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V.-Motoren/Hybrid/Brennstoffzelle/Elektro-Batterie …
… wer macht das Rennen?
Hab jetzt im TV das batteriebetriebene, achträdrige und ca. 300kW starke Elektroauto eines japanischen Professors gesehen, der dieses Antriebsprinzip als das einzig wahre zukunftsträchtige Prinzip propagierte.
Für unsere `Hoffen und Sehnen´ Perspektive: Brennstoffzelle, hatte er nur wenige Worte der Abkündigung übrig, u.a., Kosten der Infrastruktur.
Mich haben diese wenigen Worte in sofern wachgerüttelt, als das ich mich mal wieder dabei erwischt habe, einfach ein von vielen postuliertes Zukunftsmodell (Brennstoffzelle) ohne eigenes Nachdenken zu übernehmen.
Wenn ich mit meiner überschaubaren Kenntnis, von Erdölreserven bis flächendeckendes Umfeld für den Brennstoffantrieb, mir nur einen Fakt herauspicke, dann macht die Aussage des japanischen Professors durchaus Sinn.
Ein nicht zu unterschätzender Parameter wird wohl heißen: WIRKUNGSGRAD.
Der ist bei V.-Motoren miserabel, letztendlich ca. 30 %.
In diesem Zusammenhang ist die Kombination V.- Motor/E.-Motor, sprich; Hybrid nur als ein ganz kurzlebiger `Neandertaler´ in der automobilen Antriebsgeschichte zu bezeichnen, auch von der Verbesserung des Wirkungsgrades her.
Wirkungsgrad vom Brennstoffantrieb ist mir unbekannt …. Vielleicht kann da jemand etwas dazu sagen?
Ich hab mal irgendwo gelernt, dass der Gesamtwirkungsgrad das Produkt der Einzelwirkungsgrade ist.
Wenn man diese Formel, auf die bis jetzt zitierten Techniken ansieht, dann kommt, im wahrsten Sinne des Wortes, nicht viel dabei raus.
Den wirtschaftlichen Wirkungsgrad (Erzeugung, Bereitstellung, Infrastruktur, Raubbau der Natur) mal ganz außer acht gelassen.
Da sollte doch die Energie aus der Steckdose, direkt in die Batterie um dann direkt in die Radnabenelektromotoren anzutreiben wohl anders dastehen.
Stopp, ja ich weiß, das vor der Steckdose auch was zu sein hat.
Wenn diese Energiequelle/n mit einem guten Wirkungsrad Batterien füllen können, dürfte der Gesamtwirkungsgrad höher, wenn nicht sogar, höchstmöglich sein.
Sieht das jemand so ähnlich (oder auch nicht) – dann möge er sich melden.
Gruß, Tempomat
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54 Antworten
Zweitakt Schiffsdiesel schaffen heute bereits knapp über 50% Wirkungsgrad und sind damit vergleichbar gut wie normale Kraftwerke, aus denen die Akkus üblicherweise geladen werden. Brennstoffzellen sollten bei etwas Last auch kaum über 70% kommen, eher weniger. Und sind sackteuer. Und brauchen Unmengen an Platin. Und haben seit 20 Jahren den Durchbruch in den nächsten 10 Jahren.
Meine mittelfristige Wette wäre ein im mageren betriebener Motor (direkteinspritzender Otto-Magermix ODER Diesel) zusammen mit einem Akku. Je mehr Langstrecke desto weniger Akku bzw. Gewicht ist sinnvoll, je mehr Stadtwagen und je größer der Preisunterschied zwischen 1km auf Strom bzw. Sprit desto dickerer Akku. Also etwas dem Prius ähnliches. Allerdings mit leistungsfähigeren Zellen, die mehr Kilometer ganz ohne Benzinantrieb gestatten.
/GaryK
Zitat:
Original geschrieben von GaryK
.... Und haben seit 20 Jahren den Durchbruch in den nächsten 10 Jahren.
Der war gut ;-)
Bringt die BZ-Problematik aber gut auf den Punkt!
M.
