Zum Stand der Elektrifizierung des
Straßenverkehrs
Elektroautos – Wunschtraum oder werdende Wirklichkeit?
Stefan Fassbinder
Vorbemerkungen
In der Elektrotechnik gilt für
die Beziehungen zwischen
Wirkleistung P,
Blindleistung Q,
Scheinleistung S,
...
Vorbemerkungen
Je mehr etwas in Funk, Fernsehen und Presse (einschließlich
Fachpresse) in Erscheinung tritt, desto weniger...
Aha, da haben wir es schon:
»Als Energiespeicher haben sich
Li-Ion-Akkus durchgesetzt, weil sie im
Vergleich zu Bleiakkus ...
Strom macht mobil –
wenn er nur irgendwie ins Fahrzeug kommt!
Elektromotoren
• haben zumeist ihr höchstes Drehmoment im St...
Strom macht mobil –
wenn er nur irgendwie ins Fahrzeug kommt!
Einen Laptop-Computer aufzuladen
• kostet 1 Cent für Strom a...
1. Reine Elektrofahrzeuge
Diese 3 Akkusätze
dienen zur Versorgung
je eines DB-Reisezugwagens.
Nicht etwa zur Heizung; vom ...
Dennoch titelt die Fachpresse
immer wieder gern:
Derlei Veröffentlichungen
gibt es wie Sand am Meer, und zwar in 2 Typenreihen:
• Typ 1: Im Text steht gar nichts (keine Za...
Durchbruchs-
meldung 1:
Fass ohne Boden
Doch wenigstens das Eine
lässt sich sagen:
 Diese Fahrzeuge sind
wirklich verglei...
Durchbruchsmeldung 2:
605 km mit einer Akkuladung! (27. Okt. 2010)
Ungereimtheiten der ersten Art:
• Rückfall in alte Zeit...
Durchbruchsmeldung 2:
605 km mit einer Akkuladung!
Ungereimtheiten der zweiten Art:
• Warum fand die Rekordfahrt bei Nacht...
Durchbruchsmeldung 3:
Ein E-Auto für nur 7000 €!
Überschrift:
 Renault Twizy – Stadtfahrzeug für 7000 € bis 8500 €!
Text:...
Durchbruchsmeldung 4:
www.bea-tricks.de
Man kaufe einfach ein Auto von der Stange + einen Umrüstsatz!
Den Verbrennungsmoto...
Durchbruchsmeldung 5:
 20.000 € plus Mwst.
 170 km Reichweite
 90% Wirkungsgrad
 fremd erregter Synchronmotor
 4 Jahr...
Durchbruchsmeldung 6 (immerhin Typ 2):
Elektromobilität entdeckt den Sinn für die Realität
(VDI Nachrichten 42/2013, S. 1)...
E-Version: 24.700 €
Benzin-Version: 9.960 €
Kapazität: 14,5 kWh
Akku-Kosten: ≈ 1.017 €/kWh
»Warum ist der Kaufpreis von El...
Kein heißer Ofen:
Heizung im PKW
Beim Verbrennungsmotor:
Genügend »Soda-Energie« (ist sowieso da).
Kleinwagen: 2 kW Heizle...
Schuld ist die zu schwere Batterie-Chemie
 Lithium ist das drittleichteste Element (Atommasse 7)
 und liefert eine Zelle...
Schuld ist die zu schwere Batterie-Chemie
 Leider kann kein elementares Lithium zum Einsatz kommen,
sondern nur Verbindun...
Wo bleibt der Preissturz bei den Li-Ionen-Zellen?
Nachforschung im Internet unter größeren Akkumulatoren
(nicht solche für...
Preise von Lithium-Ionen-Akkumulatoren für allgemeine Anwendungen (2015)
Zyklen Max. Dauerstrom Preis Speicherungskosten
Z...
Wo bleibt der Preissturz bei den Li-Ionen-Zellen?
• Mit einer durchschnittlichen Lebensdauer der Lithium-Ionen-
Akkumulato...
Ökobilanz
1 kWh Speicherkapazität herzustellen kostet zunächst
• 100 kWh elektrische Energie bzw. insgesamt
• 400 kWh chem...
Ladesäulen-Mystik –
Henne-Ei-Syndrom?
Na ja, bislang gibt es für je 2 E-Autos
je eine Tankstelle – und das, obwohl
das E-A...
Eine 16-A-Haushaltssteckdose lädt
den Akku in 6 Stunden.
Ein Drehstrom-Anschluss 3*16 A
schafft es in 2 Stunden.
Ein Stark...
Ladesäulen-Mystik
RWE 2011:
»Eine Ladesäule kostet einschließlich
Errichtung und Anschluss ≈ 5000 €.
Smart grid verdoppelt...
Ladesäulen-Mystik
RWE 2011
Bei echter Auslastung dauert es
>100 Jahre!
»Lösung«:
Gleichstrom-Schnell-Ladestationen
mit 100...
Ladesäulen-Mystik
RWE 2013:
• »Wir … betreiben in Europa
2320 intelligente Ladepunkte, davon 1525 in Deutschland.
• 2012 w...
Ladesäulen-Mystik
auf dem Prüfstand
RWE 2013
• 4 Millionen »emissionsfreie« Kilometer, verteilt auf 2320 Säulen,
• das mac...
Ladesäulen-Mystik
Manchmal sind sie wirklich in
Betrieb!
 Wobei ein E-Auto an der
Ladesäule einen Umsatz
von < 1 €/h gene...
Die virtuelle Turbo-Kuh: Noch gar nicht da,
aber schon gemolken und geschlachtet!
Der Akku wird bei Bedarf vom Stromversor...
Die virtuelle Turbo-Kuh:
Wie viel Milch, wie viel Fleisch?
• In Deutschland gibt es 40 Millionen Autos.
• Jedes davon fähr...
Die virtuelle Turbo-Kuh:
Das Geschäftsmodell
Urlaubsfahrt – die Familie fährt zum Mittagessen auf eine
Autobahn-Raststätte...
Die virtuelle Turbo-Kuh:
Das Geschäftsmodell
• Aus dem Mittelspannungsnetz wird also die »Autobahn-Raststätte
der Zukunft«...
Die virtuelle Turbo-Kuh:
Unsere schiefe Wahrnehmung vom Auto
Wir überschätzen leicht den Energie-Verbrauch unserer Autos, ...
Jetzt geht‘s aber rund!
Hier fetzt sich ein Redaktor der
Schweizer Zeitschrift für
angewandte Elektrotechnik
(unter Bezugn...
Die Ungereimtheiten in der
Argumentation:
»Die Fahrzeugbatterien werden niemals vollständig geladen und
entleert, sondern ...
Die Ungereimtheiten in der
Argumentation:
»Tesla nutzt die bei der Entladung der Batterien anfallende Wärme«.
Nun ja:
• Ei...
Die Ungereimtheiten in der
Argumentation:
»Auch kleine, mit Kerosin betriebene Standheizungen sind im
Gespräch.«
Ja, und s...
Manche Leute träumen auch von
induktiver Übertragung
Die Zahnbürste kann es schon lange –
jedoch nur über Entfernungen < 1...
Noch ein paar Mythen gefällig?
Optimal geeignet sind
Permanentmagnet-
Synchronmotoren, denn:
 Sie sind ≈ 30% kleiner und
...
Noch ein paar Mythen gefällig?
Optimales Antriebskonzept:
Einzelrad-Antrieb mit Permanentmagnet-Nabenmotoren ohne Getriebe...
Noch ein paar Mythen gefällig?
Aha, da haben wir es doch:
VDE-Studie:
»Energieoptimaler Bahnverkehr – auf dem Weg zum 1-Li...
Noch ein paar Mythen gefällig?
Also was ist denn nun mit dem ultimativen Antriebskonzept
»permanent erregter Drehstrom-Syn...
0kW/t
200kW/t
400kW/t
600kW/t
1kW 10kW 100kW 1000kW 10000kW100000kW
Leistungsdichte→
Baugröße →
Leistungsdichte von
Hubkol...
Na ja, dies ist vielleicht
ein Bisschen übertrieben
www.bulletin-
online.ch/de/themen/electrosuisse/ver
band/artikel-detai...
Bilanz 1:
Elektroautos
Akkumulator gespeiste Elektroautos sind
• für lange Strecken technisch nicht darstellbar,
• für kur...
Also warum denn dann nicht
nach dem Modell der »Autoscooter«
alle Autobahnen mit Kupfer statt
Asphalt pflastern,
ein Draht...
Auch der Effizienzvorteil wäre überzeugend
Angaben und Annahmen zu einem Beispiel-Diesel-PKW (SEAT Altea XL):
• »Lang über...
0Wh/km
50Wh/km
100Wh/km
150Wh/km
200Wh/km
250Wh/km
300Wh/km
350Wh/km
400Wh/km
0,0l/100km
2,5l/100km
5,0l/100km
7,5l/100km
...
0%
4%
8%
12%
16%
20%
24%
28%
32%
36%
0kW
50kW
100kW
150kW
200kW
250kW
0km/h 45km/h 90km/h 135km/h 180km/h
ƞ→
P→
v →
Krafts...
2. Hybridfahrzeuge
lohnen sich nur bei ineffizienten Motoren.
Grund zum Kauf eines Hybridfahrzeugs?
Angeblich Energie-Eins...
Wann ist ein Antrieb »hybrid«?
• Es gibt den »vollen« Hybrid,
• es gibt den »milden« Hybrid,
je nach dem, welcher Anteil a...
Der Lithium-Ionen-Akku ist Spitze!
 Nahezu keine Selbst-Entladung,
 nahezu keine chemischen Verluste.
Daher kann in eine...
Der Hybrid-Antrieb auch?
So oder so?
Diesel
↓
Getriebe
↓
Rad
Diesel
↓
Generator
↓
Umrichter
↓
E-Motor
↑
Umrichter
↑
Verlus...
Noch ein Mythos gefällig?
Großer Vorteil des Elektro- und Hybrid-Antriebs:
Möglichkeit zur Rückspeisung beim Bremsen!
Groß...
Noch ein Mythos gefällig?
Fragen:
Welchen Anteil einer Fahrtstrecke bremsen Sie?
Welchen Anteil der Fahrzeit bremsen Sie?
...
Noch ein Mythos gefällig?
Vorteil innerorts, Nachteil außerorts – bei typischen Stadtfahrzeugen??
www.dat.de/news/Leitfade...
Der iBooster von Bosch
ist kein Antrieb, der auch bremsen kann, sondern eine Bremse, die
Energie zurückgewinnen kann
• bei der Eisenbahn im Rückspeisen von Bremsenergie
(langsam fahren lohnt sich nicht)
• beim Auto im langsamen Fahren
(rüc...
0l/100km
5l/100km
10l/100km
15l/100km
20l/100km
25l/100km
30l/100km
0km/h 50km/h 100km/h 150km/h 200km/h 250km/h
Verbrauch...
Selbst beim Hybrid-Bus …
… liegt die Amortisation mit Förderung noch bei 9 bis 13 Jahren
1 9,6%
2 -9,0%
3 -10,1%
4 13,3%
5...
Totschlag-Argument:
Arbeitsplätze!
Studie des Fraunhofer Instituts Österreich
(www.bmwfj.gv.at/FORSCHUNGUNDINNOVATION/PUBL...
Totschlag-Argument:
Arbeitsplätze!
Wenn man für 3,8 Milliarden Euro
• 3800 Autos bauen will, kostet jedes eine Million Eur...
Hans Rudolf Ris,
früherer Chefredaktor der
Schweizer Zeitschrift für angewandte Elektrotechnik:
»Letztlich geht es in den ...
Nächste SlideShare
Wird geladen in …5
×

