgrade bei geringer Last zu verbessern. Diese Verbesserungen verzögern den Schwenk auf voll-elektrische Antriebe. Blöd ist: wer ganz wenig Verbrauch will, muss höhere Emissionen an Schadstoffen in Kauf nehmen. Das machten die Hersteller, aber die Entrüstung darüber war groß und es ging enorm Vertrauen verloren. Nun wird mit "realitätsnaher Messung" und aufwendiger Abgasnachbehandlung versucht, zu retten, was zu retten ist, aber es wird schwer, das Vertrauen zurückzubekommen. Gegen die Einfachheit von Batterie+E-Motor, die lokale Emissions-Freiheit (außer kleine Wärme-Emissionen) des BEV werden Verbrenner einen schweren Stand haben, wenn die Batterie günstig sind und eine hohe Energiedichte haben, sowie eine Ladeinfrastruktur bereitsteht, selbst wenn sie anfangs Lücken hat. Grüße, Ralf X-Post: de.sci.physik, de.etc.fahrzeug.auto Follow-Up to: de.etc.fahrzeug.auto