Zitat:
Original geschrieben von GaryK
Meine mittelfristige Wette wäre ein im mageren betriebener Motor (direkteinspritzender Otto-Magermix ODER Diesel) zusammen mit einem Akku. Je mehr Langstrecke desto weniger Akku bzw. Gewicht ist sinnvoll, je mehr Stadtwagen und je größer der Preisunterschied zwischen 1km auf Strom bzw. Sprit desto dickerer Akku. Also etwas dem Prius ähnliches. Allerdings mit leistungsfähigeren Zellen, die mehr Kilometer ganz ohne Benzinantrieb gestatten.
/GaryK
`Mittelfristig´, was immer das sein mag, ist das ein guter Schritt, setzt aber voraus, dass immer noch genügend fossiler Brennstoff für die Allgemeinheit verfügbar ist.
Der Vorschlag kommt aber nicht in Beantwortung (oder in den Versuch derselben) der anfänglich angesprochenen Alternative.
Wie wäre es mit Folgendem:
In einer Gegend mit vielen Jahressonnenstunden, so was wie die Sahara z.B., werden mit Hilfe von Sonnenkollektoren Autoantriebsbatterien geladen.
Diese Batterien entsprechen dem jeweiligen Stand der Technik, sind genormt und in Modulbauweise passend für viele Autotypen.
Ein (immer Durchschnittswerte) Batteriesatz von 200 kg zum Antrieb für 400 km wird - mit speziellen Zügen und Schiffen - z.B. zum deutschen Kraftfahrer geschafft.
So ein spezielles Schiff lädt 200.000 T. (könnte auch mehr werden) also 1.000.000 Batteriesätze à 400 km; also `Saft´ für 400.000.000 km.
Bei einer durchschnittlichen Jahresfahrleistung von 15 Tkm könnten mit einer Schiffsladung `Saft´ knapp 27.000 Kfz ein Jahr unterwegs sein.
Wenn wir in Deutschland ungefähr 30 Mill. Fahrzeuge angemeldet haben/hätten, die alle auf Batterien unterwegs wären, so könnten mit drei Schiffsladungen pro Tag alle PKW in Deutschland durchgehend betrieben werden.
Die Sonne würde es möglich machen.
Wäre doch schon mal ein guter Ansatz.
Ist nur von mir, aber ich glaube nicht, dass Frau Merkel, oder der Herr Westerwelle oder der Herr Münte schon einmal so weit gedacht haben.
Selbst Herr Trittin ist wahrscheinlich zu sehr mit seinem Dosenpfand ausgelastet gewesen.
Unsinn, oder wie geht’s weiter?
Gruß, Tempomat
Ich halts für Unsinn, die Batterien sind viel zu schwer um zum Aufladen mal eben in die Sahara geschifft zu werden. Energie müsste in besser komprimierter Form gespeichert werden. Du kannst eher Biomasse zum Trocknen in die Sahara schiffen als ne Li-Ion-Batterie. In Biomasse steckt eine höhere Energiedichte. Selbst eine Wasserstoff-Pipeline wäre sinnvoller.
Fossiler Brennstoff ist für Jahrhunderte noch vorhanden, schau dir nur die Kohle und Erdgasvorkommen kann. Dank der Fischer Tropsch Synthese kann man sowohl LPG als auch Diesel und Superbenzin vollsynthetisch herstellen. Ich halte es eher für wahrscheinlich, daß Biomasse per FT-Synthese (siehe "Sunfuel" und wie diese Verfahrensvarianten alle heissen) aufgewertet wird.
Schau dir unseren Primärenergieverbrauch an und wieviel MJ Energie in einem Hektar Raps / Wald steckt. Google sagts dir. Dann rechne die Fläche für solche Biomasse aus, schau dir die Differenz zwischen benötigt und erzielbar an und du weisst, wieviel neue AKWs gebaut werden müssten. Oder wieviel Energie gespart werden muss.