Zur Elektrifizierung des Straßenverkehrs

2.210 Aufrufe

Veröffentlicht am

Man zahlt den dreifachen Preis für ein Auto, das nur einen Bruchteil des Leistungsumfangs eines konventionellen Fahrzeugs bietet. Dennoch liest man jede Woche in einer anderen Zeitschrift: »Vermarktung der Elektroautos startet!« Wie soll das gehen?

Hinweis: Diese Präsentation enthält Verknüpfungen zu »Wie Energie-effizient ist der Bahnverkehr wirklich?«

Es wird empfohlen, auch diese Präsentation herunter zu laden.

Veröffentlicht in: Automobil
1 Kommentar
2 Gefällt mir
Statistik
Notizen
  • Das Tirol-Adria-Projekt wurde in den Teilen „C und „D“ durch sehr nützliche und mutige Initiativen ergänzt und wird mit folgenden Inhalten neu vorgelegt:

    1. Flussraum-Bewirtschaftungskonzept “River-Room-Recreation”
    2 Erneuerbare Energie,
    3. E-Mobilität,
    4. Strom- und Datenleitungen.

    Die eigentliche Innovation des Projektes C ist die Abdeckung - in Form eines Baldachins – von Flussläufen, Autobahnen und Straßen als Grundlage für folgende Nutzungen:
    a) die Erzeugung elektrischer Energie mit PV-Überdachungen,
    b) die Unterbringung von Strom- und Datenleitungen im Traggerüst der Überdachung von Flüssen, Autobahnen und Straßen, welche als ununterbrochene Korridore dazu besonders geeignet sind.
    c) Die Montage von Fahrleitungen zur Elektrifizierung von Fahrspuren für die E-Mobilität (Trolleytruck e Filobus auf Autobahnen, Straßen oder sogar für Schiffe auf Binnenwasserstraßen). Die Antriebsenergie für die elektrisch betriebenen Fahrzeuge wird zeitweise direkt vom darüber liegenden PV- Foliendach bezogen.

    Italien könnte so ca. 60.000.000.000 kWh Strom im Jahr produzieren, das sind 20 % des Strombedarfes und entsprechen der Kapazität von etwa 9 AKW’s. Mit dem Bau der PV-Anlagen könnte auf dem gesamten Staatsgebiet begonnen und sofort fossile durch erneuerbare Energie ersetzt werden. Andere Erzeugungsanlagen brauchen Jahre bis mit dem Bauarbeiten begonnen werden kann und wenn diese dann nach einem Jahrzehnt in Betrieb gehen und vielleicht mit Atomkraft oder mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, führt dies zu neuen Abhängigkeiten und Unsicherheiten.

    Gerade Italien könnte der Energieabhängigkeit, der Wirtschafts- und Beschäftigungskrise entgegenwirken indem es die südliche Sonne durch PV-Überdachung von unproduktiven Flächen nutzt, oder noch mehr dort, wo ein Photovoltaik-Baldachin sogar Vorteile für die Benutzung und Instandhaltung von Straßen bringt und den Strom direkt für die elektrifizierten Fahrspuren liefert. Beim Kfz mit Radnabenantrieb erreicht man dabei einen Wirkungsgrad von sogar 96 % (Diesel-Pkw 20 %). Beim wasserstoffbetriebenen Fahrzeug erreichen nur 11 % des ursprünglichen Solarstromes - hauptsächlich wegen der unvermeidbaren Umwandlungsverluste - den Asphalt! Dem Wirkungsgrad des elektrischen Antriebes entsprechend ist auch der Anteil der zurückgewinnbaren Bremsenergie.
       Antworten 
    Sind Sie sicher, dass Sie …  Ja  Nein
    Ihre Nachricht erscheint hier
Keine Downloads
Aufrufe
Aufrufe insgesamt
2.210
Auf SlideShare
0
Aus Einbettungen
0
Anzahl an Einbettungen
4
Aktionen
Geteilt
0
Downloads
11
Kommentare
1
Gefällt mir
2
Einbettungen 0
Keine Einbettungen