Übrigens, ehe man sich auf die Sahara einlässt, halte ich die Rückkehr eines kleinen 200MW heliumgekühlten Kugelhaufenreaktors bei stationären Anwendungen sowie zur Erzeugung von Prozessenergie für "Sunfuel" oder andere Biomasseverfahren für wahrscheinlich. Die Dinger haben gegen Leichtwasserreaktoren einige Vorteile - wie höheres und chemisch für die FT-Synthese ausreichendes Temperaturniveau, einfachere Verfahrensführung und völlige Kapselung des spaltbaren Materials in hochbeständigen Kermamik-Kugeln. Theoretisch kann so ein Reaktor keine Kernschmelze haben. Sowas könnte leicht die Prozessenergie erzeugen, um aus Biomasse mit hohen Ausbeuten Sprit zu machen.
Mecker ruhig über Trittin, der Kerl hat fachlich so gar keine Ahnung. Ein berufsbetroffener Sozialpädagoge wie er im Buche steht, zu allem eine Meinung und blöderweise von nichts ne Ahnung. Merkel ist Physikerin und hat im Bereich der Reaktionskinetik gearbeitet bzw. promoviert. Die Frau versteht fachlich mehr als 99% der sonstigen Umweltidioten, denkt wie ziemlich alle Naturwissenschaftler völlig anders als Sozialpädagogen / Rechtsanwälte / Mediziner und ist vermutlich eine von nichtmal einem Dutzend Bundestagsabgeordneten, die mit einer Reaktionsenthalpie und Entropie (also Thermodynamik) was anfangen können. Ohne solche Kenntnisse kommst du über blinden Aktionismus nicht hinweg. Ich hoffe, daß die Frau fachlich derart unterschätzt wie Schröder überschätzt wird. Ob die politisch bzw. populistisch gesehen tragbar ist sei dahingestellt.
Hallo GaryK,
vielen Dank für die vielschichtige und interessante Antwort.
Waren viele Stichworte dabei, die ich für weitere Infos, www. macht`s möglich, gebrauchen kann.
Ich hoffe sehr, dass du recht behältst, dass unser zukünftiger Energiebedarf nicht gefährdet sein wird, dank innovativer Techniken, die uns dann zur richtigen Zeit und der richtigen Kapazität zur Verfügung stehen.
Ich möchte mich natürlich nicht an meinem spontanen Einfall der Energiegewinnung und Speicherung und Transport festbeißen, aber wenn die Rede von Energiemix ist, dann wird die Sonnenenergie, und vor allen Dingen dort, wo sie lange scheint, eine Rolle spielen.
Du hast die Sonnenenergie gleichermaßen nicht ignoriert, siehe deine Bemerkung mit der Wasserstoffpipeline.
Warum nicht, wenn sich die Aufbereitung und der Transport rechnen.
Du sagst, das mit den Batterien und dem Transport wäre letztendlich unwirtschaftlich und nicht so klug, oder so.
Aber schon so meine (vielleicht zu simple) Rechnung geht doch schon beim allerersten Hinsehen auf, oder ist das wirklich nur absurd?!
Gruß, Tempomat
@tempomat,
deine Rechnung ist ziemlich daneben, da die Zusatzenergien nebst Ladungsverlust den ohnehin schon lächserlich geringen Wirkungsgrad der Photovoltaik (+ Speicherverluste) das alles ad absurdum führen. Besser ist dann schon die Bewässerung der Sahare mit arktischem Eis.
für den Langstreckenverkehr sind reine E-autos auf absehbare Zeit wohl nicht das Gelbe. Im Stadtverkehr (<150km pro Tag) könnte das aber eine Riesensache werden, Mitsubishi ist dort schon am weitesten. Zumal auch in D Nachtstrom billig angeboten wird. Außerhalb von D haben wir sogar noch bessere Voraussetzungen, da die Strompreise noch geringer sind.
M.E. wäre der E-Motor durch einen Verbrenner optimal ergänzt. Allerdings nicht wie beim Hybriden sondern als reine Zusatzenergiequelle. Die Gewichtseinsparung des komplizierten Antriebsstranges wäre weit besser als die doppelte Energieumwandlung im Verbrennerbetrieb.
Ich spreche dabei allerdings von Radnabenmotoren á lá Mitsubishi. Der Verbrenner könnte ein 0,4l 42kW-Kolbenmotor mit Druckwellenlader sein (schweizer Antrieb für den SMILE anno 1996) oder sogar eine gekapselte Gasturbine mit gekoppeltem MHD- und Drehstromgenerator.
Das Primat bleibt beim E-Antrieb.
Ein anderes Konzept wären sog. Batterieladestationen, bei denen man die Batteriesektionen mittels Schnellverschluß tauschen kann. Diese Art Konzepte passen hervorragend zur Windkraft, die ja i.a.R sehr unstetig arbeitet und damit gepuffert werden muß oder eben die Energie in "Speicher" sprich Batterien bringen.
Zitat:
Original geschrieben von Audi-gibt-Omega
@tempomat,
deine Rechnung ist ziemlich daneben, da die Zusatzenergien nebst Ladungsverlust den ohnehin schon lächserlich geringen Wirkungsgrad der Photovoltaik (+ Speicherverluste) das alles ad absurdum führen.
.... Besser ist dann schon die Bewässerung der Sahare mit arktischem Eis.
... Im Stadtverkehr (<150km pro Tag) könnte das aber eine Riesensache werden, Mitsubishi ist dort schon am weitesten. Zumal auch in D Nachtstrom billig angeboten wird. Außerhalb von D haben wir sogar noch bessere Voraussetzungen, da die Strompreise noch geringer sind.
M.E. wäre der E-Motor durch einen Verbrenner optimal ergänzt. Allerdings nicht wie beim Hybriden sondern als reine Zusatzenergiequelle.
... Ich spreche dabei allerdings von Radnabenmotoren á lá Mitsubishi. Der Verbrenner könnte ein 0,4l 42kW-Kolbenmotor mit Druckwellenlader sein (schweizer Antrieb für den SMILE anno 1996) oder sogar eine gekapselte Gasturbine mit gekoppeltem MHD- und Drehstromgenerator.
Das Primat bleibt beim E-Antrieb.
Ein anderes Konzept wären sog. Batterieladestationen, bei denen man die Batteriesektionen mittels Schnellverschluß tauschen kann. Diese Art Konzepte passen hervorragend zur Windkraft, die ja i.a.R sehr unstetig arbeitet und damit gepuffert werden muß oder eben die Energie in "Speicher" sprich Batterien bringen.
Hi Audi-gibt-Omega,
prima, es lebe der Energiemix und dessen geschickte Ausnutzung!
Bei meiner laienhaften Berechnung habe ich allerdings den Wirkungsgrad der Fotovoltaik, als technischen Wirkungsgrad-Faktor, außen vorgelassen, weil diese Art der Stromerzeugung nicht mit der Glühlampe betrieben wird, sondern halt mit dem Sonnenlicht, das geradezu verschwenderisch zur Verfügung steht (an bestimmten Stellen zu diesem Zweck).
Da sieht die Rechnung mit dem Wirkungsgrad schon wieder etwas anders aus, bzw. hier hilft dann wohl die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Kosten der Sonnenkollektoren, im Verhältnis zu der zu erzeugenden Energie. Gleichermaßen wäre hier der Speicherverlust den Batterien zu betrachten, wenn damit der Wirkungsgrad für Batterien gemeint ist.
Oder liege ich da an dieser Stelle mit meiner Differenzierung von technischem Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung falsch?
Gruß, Tempomat
@Tempomat
Akkus sind auch nicht das gelbe vom Ei, da beim Aufladen je nach System leicht 20% Verlust entsteht. Akkus werden nicht umsonst warm wenn die schnell geladen werden. Beim langsamen Laden fällts nur weniger auf.
Sonnenenergie ist eine Sache, diese sommerlichen 1000 Watt / m² sind auf dem Papier ne tolle und große Zahl. Blöderweise bekommt man kaum mehr als 5% der Energie gespeichert. Nimm die Solarkonstante und die Sonnensekunden übers Jahr gemittelt, den Biomasseertrag in Joule und vergleiche das. Hässlich kleine Zahl muss ich zugeben. Solarzellen sind kaum besser als Pflanzen und Verstromung dieser.