Keine Notizen für die Folie

Zur Elektrifizierung des Straßenverkehrs

  1. 1. Zum Stand der Elektrifizierung des Straßenverkehrs Elektroautos – Wunschtraum oder werdende Wirklichkeit? Stefan Fassbinder
  2. 2. Vorbemerkungen In der Elektrotechnik gilt für die Beziehungen zwischen Wirkleistung P, Blindleistung Q, Scheinleistung S, Leistungsfaktor λ: In der öffentlichen Wahrnehmung gilt für die Beziehungen zwischen Praxiswert P, Quatschwert Q, Scheinwert S, Lesefaktor λ: 𝑃2 + 𝑄2 = 𝑆2 𝜆 = 𝑃 𝑆 𝑃2 + 𝑄2 = 𝑆2 𝜆 = 𝑃 𝑆
  3. 3. Vorbemerkungen Je mehr etwas in Funk, Fernsehen und Presse (einschließlich Fachpresse) in Erscheinung tritt, desto weniger wird man in der Praxis davon vorfinden. Der Rest der Erscheinung ist mit Quatsch aufgefüllt, um das für eine Meldung notwendige Volumen aufzuweisen. Diese Veröffentlichungen sind kaum lesenswert und warten daher mit einem entsprechend niedrigen »Lesefaktor« auf. Umgekehrt besteht umso weniger Notwendigkeit, über etwas zu berichten, je mehr es sich im wirklichen Leben bereits etabliert hat. Sofern sich überhaupt Veröffentlichungen hierüber finden lassen, sind sie sehr lesenswert, da entsprechend wenig mit Füllstoff aufgebläht. Ein Beispiel mit einem sehr hohen »Scheinwert« und entsprechend magerem »Lesefaktor« λ < 0,2 sind leider Elektro- und Hybridautos.
  4. 4. Aha, da haben wir es schon: »Als Energiespeicher haben sich Li-Ion-Akkus durchgesetzt, weil sie im Vergleich zu Bleiakkus und solchen mit Nickel-Metallhydriden (NiMH) 1. leichter sind und 2. mehr Energie speichern können.« (www.empa.ch/plugin/template/empa/ 1/99073/---/l=1)
  5. 5. Strom macht mobil – wenn er nur irgendwie ins Fahrzeug kommt! Elektromotoren • haben zumeist ihr höchstes Drehmoment im Stillstand: Kein Auskuppeln, kein Schaltgetriebe, kein variabler Drehmomentwandler erforderlich; • sind kurzzeitig überlastbar – höheres Beschleunigungs-Vermögen als die Nennleistung es erwarten ließe; • haben keinen Leerlauf-Verbrauch im Stillstand, beim Rollen und Bremsen; • bieten die Möglichkeit zur Rückspeisung beim Bremsen (Motor = Generator) • und sind vollkommen offen hinsichtlich der verwendeten Primär- Energie (fossil, nuklear, Wasser, Wind, Sonne …).
  6. 6. Strom macht mobil – wenn er nur irgendwie ins Fahrzeug kommt! Einen Laptop-Computer aufzuladen • kostet 1 Cent für Strom aus der Steckdose. • Der Akku kostet 90 € und hält 1000 Ladezyklen, entsprechend 100 € Energiekosten für den Rechner während eines Akku-Lebens. • Das bedeutet: 10-facher Strompreis Akku- gegenüber Netzbetrieb! Bei großen Einheiten für Fahrzeuge immer noch Faktor 3. Der »Tank« eines Elektroautos • kostet 3000 €/l, • wiegt 30 kg/l • und ist nach 1000 … 3000 Füllungen »sedimentiert«. } umgerechnet auf Energie- Äquivalent von Dieselkraftstoff (ηD = 30%, ηE = 90%)
  7. 7. 1. Reine Elektrofahrzeuge Diese 3 Akkusätze dienen zur Versorgung je eines DB-Reisezugwagens. Nicht etwa zur Heizung; vom Antrieb gar nicht erst zu reden, sondern allein für Beleuchtung und Hilfsbetriebe!
  8. 8. Dennoch titelt die Fachpresse immer wieder gern:
  9. 9. Derlei Veröffentlichungen gibt es wie Sand am Meer, und zwar in 2 Typenreihen: • Typ 1: Im Text steht gar nichts (keine Zahlen, Daten, Fakten, sondern lediglich Absichtserklärungen, Erwägungen, Szenarien, hehre Ziele und dergleichen; >90% aller Fälle). • Typ 2: Im Text steht das Gegenteil dessen, was die Überschrift sagt (der klägliche Rest von <10% aller Fälle). Vorliegender Fall war vom ungewöhnlichen Typ 2: 
  10. 10. Durchbruchs- meldung 1: Fass ohne Boden Doch wenigstens das Eine lässt sich sagen:  Diese Fahrzeuge sind wirklich vergleichbar.  Dies ist ein echtes Elektroauto mit einem eigenen Konzept!  Nur liegt die Amortisation – auch ohne Mineralöl- steuer – bei 469.000 km!  Das heißt für den Akku: 3.000 Ladezyklen – Ende der Lebensdauer…
  11. 11. Durchbruchsmeldung 2: 605 km mit einer Akkuladung! (27. Okt. 2010) Ungereimtheiten der ersten Art: • Rückfall in alte Zeiten: Verbrennungsmotor raus, Elektromotor rein! • Lithium-Metall-Polymer-Akkus – ein alter Hut, aber 100 kWh aus nur 100 kg? • Weiter unten sind es auf einmal 300 kg! • An anderer Stelle werden diese Akkus (z. B. für Modellflugzeuge) mit Energiedichten von 140 Wh/kg bis max. 180 Wh/kg angeboten. • Zu Preisen um 2 €/Wh! Macht 200.000 € für den Wagen. • Dann ein Brandschaden – Nachbau des Wagens mit nur noch 62,9 kWh aus jetzt 386 kg Akkumulator-Zellen!
  12. 12. Durchbruchsmeldung 2: 605 km mit einer Akkuladung! Ungereimtheiten der zweiten Art: • Warum fand die Rekordfahrt bei Nacht (und Nebel?) statt? Um möglichst konstant mit etwa 90 km/h fahren zu können? Vielleicht im Windschatten eines LKW? • Stromkosten an der Haussteckdose: 16 € (ohne Mineralölsteuer). • Hierdurch ersetzter Dieselkraftstoff (3-Liter-Auto!): 25 € (mit Mineralölsteuer). • Spart also Geld erst nach rund 10.000 Fahrten von München nach Berlin. • Die Akku-Lebensdauer beträgt aber nur 3.800 Fahrten. • Primärenergie spart er praktisch keine.
  13. 13. Durchbruchsmeldung 3: Ein E-Auto für nur 7000 €! Überschrift:  Renault Twizy – Stadtfahrzeug für 7000 € bis 8500 €! Text:  Standard-Version: »Krankenfahrstuhl« mit max. 45 km/h.  »GTE«-Version: 80 km/h (2 Sitze).  Preis beinhaltet keinen Akku (7 kWh; »bis zu« 115 km)!  Den muss man für 49 € im Monat mieten.  Entspricht Kraftstoffkosten für 40.000 km/a (eines Kabinenrollers mit 100 km Reichweite bei max. 80 km/h).
  14. 14. Durchbruchsmeldung 4: www.bea-tricks.de Man kaufe einfach ein Auto von der Stange + einen Umrüstsatz! Den Verbrennungsmotor baut man aus und wirft ihn weg. Oder man rettet ein Altfahrzeug vor dem Schrottplatz! Und beides vermittelt die bis dato fehlende Wirtschaftlichkeit!? Unter »Kostenvergleich« findet man aber nur die Kraftstoffkosten gegen die Stromkosten aufgerechnet. Wenn man jedoch ein Auto kaufen möchte, findet man: Warning: Illegal string offset 'products_id' in /homepages/30/d28787483/htdocs/beatricks/automarkt/templates/xtc4/source/box es/whats_new.php on line 60 Fatal error: Call to undefined function session_is_registered() in /homepages/30/d28787483/htdocs/beatricks/automarkt/includes/functions/session s.php on line 88 Bea-Tricks hat abgedankt (abgetankt?)
  15. 15. Durchbruchsmeldung 5:  20.000 € plus Mwst.  170 km Reichweite  90% Wirkungsgrad  fremd erregter Synchronmotor  4 Jahre lang 125 € pro Monat Akkumulator-Miete  Dieser Akku kostet also »nur« 6.000 € bei 22 kWh …  … oder Renault buttert zu! Und bietet optional eine Ölheizung! Wie war das doch gleich mit der Kraft-Wärme-Kopplung? Huch! Was macht der denn da drin?