Es wird ein Energiemix sein. Diesel wird zunehmend durch Pflanzenöle ersetzt werden, die Restmasse der Pflanzen kann man trocknen (billige Niedertemperatur-Abfallwärme z.B. von Kraftwerken, Zementanlagen) und via FT Synthese in Benzine oder andere petrochemische Rohprodukte aufwerten. Wobei .de niemals autak werden kann, das ist recht sicher.
Windkraft wird ohne massive Speicherung niemals einen > 25% Beitrag leisten können - da bei Windstille entsprechend Reservekapazitäten vorhanden sein müssen. Wozu fett und teuer Reserven bauen, die je nach Wetterlage dumm rumstehen oder nur gering ausgelastet sind? Dann lieber etwas durchlaufendes und zuverlässiges, man bezahlt den Generator schliesslich nur einmal. Und die Standorte gehen heute bereits aus, vom Ärger mit dem Naturschutz ganz zu schweigen.
Deswegen meine Vermutung, daß kleine AKWs eine Renaissance erleben werden. Entweder klassisch als Siedewasserreaktor oder als Kugelhaufen. Beide sind im Gegensatz zu Graphitreaktoren bzw. Plutoniumerbrütern wie Tschernobyl oder Harrisburg relativ narrensicher betreibbar. Bin ich drüber glücklich? Nicht wirklich. Aber besser als weiterhin mit CO2 zu aasen wenn die Modelle und Prognosen zutreffend sind. Den Atomunfall hat man vergleichsweise vor der Haustür, das Klima wird per CO2 weltweit versaut. Wie man es macht, man macht es falsch.
/GaryK
Also die Rechnung mit den Batterien in der Sahara ist mehr als absurd, denn mir ist kein Hafen bekannt, der direkt in der Sahara liegt. Ergo kommen da ernome Logistikprobleme hinzu, ebenso müssen die Batterien in D verteilt werden. Das alles zusammen ist ein übelster Aufwand, und ausserdem zu 100% von der Sahara bzw. den dortigen Regierungen abhängig. Stabile Preise und zuverlässige Lieferung wären alles andere als gewährleistet.
Zudem wäre die mobile Gesellschaft mit in Nullkommanix totzukriegn, die wirtschaftlichen Folgen kann sich jeder selbst ausmalen.
Da könnte ich mir schon eher das Schiffsdieselprinzip vorstellen. Halbwegs moderne Schiffe "fahren" nicht mit Diesel, sondern mit vom Dieselmotor angetriebenen Elektromotoren. Die Diesel produzieren dabei immernur soviel Strom wie gerade benötigt wird.
Dieses Prinzip fürs Auto angewandt würde das Problem der grossen und schweren Akkus entschärfen, ein entsprechend konzipierter Diesel (niedrige Drehzahl, hohes Drehmoment) könnte sicher die nötige Energie aufbringen. Von mir aus kann das Teil auch mit Gas, Pöl oder sonstwas laufen.
Dann wäre auch das "Winterproblem" bei reinen Batterieautos vorbei. Denn wie will man denn den Fahrgastraum beheizen, oder will hier einer bei -10°C ohne Heizung fahren oder wenigstens die Scheiben beschlagfrei halten. Darüber scheint sich wohl keiner Gedanken zu machen...
Und das mir jetzt keiner mit Elektroheizung kommt! Die Folgen sind, ach lassen wir das.
Jedenfalls kommt man in europäischen Verhältnissen wohl kaum um ein Antriebskonzept herum, wo ein Teil der verbrauchten Energie als Wärme abfällt,
MD
@ GaryK,
wenn ich dich richtig verstehe, dann steht beim Energiemix bei dir die Energiegewinnung über Fotovoltaik an letzter Stelle, bzw. ist zur Nutzung von speicherbarer Energie im Sinne von batteriebetriebenen Fahrzeugen, oder zur Herstellung von Wasserstoff für eine flächendeckende Nutzung an letzter Stelle.
Das würde bedeuten, dass Fotovoltaik selbst innerhalb des Energiemix immer nur ein Nischendasein führen würde?!