  16. 16. Durchbruchsmeldung 6 (immerhin Typ 2): Elektromobilität entdeckt den Sinn für die Realität (VDI Nachrichten 42/2013, S. 1). Inhalt (wörtlich): • Ein Renault Zoe schaffte 1000 km in nur 24 Stunden! • Dazu waren nur 9 Zwischenladungen nötig! (Bei einer Nenn-Reichweite von 210 km? Merkwürdig… Anmerkung Renault: »Realistische Reichweite« 100 km bis 150 km). • Die Stromkosten beliefen sich auf nur 37,50 €! Inhalt (sinngemäß): • Wenn man einem Kleinwagen mit einem fortschrittlichen Dieselmotor 24 Stunden Zeit einräumt, um 1000 km zurückzulegen, dann betragen die Kraftstoffkosten (mit Steuern!) nur 37,50 €. • Das schafft der Wagen mit einer Tankfüllung → ohne Zwischenhalt. • Dieser Umsatz verteilt sich daher nicht auf 10 Stellen (die alle ihre Fixkosten haben) mit nur 3,75 € Umsatz je Station.
  17. 17. E-Version: 24.700 € Benzin-Version: 9.960 € Kapazität: 14,5 kWh Akku-Kosten: ≈ 1.017 €/kWh »Warum ist der Kaufpreis von Elektroautos so hoch? Meist nennen die Hersteller als erstes Argument: Weil die Lithium-Ionen-Batterie so teuer ist. Doch die Hersteller treffen keine konkrete Aussage zur genauen Kostenaufschlüsselung. … Daher wurde nach verschiedenen Recherchen ein Richtwert für die Batteriekosten von 450 €/kWh ermittelt und beim Vergleich angenommen (Tafel 3).« Warum dieses? An anderen Stellen liest man wiederum, der »Rest« des E-Autos (außer dem Akku) sei einfach gestrickt und daher billig. Da nicht sein kann, was nicht sein darf:
  18. 18. Kein heißer Ofen: Heizung im PKW Beim Verbrennungsmotor: Genügend »Soda-Energie« (ist sowieso da). Kleinwagen: 2 kW Heizleistung zum Halten der Temperatur. Heizung, Klima, Licht und dergleichen verbrauchen in 3 h Fahrtzeit 7,2 kWh. Für den Elektro-Antrieb ergibt sich daher: Etwa 3000 € wären zu rechnen, um die Energie für Komfort und Behaglichkeit an Bord eines Kleinwagens vorzuhalten. Damit ist noch nicht 1 km Reichweite an Bord. Reduktions-Potenzial: Wärmepumpe, bessere Isolierung. Leichter und billiger – bzw. weniger teuer – wird das Elektrofahrzeug dadurch aber nicht.
  19. 19. Schuld ist die zu schwere Batterie-Chemie  Lithium ist das drittleichteste Element (Atommasse 7)  und liefert eine Zellenspannung von 3,7 V! (vgl. Pb 2,0 V; NiCd / Ni-Metallhydrid 1,2 V)  Bestünde der Akkumulator nur aus Lithium und  wäre sämtliches Lithium an der Reaktion beteiligt,  könnte 1 kg Li etwa 7 kWh elektrische Energie speichern.  Das wäre 70 Mal so viel wie heute praktisch möglich  und ergäbe also ein theoretisches Verbesserungs-Potenzial um den Faktor 70, das es noch zu erschließen gälte!
  20. 20. Schuld ist die zu schwere Batterie-Chemie  Leider kann kein elementares Lithium zum Einsatz kommen, sondern nur Verbindungen, wie etwa:  Li4Ti5O12 für die Kathode (4 * 7 + 5 * 48 + 12 * 16 = 460),  LiFePO4 für die Anode (7 + 56 + 31 + 4 * 16 = 158),  Li3PO4N als Elektrolyt (3 * 7 + 31 + 4 * 16 + 14 = 130).  Macht rund 13 kg Gesamtmasse für 1 kg Lithium.  Der Faktor 70 fällt somit auf etwa 5.  Trägermaterialien kommen hinzu.  Der theoretische Faktor 5 fällt also praktisch auf ≈ 2.
  21. 21. Wo bleibt der Preissturz bei den Li-Ionen-Zellen? Nachforschung im Internet unter größeren Akkumulatoren (nicht solche für Laptops, Smartphones, Gartengeräte…) und Bildung eines »bewerteten Mittelwerts« führen zum Ziel Beispiel: Akku 1: 128 Wh für 345 € Akku 2: 1280 Wh für 537 € Falsch: Richtig: Schuld ist die zu teure Batterie-Chemie 𝟑𝟒𝟓 € 𝟏𝟐𝟖 𝐖𝐡 = 𝟐𝟔𝟗𝟓 €/𝐤𝐖𝐡 𝟔𝟖𝟕 € 𝟏𝟐𝟖𝟎 𝐖𝐡 = 𝟓𝟑𝟕 €/𝐤𝐖𝐡 𝟐𝟔𝟗𝟓 €/𝐤𝐖𝐡 + 𝟓𝟑𝟕 €/𝐤𝐖𝐡 𝟐 = 𝟏𝟔𝟏𝟔 €/𝐤𝐖𝐡 𝟑𝟒𝟓 € + 𝟔𝟖𝟕 € 𝟏𝟐𝟖 𝐖𝐡 + 𝟏𝟐𝟖𝟎 𝐖𝐡 = 𝟕𝟑𝟑 €/𝐤𝐖𝐡
  22. 22. Preise von Lithium-Ionen-Akkumulatoren für allgemeine Anwendungen (2015) Zyklen Max. Dauerstrom Preis Speicherungskosten Zahl bei I aus I ein abs. spez. W ges rel. 12,80 V 30,00 A 10,00 * C 1,50 A 0,50 * C 3 Ah 38,4 Wh 0,49 kg 59,95 € 1561 €/kWh 78,37 Wh/kg 12,80 V 45,00 A 11,25 * C 2,25 A 0,56 * C 4 Ah 51,2 Wh 0,63 kg 89,95 € 1757 €/kWh 81,27 Wh/kg 12,80 V 10,00 A 2,00 * C 2,50 A 0,50 * C 5 Ah 64,0 Wh 0,70 kg 89,95 € 1405 €/kWh 91,43 Wh/kg 12,80 V 50,00 A 10,00 * C 2,50 A 0,50 * C 5 Ah 64,0 Wh 0,80 kg 99,95 € 1562 €/kWh 80,00 Wh/kg 12,80 V 10,00 A 1,18 * C 2,50 A 0,29 * C 9 Ah 108,8 Wh 1,23 kg 109,95 € 1011 €/kWh 88,46 Wh/kg 12,80 V 18,00 A 2,00 * C 4,50 A 0,50 * C 9 Ah 115,2 Wh 1,17 kg 149,95 € 1302 €/kWh 98,46 Wh/kg 12,80 V 15,00 A 1,50 * C 5,00 A 0,50 * C 10 Ah 128,0 Wh 1,32 kg 345,00 € 2695 €/kWh 96,97 Wh/kg 12,80 V 12,00 A 1,00 * C 2,00 A 0,17 * C 12 Ah 153,6 Wh 1,62 kg 133,95 € 872 €/kWh 94,81 Wh/kg 12,80 V 30,00 A 2,00 * C 7,50 A 0,50 * C 15 Ah 192,0 Wh 1,85 kg 229,95 € 1198 €/kWh 103,78 Wh/kg 12,80 V 10,00 A 0,50 * C 6,00 A 0,30 * C 20 Ah 256,0 Wh 2,32 kg 495,00 € 1934 €/kWh 110,34 Wh/kg 12,80 V 30,00 A 1,20 * C 3,00 A 0,12 * C 25 Ah 320,0 Wh 2,97 kg 369,00 € 1153 €/kWh 107,74 Wh/kg 12,80 V 50,00 A 1,25 * C 40,00 A 1,00 * C 40 Ah 512,0 Wh 6,55 kg 435,00 € 850 €/kWh 78,17 Wh/kg 12,80 V 50,00 A 0,83 * C 50,00 A 0,83 * C 60 Ah 768,0 Wh 8,60 kg 630,00 € 820 €/kWh 89,30 Wh/kg 12,80 V 100,00 A 1,25 * C 80,00 A 1,00 * C 80 Ah 1024,0 Wh 11,70 kg 835,00 € 815 €/kWh 87,52 Wh/kg 12,80 V 100,00 A 1,00 * C 100,00 A 1,00 * C 100 Ah 1280,0 Wh 12,85 kg 925,00 € 723 €/kWh 99,61 Wh/kg 12,80 V 80,00 A 0,80 * C 80,00 A 0,80 * C 100 Ah 1280,0 Wh 14,50 kg 795,00 € 621 €/kWh 88,28 Wh/kg Allgemeine Anwendungen 12,00 V 2000 80% 45,00 A 0,50 * C 45,00 A 0,50 * C 90 Ah 1080,0 Wh 15,00 kg 595,00 € 551 €/kWh 72,00 Wh/kg 1728 kWh 34,43 ct/kWh 12,80 V 1000 60,00 A 3,00 * C 20,00 A 1,00 * C 20 Ah 256,0 Wh 3,25 kg 149,00 € 582 €/kWh 78,77 Wh/kg 3,20 V 5000 70% 60,00 A 3,00 * C 20,00 A 1,00 * C 20 Ah 64,0 Wh 0,75 kg 34,50 € 539 €/kWh 85,33 Wh/kg 224 kWh 15,40 ct/kWh 3,20 V 5000 70% 120,00 A 3,00 * C 120,00 A 3,00 * C 40 Ah 128,0 Wh 1,50 kg 70,74 € 553 €/kWh 85,33 Wh/kg 448 kWh 15,79 ct/kWh 3,20 V 5000 70% 180,00 A 3,00 * C 180,00 A 3,00 * C 60 Ah 192,0 Wh 2,30 kg 97,03 € 505 €/kWh 83,48 Wh/kg 672 kWh 14,44 ct/kWh 3,20 V 5000 70% 270,00 A 3,00 * C 270,00 A 3,00 * C 90 Ah 288,0 Wh 3,00 kg 154,41 € 536 €/kWh 96,00 Wh/kg 1008 kWh 15,32 ct/kWh 3,20 V 5000 70% 300,00 A 3,00 * C 300,00 A 3,00 * C 100 Ah 320,0 Wh 3,50 kg 170,91 € 534 €/kWh 91,43 Wh/kg 1120 kWh 15,26 ct/kWh 3,20 V 5000 70% 480,00 A 3,00 * C 480,00 A 3,00 * C 160 Ah 512,0 Wh 5,60 kg 281,92 € 551 €/kWh 91,43 Wh/kg 1792 kWh 15,73 ct/kWh 3,20 V 5000 70% 600,00 A 3,00 * C 600,00 A 3,00 * C 200 Ah 640,0 Wh 7,30 kg 319,00 € 498 €/kWh 87,67 Wh/kg 2240 kWh 14,24 ct/kWh 3,20 V 5000 70% 900,00 A 3,00 * C 900,00 A 3,00 * C 300 Ah 960,0 Wh 10,50 kg 468,00 € 488 €/kWh 91,43 Wh/kg 3360 kWh 13,93 ct/kWh 3,20 V 5000 70% 1200,00 A 3,00 * C 1200,00 A 3,00 * C 400 Ah 1280,0 Wh 13,70 kg 687,38 € 537 €/kWh 93,43 Wh/kg 4480 kWh 15,34 ct/kWh 3,20 V 5000 70% 2100,00 A 3,00 * C 2100,00 A 3,00 * C 700 Ah 2240,0 Wh 21,00 kg 898,00 € 401 €/kWh 106,67 Wh/kg 7840 kWh 11,45 ct/kWh 3,20 V 5000 70% 3000,00 A 3,00 * C 3000,00 A 3,00 * C 1000 Ah 3200,0 Wh 35,00 kg 1.698,00 € 531 €/kWh 91,43 Wh/kg 11200 kWh 15,16 ct/kWh 36,00 V 10 Ah 374,4 Wh 2,78 kg 359,00 € 959 €/kWh 134,68 Wh/kg 24,00 V 10 Ah 240,0 Wh 2,50 kg 549,00 € 2288 €/kWh 96,00 Wh/kg 12,00 V 2000 100% 30,00 A 1,20 * C 25 Ah 300,0 Wh 4,00 kg 479,00 € 1597 €/kWh 75,00 Wh/kg 600 kWh 79,83 ct/kWh 12,00 V 2000 100% 30,00 A 1,76 * C 17 Ah 204,0 Wh 2,70 kg 349,00 € 1711 €/kWh 75,56 Wh/kg 408 kWh 85,54 ct/kWh 12,00 V 2000 100% 20,00 A 1,33 * C 15 Ah 180,0 Wh 1,80 kg 299,00 € 1661 €/kWh 100,00 Wh/kg 360 kWh 83,06 ct/kWh 12,00 V 2000 100% 20,00 A 2,00 * C 10 Ah 120,0 Wh 1,40 kg 247,95 € 2066 €/kWh 85,71 Wh/kg 240 kWh 103,31 ct/kWh Minimum 1000 70% 10,00 A 0,50 * C 1,50 A 0,12 * C 3 Ah 38,4 Wh 0,49 kg 34,50 € 401 €/kWh 72,00 Wh/kg 224 kWh 11,45 ct/kWh Mittelwert 3882 78% 304,70 A 2,74 * C 331,87 A 1,43 * C 108 Ah 541,0 Wh 5,91 kg 391,41 € 724 €/kWh 91,52 Wh/kg 2358 kWh 34,27 ct/kWh Maximum 5000 100% 3000,00 A 11,25 * C 3000,00 A 3,00 * C 1000 Ah 3200,0 Wh 35,00 kg 1.698,00 € 2695 €/kWh 134,68 Wh/kg 11200 kWh 103,31 ct/kWh Energie- dichte U N C N m Antrieb oder Versorgung: Elektroboote, Segelboote, Mover, Rollstühle, Elektro- Fahrräder, Motorroller, Elektroroller, Autos, Wohnwagen, Wohnmobile, GoKarts, Golf Carts, Scooter, Seegelflugzeuge, Modellbau Elektro-Fahrräder „Extrem hochstromfest, schnell ladefähig“. Austauschbar gegen Blei-Akkus (auch Ladegerät). Ersatz für Bleibatterien, 12-V- Anwendungen mit moderater Stromentnahme. Leichte Bordstromversorgung für Segelflugzeuge mit höheren Lastströmen gegenüber Bleiakkus. USV Anlagen, Alarmanlagen. Nicht als Starterakku geeignet. Anwendung Wo bleibt der Preissturz bei den Li-Ionen-Zellen? Schuld ist die zu teure Batterie-Chemie
  23. 23. Wo bleibt der Preissturz bei den Li-Ionen-Zellen? • Mit einer durchschnittlichen Lebensdauer der Lithium-Ionen- Akkumulatoren von 5000 Ladezyklen (70% Entladung) und einem Preis von 725 €/kWh kostet die Kilowattstunde Strom aus dem Akku 15 Cent mehr als aus der Steckdose. • Dann müsste man immer noch Niedertarifstrom für < 10 Cent einkaufen und für > 25 Cent als Spitzenlaststrom wieder verkaufen. Was in der Rechnung noch fehlt: • Batterie-Management / Ladegerät, • Lade-Entlade- sowie die zweifachen Umwandlungs-Verluste, • Kapitalkosten, • Gewinn. Schuld ist die zu teure Batterie-Chemie
  24. 24. Ökobilanz 1 kWh Speicherkapazität herzustellen kostet zunächst • 100 kWh elektrische Energie bzw. insgesamt • 400 kWh chemische Energie und produziert • 75 kg CO2. Bilanz: • 0,5 kg CO2/kWh im deutschen Strommix, • 100 g CO2/km für Benzin- / Dieselautos, • 150 Wh/km für E-Autos, verursacht • ≈ 35 g CO2/km. Bedeutet: Der Akku muss rund 150 Mal geladen werden, ehe er anfängt, Strom und CO2 einzusparen.
  25. 25. Ladesäulen-Mystik – Henne-Ei-Syndrom? Na ja, bislang gibt es für je 2 E-Autos je eine Tankstelle – und das, obwohl das E-Auto gewöhnlich zu Hause aufgeladen wird!
  26. 26. Eine 16-A-Haushaltssteckdose lädt den Akku in 6 Stunden. Ein Drehstrom-Anschluss 3*16 A schafft es in 2 Stunden. Ein Starkstrom-Anschluss 3*35 A (Hausanschluss) täte es in einer Stunde. Warum dauert es dann 2 Stunden, den kleinen Laptop-Akku aufzuladen? Eine 16-A-Steckdose hätte das doch in einer Minute erledigt? Na, weil man den Akku aufladen und nicht anzünden will! Ladesäulen-Mystik – warum einen besonderen Stecker?
  27. 27. Ladesäulen-Mystik RWE 2011: »Eine Ladesäule kostet einschließlich Errichtung und Anschluss ≈ 5000 €. Smart grid verdoppelt den Preis noch einmal.« Geschäftsmodell? Selbst wenn die Ladesäule – kein Bisschen smart – rund um die Uhr voll ausgelastet wäre, würde es bei einem Aufpreis von 5 Cent auf den »normalen« Strompreis 50.000 Stunden oder 6 Jahre Dauerladen erfordern, bis der erste Euro verdient wird.
  28. 28. Ladesäulen-Mystik RWE 2011 Bei echter Auslastung dauert es >100 Jahre! »Lösung«: Gleichstrom-Schnell-Ladestationen mit 100 kW – als ginge die Ladung durch das Gleichrichten schneller. Dabei muss der Strom ohnehin gleichgerichtet werden. Errichten wir also neben jedem Parkplatz ein Umspannwerk!
  29. 29. Ladesäulen-Mystik RWE 2013: • »Wir … betreiben in Europa 2320 intelligente Ladepunkte, davon 1525 in Deutschland. • 2012 wurde in Europa Strom für rund 4 Mio. emissionsfreie Kilometer geladen.« (www.elektro.net/wp- content/archiv/sites/13/2013/07/038_DE_2013_13-14_EE32.pdf) Also ganz »gewöhnliche« Wechselstrom-Ladestationen. Damit • macht jede Ladesäule gut 50 € Umsatz im Jahr. • Mit üppigen 10% Gewinn gerechnet – wiederum ohne Kapital- bindung – ergibt sich für eine »intelligente« Ladestation eine Amortisationszeit von 2000 Jahren.
  30. 30. Ladesäulen-Mystik auf dem Prüfstand RWE 2013 • 4 Millionen »emissionsfreie« Kilometer, verteilt auf 2320 Säulen, • das macht < 2000 km auf jede Ladestation – als müsste eine Tankstelle vom Verkauf von 120 l Benzin ein Jahr überleben. • Im Durchschnitt fährt also jedes der rund 275 Millionen Autos in Europa gerade mal 13 m im Jahr »emissionsfrei«. • Tatsächlich fahren wir im Durchschnitt 11.500 km jährlich; also haben die vom RWE aufgeladenen E-Autos einen Anteil von gut 1 ppm an der Verkehrsleistung. • Die tatsächlich »lokal emissionsfreie« Beförderungsleistung, wie es richtig heißen müsste, mag daher bei 500 ppb liegen. Nun denn …
  31. 31. Ladesäulen-Mystik Manchmal sind sie wirklich in Betrieb!  Wobei ein E-Auto an der Ladesäule einen Umsatz von < 1 €/h generiert.  Ein herkömmliches Auto erzeugt an der Zapfsäule einen Umsatz von ≈ 1000 €/h. Wie soll daraus jemals ein Geschäftsmodell werden?
  32. 32. Die virtuelle Turbo-Kuh: Noch gar nicht da, aber schon gemolken und geschlachtet! Der Akku wird bei Bedarf vom Stromversorger wieder leer gelutscht! Jedoch: • Welcher Autofahrer lässt sich das gefallen? • Wenn Akkumulatoren hierfür wirtschaftlich einsetzbar wären, gäbe es keine Pumpspeicher-Kraftwerke. • Der VDE kommentiert daher: »Der mögliche Beitrag einer Million Elektrofahrzeuge zur Milderung der durch die Einspeisung regenerativer Energien verursachten Lastgang-Probleme wäre minimal.« (https://www.vde.com/de/InfoCenter/Seiten/Details.aspx?eslShopIte mID=25a487ae-1fe9-4b2c-84bf-abe1489db1f1)
  33. 33. Die virtuelle Turbo-Kuh: Wie viel Milch, wie viel Fleisch? • In Deutschland gibt es 40 Millionen Autos. • Jedes davon fährt im Durchschnitt 11.500 km im Jahr. • Der durchschnittliche Verbrauch sei 7 l/100 km. • Das ergibt 660 l/a für jedes Auto oder insgesamt • 230 TWh/a chemischer Energie, entsprechend 77 TWh/a elektrischer Energie, wären alle Autos Elektroautos. • Das sind nur 12% des jährlichen Strom-Verbrauchs. • Das politische Ziel (1 Million Elektroautos) entspricht 0,3%. • Dies sind die kleinsten, schwächsten, langsamsten und ausschließlich die Kurzstrecken-Autos → 0,1%. • Davon wiederum wäre ein kleiner Teil zur Stabilisierung des Netzes zu erübrigen. Toll!