@ mdishere,
vielen Dank für den Hinweis auf absurdes Gedankentum.
Es mag sein, dass dieser Gedanke sich in der Ausführung letztendlich nicht rechnet, jedoch geht es erst mal um die Abklärung des Gedankens selbst.
Da hab ich noch keine Gegenrechnung gesehen.
Ich bin kein Logistikfachmann, aber die von dir in einer Art `Bedenkenträgertum´ genannten logistischen Probleme, sind zu bewältigen.
Heute findet auch Benzin, Gas und Bananen den logistischen Weg in jeden Haushalt.
Aufgrund dieser Bedenken würde ich keinen Gedanken lapidar im Keim ersticken.
Es muss auch nicht die Sahara sein, sondern zu diesem Zweck definierte Flächen auf der Erde.
Gruß, tempomat
@Tempomat
so ziemlich. Eine kWh aus Photovoltaik kostet ein Heidengeld im Vergleich zu jeder anderen gebräuchlichen Art der Stromerzeugung.
Strom kann man einmal erzeugt nur schwer speichern. Biomasse ist leidlich problemlos lagerfähig und damit prinzipiell verfügbar. Ergo sehe ich Photovoltaik und Wind als goodie, aber niemals als verlässliche Hauptenergiequelle. Es sei denn, man schafft beim Speichern von Strom ein mittleres Wunder
Zitat:
Original geschrieben von Tempomat
[BDas würde bedeuten, dass Fotovoltaik selbst innerhalb des Energiemix immer nur ein Nischendasein führen würde?!
in ländern wie unserem sicher.
die mix verteilung wird halt regional (weltweit gesehen) verschieden sein.
Zitat:
Original geschrieben von GaryK
@Tempomat
so ziemlich. Eine kWh aus Photovoltaik kostet ein Heidengeld im Vergleich zu jeder anderen gebräuchlichen Art der Stromerzeugung.
Strom kann man einmal erzeugt nur schwer speichern. Biomasse ist leidlich problemlos lagerfähig und damit prinzipiell verfügbar. Ergo sehe ich Photovoltaik und Wind als goodie, aber niemals als verlässliche Hauptenergiequelle. Es sei denn, man schafft beim Speichern von Strom ein mittleres Wunder
Hi GaryK
das bedeutet, die Fläche zur Energiegewinnung sollte nicht über das Medium `Fotovoltaik´ Energie speichern, oder sogar einspeisen, sondern soll über das Medium `Fotosynthese/Pflanze´, bzw. über diesen Energiespeicher stattfinden, weil dieser `natürliche Energiespeicher´ von der Kapazität und der Flexibilität der Verfügbarkeit der Fotovoltaikenergiegewinnugskette (weit?) überlegen ist.
Also, keine sonnigen kargen Flächen zur Energiegewinnung, sondern 16°C warme Bioanbauflächen mit guter Feuchtigkeit.
Gibt es da Vergleichszahlen in Watt/Joule und Euro.
Bitte nur wenn parat, sonst kostet es zu viel Zeit.
Gruß, Tempomat
@Tempomat
hab ich nicht, nur vor einiger Zeit für mich auf einem Schmierblatt durchgerechnet. Du findest den Biomasse-Ertrag in MJ oder sonsteiner Einergieform per Google, die theoretische Bruttosonneneinstrahlung als Jahresmarge in .de ebenfalls -> der Rest ist trivial. Setz das in Relation zum deutschen Primärenergieverbrauch (Biomasse braucht für 1 kWh Strom etwa 2 kWh Brennwert wegen wärmekraftmaschinellen Verlusten) und du bist bei den Zahlen. Die Physik ist auf dem Niveau einer 11. Klasse. Nur würden die Schüler den Zusammenhang der Zahlen nicht sehen.
Was Biomasse kostet kannst du über die Preise von Restholz oder einer Tonne Futtermais schätzen. Wenn man weiss, auf wieviel Pfund gewachsenes Grünzeug das Kilo Futtermais kommt kannst du das entsprechend aufrunden.