  34. 34. Die virtuelle Turbo-Kuh: Das Geschäftsmodell Urlaubsfahrt – die Familie fährt zum Mittagessen auf eine Autobahn-Raststätte. • Der in vier Stunden Autobahnfahrt verbrauchte Strom soll nun binnen einer Stunde wieder aufgeladen werden. • Erfordert eine Leistung von etwa 200 kW. • Ein konventionelles Fahrzeug stünde hierfür etwa 6 Minuten an der Zapfsäule. • Zu Spitzenzeiten mögen etwa 10 Autos gleichzeitig die Zapfsäulen belegen. • Handelte es sich um Elektroautos, wären es also 100 Autos. • Macht zusammen 20 MW!
  35. 35. Die virtuelle Turbo-Kuh: Das Geschäftsmodell • Aus dem Mittelspannungsnetz wird also die »Autobahn-Raststätte der Zukunft« schon nicht mehr zu speisen sein. • Eine 110-kV-Station wird erforderlich. • Und dies für eine Lastspitze von nur ein paar Stunden pro Jahr. • Diese Lastspitze wird wie eine Karikatur der programmatischen Erklärungen zur Glättung von Lastschwankungen dank der Elektromobilität zielgenau dort platziert, wo die übliche Tageslastspitze ohnehin liegt. Ist das »smart«? Und wer soll das bezahlen?
  36. 36. Die virtuelle Turbo-Kuh: Unsere schiefe Wahrnehmung vom Auto Wir überschätzen leicht den Energie-Verbrauch unserer Autos, weil wir uns von der relativ hohen verfügbaren Leistung täuschen lassen, jedoch: • 11.500 km im Jahr zu fahren dauert nur rund 200 Stunden. • Die mittlere Leistung ist gering: • Bei voller Leistung bräuchte der Motor gut und gerne 30 l Kraftstoff in der Stunde (Höchstgeschwindigkeit 200 km/h; 15 l/100 km). • Bei 200 Stunden für 11.500 km und 7 l/100 km ergeben sich aber nur gut 3 l/h, → Auslastungsgrad ≈ 10% (brutto am Verbrauch gemessen! Netto nach Abgabeleistung ist es noch weniger). • Ergibt im Jahresmittel eine Auslastung von 0,2%, gleichbedeutend mit nur 20 Volllaststunden im Jahr für einen Durchschnitts-PKW.
  37. 37. Jetzt geht‘s aber rund! Hier fetzt sich ein Redaktor der Schweizer Zeitschrift für angewandte Elektrotechnik (unter Bezugnahme auf die Realität) mit einem Autor des Bulletin Electrosuisse (mit Realitätsverlust)
  38. 38. Die Ungereimtheiten in der Argumentation: »Die Fahrzeugbatterien werden niemals vollständig geladen und entleert, sondern nur kurzzeitig als Puffer benutzt. Die befürchtete Entleerung der Batterie vor Antritt einer Fahrt wird ausgeschlossen.« Doch wie will man dies ausschließen? • Entweder ein Teil der Kapazität wird tatsächlich niemals benutzt und somit für nichts und wieder nichts spazieren gefahren, • oder es kann eben doch vorkommen, dass bei ungeplantem Mobilitätsbedarf (-wunsch) der »Saft« nicht reicht.
  39. 39. Die Ungereimtheiten in der Argumentation: »Tesla nutzt die bei der Entladung der Batterien anfallende Wärme«. Nun ja: • Eine 450 kg schwere Batterie hat – grob geschätzt – eine Wärmekapazität von ≈ 200 kJ/K. • Bei einer Abgabeleistung von 100 kW beträgt die »Heizleistung« vielleicht 1 kW. • Dann erwärmt sich der Akku in 200 s um jeweils 1 K. • Nach etwa 20 min hat er eine Temperatur, die zum Heizen reichen könnte. • Dann ist er aber schon leer. • Außerdem bekommt ihm diese Temperatur gar nicht gut und wird normalerweise vermieden.
  40. 40. Die Ungereimtheiten in der Argumentation: »Auch kleine, mit Kerosin betriebene Standheizungen sind im Gespräch.« Ja, und so kommt denn auch die 360°-Wende in Form der genialen Idee, im Auto die Kraft-Wärme-Kopplung einzuführen, gleich mit ins Gespräch. »Die Motorwärme, die im Sommer den Innenraum zusätzlich aufheizt, entfällt. Nachteile im Winter werden also durch Vorteile im Sommer kompensiert.« Auf Deutsch: Wenn ich im Sommer weniger schwitze, kann ich dafür im Winter getrost frieren! Wobei der »Vorteil im Sommer« in Wirklichkeit darin besteht, dass man sich im E-Auto keine Klimatisierung leisten kann.
  41. 41. Manche Leute träumen auch von induktiver Übertragung Die Zahnbürste kann es schon lange – jedoch nur über Entfernungen < 10 mm. Und mit einem Jahres-Wirkungsgrad von < 1% (beim Laden 15%). Beim Auto (< 100 mm) will man ≈ 90% erreichen und hofft auf zukünftig 95%. Das klingt zwar gut, lässt sich aber auch so formulieren: »Die induktive Ladung verursacht über nur 1/100 der Entfernung die 100-fache Verlustleistung wie eine herkömmliche Anschlussleitung.« Und beim Rückspeisen fallen diese und alle anderen Verluste zwei Mal an.
  42. 42. Noch ein paar Mythen gefällig? Optimal geeignet sind Permanentmagnet- Synchronmotoren, denn:  Sie sind ≈ 30% kleiner und somit leichter.  Sie haben ein größeres Drehmoment und benötigen deshalb kein Getriebe.  Sie haben geringere Verluste / bessere Wirkungsgrade. Richtig ist jedoch: Permanentmagnet-Motoren  sind entweder kleiner,  oder sie benötigen kein Getriebe!  Permanentmagnet-Motoren haben hohe Wirbelstrom- Verluste bei hoher Drehzahl und niedriger Auslastung.
  43. 43. Noch ein paar Mythen gefällig? Optimales Antriebskonzept: Einzelrad-Antrieb mit Permanentmagnet-Nabenmotoren ohne Getriebe Doch wenn das optimal ist, warum • haben dann alle Modelle bis hin zum Mega-Hybridbus nur einen Motor (ganz konventionell mit Differenzialgetriebe), • der doppelt so schnell wie ein Ottomotor bzw. drei Mal so schnell wie ein Dieselmotor läuft? Von Drehzahlen bis 15.000/min ist die Rede! Zudem bräuchte ein solches Auto zu allem Unglück • für 2 Motoren auch 2 Umrichter, • für 4 Motoren sogar 4 Umrichter! Sonst führe es mit quietschenden Reifen um die Kurve wie ein Fahrzeug, bei dem man das Differenzialgetriebe vergessen hat.
  44. 44. Noch ein paar Mythen gefällig? Aha, da haben wir es doch: VDE-Studie: »Energieoptimaler Bahnverkehr – auf dem Weg zum 1-Liter-Zug« (https://www.vde.com/de/InfoCenter/Seiten/Details.aspx?eslShopItemI D=28abdc71-f607-4fad-8cb3-e60a54077b7a): »Es ist zu beachten, dass das Feld der permanent erregten Synchronmaschine im oberen Drehzahlbereich aktiv geschwächt werden muss. Hierdurch können, je nach Betriebsweise, die Vorteile signifikant verkleinert werden.« »Bei … getriebelosen Antrieben ist … zu berücksichtigen, dass Antriebswechselrichter und Traktionsmotor nicht mehr in einem so günstigen Bereich arbeiten wie mit Getriebe.« Und das dürfte noch milde ausgedrückt sein.
  45. 45. Noch ein paar Mythen gefällig? Also was ist denn nun mit dem ultimativen Antriebskonzept »permanent erregter Drehstrom-Synchronmotor ohne Getriebe«? Das ist doch wohl (lat. ultimum =) das Letzte! Man könnte darüber in permanente Erregung geraten. Noch einmal: Warum baut niemand den Einzelrad-Antrieb? Naturgesetz! Die Physik ist dagegen: 
  46. 46. 0kW/t 200kW/t 400kW/t 600kW/t 1kW 10kW 100kW 1000kW 10000kW100000kW Leistungsdichte→ Baugröße → Leistungsdichte von Hubkolbenmotoren Leistungsdichte entsprechender elektrischer Maschinen Die Physik ist wieder an allem schuld PKW 1-motorig Motorsäge Schiff Elektro- LokomotivePKW 4-motorig
  47. 47. Na ja, dies ist vielleicht ein Bisschen übertrieben www.bulletin- online.ch/de/themen/electrosuisse/ver band/artikel-detailansicht/news/9532- erste-18-tonnen-elektro-lastwagen- made-in-switzerland.html
  48. 48. Bilanz 1: Elektroautos Akkumulator gespeiste Elektroautos sind • für lange Strecken technisch nicht darstellbar, • für kurze Strecken wirtschaftlich nicht darstellbar. Folgen: • Im Jahr 2011 (»Markteinführung der Großserien«) wurden 2150 Elektroautos verkauft. • Davon waren nur 100 Stück »echte« Verkäufe! • 2050 Stück waren subventionierte fahrbare Litfaßsäulen (limitierte Auflagen, nur für ausgewählte Kunden, zum Teil kein Preis aufzufinden). Bestand Anfang 2015: • 18984 Elektrofahrzeuge (≈ 400 ppm = 0,4 ‰ Anteil).
  49. 49. Also warum denn dann nicht nach dem Modell der »Autoscooter« alle Autobahnen mit Kupfer statt Asphalt pflastern, ein Drahtnetz aus Kupfer darüber spannen, einen Stromabnehmer an jedes Auto – und ab geht die Post! Aber wie! Viel absurder als die gegenwärtig propagierten ist diese Idee auch nicht.
  50. 50. Auch der Effizienzvorteil wäre überzeugend Angaben und Annahmen zu einem Beispiel-Diesel-PKW (SEAT Altea XL): • »Lang übersetztes« 5-Gang-Getriebe (Höchstgeschwindigkeit im 4. Gang). • Die Gangstufen verhalten sich etwa wie 1:2:3:4:5. • Nennleistung 77 kW; • Leistung bei Höchstgeschwindigkeit (183 km/h) im 5. Gang daher: ≈ 65 kW. • Hochgeschaltet wird dann, wenn die Drehzahl dadurch nicht unter 1/4 der Nenndrehzahl fällt. • Leerlaufverbrauch 0,3 l/h (≈ 3 kW »chemische Leistung«) • wird der inneren Reibung zugeschrieben. • Dieser Wert steigt proportional zur Drehzahl. • Der übrige (thermodynamische) Verlust ist proportional zur Abgabeleistung. • Max. Verbrauch im 5. Gang: ≈ 12,5 l/100 km. • Hypothetisches E-Fahrzeug: 0,5 kW fix plus ohmsche Verluste (d. h. proportional zum Quadrat der erforderlichen mechanischen Leistung).
  51. 51. 0Wh/km 50Wh/km 100Wh/km 150Wh/km 200Wh/km 250Wh/km 300Wh/km 350Wh/km 400Wh/km 0,0l/100km 2,5l/100km 5,0l/100km 7,5l/100km 10,0l/100km 12,5l/100km 0km/h 45km/h 90km/h 135km/h 180km/h Stromverbrauch→ Dieselverbrauch→ v → Kraftstoffverbrauch Bedarf elektrischer Energie Auch der Effizienzvorteil wäre überzeugend insbesondere bei Teillast
  52. 52. 0% 4% 8% 12% 16% 20% 24% 28% 32% 36% 0kW 50kW 100kW 150kW 200kW 250kW 0km/h 45km/h 90km/h 135km/h 180km/h ƞ→ P→ v → Kraftstoffbedarf als »chemische Leistung« E-Leistung umgerechnet auf Primär-Energie Wirkungsgrad Diesel Wirkungsgrad E-Auto in Primär-Energie Auch der Effizienzvorteil wäre überzeugend Normierte Darstellung auf 37% Wirkungsgrad der Stromerzeugung ΔƞD-E(innerorts)
  53. 53. 2. Hybridfahrzeuge lohnen sich nur bei ineffizienten Motoren. Grund zum Kauf eines Hybridfahrzeugs? Angeblich Energie-Einsparung. Warum haben sie dann meist Benzin- und nicht Dieselmotoren? Auskunft von VW (sinngemäß): »Ein Dieselmotor ist mit seinem relativ hohen Teillast-Wirkungsgrad schon zu gut. Man muss einen schlechteren Motor verwenden, damit der Zusatz des Hybrid-Antriebs noch zu einer Einsparung führt und sich das zusätzliche Gewicht auszahlt.« Jedoch: Diesel-Fahrzeuge genießen in manchen Ländern ein sehr schlechtes Ansehen und dürfen unter Umständen nicht in die Innenstädte fahren.
  54. 54. Wann ist ein Antrieb »hybrid«? • Es gibt den »vollen« Hybrid, • es gibt den »milden« Hybrid, je nach dem, welcher Anteil an der Gesamtleistung elektrisch erbracht werden kann. • Es gibt den »Plug-in Hybrid«, den man auch über kurze Strecken wie ein reines Elektrofahrzeug fahren kann – der dann mit seiner bescheidenen Motorleistung auch noch einen untätigen Benzinmotor herum schleppen muss. • Es gibt den Reichweiten-Verlängerer – ein Kleinkraftwerk, das vorsichtshalber auf allen Fahrten mitgeschleppt wird. • Was früher einmal »Start-Stopp-Automatik« hieß, darf sich heute schon »Mikro-Hybrid« nennen! Wie eine real existierende Lösung irgendwelcher real existierender Probleme sieht das alles nicht aus.
  55. 55. Der Lithium-Ionen-Akku ist Spitze!  Nahezu keine Selbst-Entladung,  nahezu keine chemischen Verluste. Daher kann in einem E-Auto der Akku, der • über mehrere Stunden aufgeladen wird und • über mehrere Stunden wieder entladen wird,  einen Wirkungsgrad nahe 100% erreichen (PV = I²*R).  Leider wird im Hybrid-Auto ein Akku, der nur z. B. 1/10 der Größe (Kapazität) hat, mit mindestens dem gleichen Strom beaufschlagt wie im E-Auto.  Das entspricht der 10-fachen Belastung  und schlägt voll auf den Wirkungsgrad durch!  Von der Lebensdauer reden wir ja hier gerade nicht.
  56. 56. Der Hybrid-Antrieb auch? So oder so? Diesel ↓ Getriebe ↓ Rad Diesel ↓ Generator ↓ Umrichter ↓ E-Motor ↑ Umrichter ↑ Verluste ← Akku VerlusteVerlusteVerluste VerlusteVerluste VerlusteVerluste Gewicht
  57. 57. Noch ein Mythos gefällig? Großer Vorteil des Elektro- und Hybrid-Antriebs: Möglichkeit zur Rückspeisung beim Bremsen! Groß? Na ja, leider  kann ein elektrischer Antrieb nicht stärker bremsen als er das Auto auch beschleunigen kann;  verfügt der Elektro-Antrieb beim Hybrid nur über einen Bruchteil der Gesamtleistung;  taucht die Notwendigkeit zum Bremsen oft plötzlich auf;  und meist muss man selbst bergab noch Gas geben, damit das Auto überhaupt den Berg herunter fährt!  So gibt Toyota für den Prius ein Potenzial von nur 2% an, womit der Wagen noch gut davon kommt.
  58. 58. Noch ein Mythos gefällig? Fragen: Welchen Anteil einer Fahrtstrecke bremsen Sie? Welchen Anteil der Fahrzeit bremsen Sie? Und wie stark bremsen Sie im Vergleich zur maximalen rein elektrischen Beschleunigung Ihres Hybrids? 100%?200%?500%? 1%?2%?5%? 1%?2%?5%?
  59. 59. Noch ein Mythos gefällig? Vorteil innerorts, Nachteil außerorts – bei typischen Stadtfahrzeugen?? www.dat.de/news/LeitfadenzuKraftstoffverbrauchundCO2Emissionen.page Jedoch: Welches dieser Fahrzeuge fährt wohl die Hälfte seiner Kilometer (d. h. ≈ 80% seiner Betriebszeit) innerorts? Verbrauch Kraftstoff innerorts außerorts kombiniert Art Kosten Jazz 1.2 S M5 MY12 66kW 12.990 € 6,6l/100km 4,6l/100km 5,3l/100km Super 8,56c/km Jazz Hybrid 1.3 Comfort CVT MY12 65kW 19.490 € 4,6l/100km 4,4l/100km 4,5l/100km Super 7,27c/km Yaris 1,33 Dual-VVT-i 73kW 17.260 € 6,8l/100km 4,7l/100km 5,5l/100km Benzin 8,46c/km Yaris Hybrid 74kW 18.300 € 3,4l/100km 3,7l/100km 3,7l/100km Benzin 5,69c/km A6 3.0 TDI clean diesel quattro 180kW 53.000 € 7,3l/100km 5,1l/100km 5,9l/100km Diesel 8,61c/km A6 2.0 TFSI hybrid 180kW 54.150 € 6,2l/100km 6,2l/100km 6,2l/100km Benzin 9,53c/km A8 3.0 TDI clean diesel quattro 190kW 74.500 € 7,3l/100km 5,1l/100km 6,4l/100km Diesel 9,34c/km A8 2.0 TFSI hybrid 180kW 6,4l/100km 6,2l/100km 6,3l/100km Benzin 9,69c/km Q5 3.0 TDI quattro 180kW 50.250 € 7,1l/100km 6,0l/100km 6,4l/100km Diesel 9,34c/km Q5 2.0 TFSI hybrid quattro 180kW 54.650 € 6,6l/100km 7,1l/100km 6,9l/100km Benzin 10,61c/km 335i 225kW 46.350 € 11,0l/100km 5,7l/100km 7,6l/100km Benzin 11,68c/km ActiveHybrid 3 225kW 55.390 € 5,5l/100km 6,2l/100km 5,9l/100km Benzin 9,07c/km DS 5 HDi 165 120kW 33.020 € 6,4l/100km 4,4l/100km 5,1l/100km Diesel 7,44c/km DS 5 Hybrid4 EGS6 Airdream 120kW 39.180 € 3,8l/100km 4,0l/100km 3,9l/100km Diesel 5,69c/km E-Klasse Limousine E 250 CDI 150kW 51.557 € 5,8l/100km 4,2l/100km 4,8l/100km Diesel 7,00c/km E-Klasse Limousine E 300 Blu ET EC Hybrid 150kW 52.449 € 4,1l/100km 4,1l/100km 4,1l/100km Diesel 5,98c/km 3008 HDi FAP 160 Automatik 120kW 30.550 € 8,5l/100km 5,4l/100km 6,5l/100km Diesel 9,48c/km 3008 HYbrid4 120kW 34.450 € 3,7l/100km 3,9l/100km 3,8l/100km Diesel 5,54c/km Touareg 4,2 V8 TDI 250kW 79.150 € 11,9l/100km 7,4l/100km 9,1l/100km Diesel 13,28c/km Touareg 3,0 Hybrid 245kW 81.950 € 8,7l/100km 7,9l/100km 8,2l/100km Benzin 12,61c/km 417.518km Fabrikat / Typ -346.425km 345.897km 351.839km 87.389km 99.002km Amortisat. (kombiniert) 502.878km 37.583km -124.530km Nicht mehr lieferbar? VW Audi BMW Honda Peugeot Mercedes Citroën Toyota PreisP N Verbrauch Kraftstoff innerorts außerorts kombiniert Art Kosten Jazz 1.2 S M5 MY12 66kW 12.990 € 6,6l/100km 4,6l/100km 5,3l/100km Super 8,56c/km Jazz Hybrid 1.3 Comfort CVT MY12 65kW 19.490 € 4,6l/100km 4,4l/100km 4,5l/100km Super 7,27c/km Yaris 1,33 Dual-VVT-i 73kW 17.260 € 6,8l/100km 4,7l/100km 5,5l/100km Benzin 8,46c/km Yaris Hybrid 74kW 18.300 € 3,4l/100km 3,7l/100km 3,7l/100km Benzin 5,69c/km A6 3.0 TDI clean diesel quattro 180kW 53.000 € 7,3l/100km 5,1l/100km 5,9l/100km Diesel 8,61c/km A6 2.0 TFSI hybrid 180kW 54.150 € 6,2l/100km 6,2l/100km 6,2l/100km Benzin 9,53c/km A8 3.0 TDI clean diesel quattro 190kW 74.500 € 7,3l/100km 5,1l/100km 6,4l/100km Diesel 9,34c/km A8 2.0 TFSI hybrid 180kW 6,4l/100km 6,2l/100km 6,3l/100km Benzin 9,69c/km Q5 3.0 TDI quattro 180kW 50.250 € 7,1l/100km 6,0l/100km 6,4l/100km Diesel 9,34c/km Q5 2.0 TFSI hybrid quattro 180kW 54.650 € 6,6l/100km 7,1l/100km 6,9l/100km Benzin 10,61c/km 335i 225kW 46.350 € 11,0l/100km 5,7l/100km 7,6l/100km Benzin 11,68c/km ActiveHybrid 3 225kW 55.390 € 5,5l/100km 6,2l/100km 5,9l/100km Benzin 9,07c/km DS 5 HDi 165 120kW 33.020 € 6,4l/100km 4,4l/100km 5,1l/100km Diesel 7,44c/km DS 5 Hybrid4 EGS6 Airdream 120kW 39.180 € 3,8l/100km 4,0l/100km 3,9l/100km Diesel 5,69c/km E-Klasse Limousine E 250 CDI 150kW 51.557 € 5,8l/100km 4,2l/100km 4,8l/100km Diesel 7,00c/km E-Klasse Limousine E 300 Blu ET EC Hybrid 150kW 52.449 € 4,1l/100km 4,1l/100km 4,1l/100km Diesel 5,98c/km 3008 HDi FAP 160 Automatik 120kW 30.550 € 8,5l/100km 5,4l/100km 6,5l/100km Diesel 9,48c/km 3008 HYbrid4 120kW 34.450 € 3,7l/100km 3,9l/100km 3,8l/100km Diesel 5,54c/km Touareg 4,2 V8 TDI 250kW 79.150 € 11,9l/100km 7,4l/100km 9,1l/100km Diesel 13,28c/km Touareg 3,0 Hybrid 245kW 81.950 € 8,7l/100km 7,9l/100km 8,2l/100km Benzin 12,61c/km 417.518km Fabrikat / Typ -346.425km 345.897km 351.839km 87.389km 99.002km Amortisat. (kombiniert) 502.878km 37.583km -124.530km Nicht mehr lieferbar? VW Audi BMW Honda Peugeot Mercedes Citroën Toyota PreisP N
  60. 60. Der iBooster von Bosch ist kein Antrieb, der auch bremsen kann, sondern eine Bremse, die Energie zurückgewinnen kann
  61. 61. • bei der Eisenbahn im Rückspeisen von Bremsenergie (langsam fahren lohnt sich nicht) • beim Auto im langsamen Fahren (rückspeisen lohnt sich nicht) 0km/h 50km/h 100km/h 150km/h 200km/h 250km/h 300km/h 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% Endgeschwindigkeit→ Abrollwinkel → 0km/h 50km/h 100km/h 150km/h 200km/h 250km/h 300km/h 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% Endgeschwindigkeit→ Abrollwinkel → Bahn Auto Das Sparpotenzial liegt
  62. 62. 0l/100km 5l/100km 10l/100km 15l/100km 20l/100km 25l/100km 30l/100km 0km/h 50km/h 100km/h 150km/h 200km/h 250km/h Verbrauch→ v → Das Sparpotenzial liegt beim Auto im langsamen Fahren – und sonst kaum irgendwo
  63. 63. Selbst beim Hybrid-Bus … … liegt die Amortisation mit Förderung noch bei 9 bis 13 Jahren 1 9,6% 2 -9,0% 3 -10,1% 4 13,3% 5 3,0% 6 -10,3% 7 -6,8% 8 -18,8% Annahmen »eb« 9 -7,7% 10 -15,4% 11 -11,6% 12 -9,6% 13 -6,7% Weitere Annahmen 14 -9,3% 15 -6,4% Mittel -6,4% Linie Verbrauch
  64. 64. Totschlag-Argument: Arbeitsplätze! Studie des Fraunhofer Instituts Österreich (www.bmwfj.gv.at/FORSCHUNGUNDINNOVATION/PUBLIKATIONEN/ Seiten/StudieElektromobilit%C3%A4t- Chancef%C3%BCrdie%C3%B6sterreichischeWirtschaft.aspx): »Die Einführung der Elektromobilität bringt allein in Österreich bis 2030 rund 57.100 neue Arbeitsplätze und eine zusätzliche Wertschöpfung von 3,8 Milliarden Euro.« »Da die Fahrzeuge mit klassischem Antrieb in diesem Zeitraum weiterhin dominieren werden, gehen durch die Elektromobilität dort auch keine Arbeitsplätze verloren«.
  65. 65. Totschlag-Argument: Arbeitsplätze! Wenn man für 3,8 Milliarden Euro • 3800 Autos bauen will, kostet jedes eine Million Euro. • 38.000 Autos bauen will, kostet jedes 100.000 Euro. • 380.000 Autos bauen will, kostet jedes 10.000 Euro. Machen wir die Probe: Wenn 57.100 Arbeitnehmer in 19 Jahren • 57.100 Autos produzieren, kostet ein Auto 19 Jahresgehälter. • 571.000 Autos produzieren, kostet ein Auto »nur noch« knapp 2 Jahresgehälter. • 5,71 Millionen Autos produzieren, kostet ein Auto nur noch gut 2 Monatsgehälter. Aber nun hat ja schon fast jeder Österreicher eines. Was ist denn nun mit der herkömmlichen Auto-Industrie? Die Autobauer Österreichs verlieren vielleicht keinen Arbeitsplatz …
  66. 66. Hans Rudolf Ris, früherer Chefredaktor der Schweizer Zeitschrift für angewandte Elektrotechnik: »Letztlich geht es in den Energiespardiskussionen doch gar nicht um Energie sparen, sondern um Luxus und Komfort«. Darum dürfte es auch beim Kauf eines Hybridfahrzeugs gehen, und wenn dieses dann vom Fahrer selbst ebenso wie dessen Umwelt für »umweltfreundlich« gehalten wird, ist für ihn die (Um)Welt in Ordnung! Man gönnt sich ja sonst nichts. Und falls das E-Auto denn doch kommt, dann hat es sinnvollerweise einen Asynchronmotor mit Kupferläufer! Mehr: www.kupferinstitut.de/de/werkstoffe/anwendung/e-mobilitaet.html Gesamt-Bilanz

×