"gggrrrrr schon wieder Kratzen" von samaja von flickr.com

Wirkungsgrad ist Ansichtssache

by Paul Balzer on 21. Mai 2011

20 Comments

Der Elektromotor ist eine höchst effektive Arbeitsmaschine. Sie wandelt elektrische Energie in Bewegungsenergie. Dabei wird ein Wirkungsgrad von ca. 98% erreicht. Das ist ein grandioser Wirkungsgrad. Als Wirkungsgrad wird allgemein definiert, wieviel Prozent der rein gesteckten Leistung für die eigentliche Hauptaufgabe genutzt wird. Ideal wären 100%.

Sankey-Diagramm-Wirkungsgrad-Elektromotor

Schaut man sich dieses Sankey Diagramm des Elektromotors, bei seiner Hauptaufgabe im Fahrzeug, der Erzeugung von Bewegungsenergie, an, so scheint der Verbrennungsmotor chancenlos.

Eine Frage der Definition.

Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors

Beim Verbrennungsmotor wird ganz allgemein von einem Wirkungsgrad von 1/3 gesprochen. Das Sankey Diagramm für diesen schaut folgendermaßen aus.

Sankey-Diagramm-Wirkungsgrad-Verbrennungsmotor

Wahnsinn, wenn man bedenkt, dass 2/3 der kostbaren Energie durch den Auspuff oder die Heizung raus geblasen werden und nur 1/3 für die eigentliche Aufgabe, die Bewegung, genutzt werden.

Bedenkt man diesen krassen Vorteil, so wird das Energiedichte Diagramm der Energiespeicher wieder relativiert, oder doch nicht?

Durch den Wirkungsgradvorteil, könnte man die Einheit Megajoule / Liter erweitern und den Bewegungswirkungsgrad hinzufügen. Die Einheit wäre immer noch Megajoule / Liter, allerdings bezogen auf die reine Bewegungsenergie.

Energiedichte der Energiespeicher Benzin, Diesel und Akku

Bedenken muss man noch, dass das Aufladen eines Akkus auch einen Wirkungsgradverlust aufweist. Das heißt, das nicht 100% der Energie, welche aus der Steckdose kommt (und bezahlt wird), auch im Akku gespeichert werden kann. Dadurch ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad für den Elektroantrieb von ca. 70%. Der Betankungswirkungsgrad beim Verbrennungsmotor ist vergleichbar mit 100%.

Energiedichte-von-Energiespeichern-Benzin-Diesel-LiIon-Akku-Zebra-Batterie

Energiedichte von Energiespeichern

Es sieht also trotz des überragenden Wirkungsgrades des Elektromotors desaströs für das Elektrofahrzeug aus. Beim Dieselmotor können 13.6 Megajoule pro Kilogramm getanktem Treibstoff für die Bewegung genutzt werden. Das Elektrofahrzeug mit Li-Ion-Akku samt Elektromotor gerade einmal 3% davon. Ein krasses Ungleichgewicht zwischen mitzuschleppender Masse (Akkus) und erreichbarer Bewegung. Ähnliche Ergebnisse kann man auch in der Literatur finden.

Abwärme ist durchaus nützlich

Ein weiterer Aspekt wird in der aktuellen Berichterstattung auch eher nebenläufig erwähnt. Wir sind es im Winter gewohnt einfach die Heizung auf 22°C zu stellen und nach ein paar Kilometern Fahrt einen schönen warmen Innenraum zu haben. So einfach ist das beim Elektrofahrzeug nicht. Was beim Verbrennungsmotor allgemein als nutzlos und als Abwärme bezeichnet wird, dient im Winter dazu die Menschen zu wärmen und die Scheiben frei zu halten. Es ist also durchaus, meiner Meinung nach, zum Wirkungsgrad des Verbrennerfahrzeugs hinzuzurechnen.

Wird bei einer Autobahnfahrt 50kW Radleistung zum Vortrieb benötigt, so sondert der Verbrennungsmotor in etwa die gleiche Heizleistung ab, welche  zum Teil über Wärmetauscher dem Innenraum zur Erwärmung zur Verfügung gestellt wird. Soll die gleiche Heizleistung in einem Elektrofahrzeug zur Verfügung stehen, so reduziert sich die Reichweite auf wenige Kilometer. Frieren oder mit zugefrorenen Scheiben fahren stellt keine Alternative dar, eine Heizung muss also rein. Dies ist, meiner Meinung nach, dem Wirkungsgrad des Elektrofahrzeugs abzuziehen. Damit verschieben sich die Verhältnisse abermals – zu gunsten des Verbrennungsmotors.

Titelbild unter CC-BY-NC Lizenz: „gggrrrrr schon wieder Kratzen“ von samaja von flickr.com

20 Comments

  1. Hi Paul.

    Interessanter Artikel, zu dem ich mir aber drei Anmerkungen erlaube:
    * Bei Joule/kg rechnest du bei den Akkus das gesamte Gerät mit ein, bei dem Benzin aber nur die Flüssigkeit, ohne Tank, Einfüllleitungen und so weiter. Das macht sicherlich etwas aus, auch wenn es den deutlichen Unterschied natürlich nicht aufheben wird. Aber wer behauptet schon, dass Li-Ionen-Akkus der Stein der Weißen und das Ende der Entwicklung sind.
    * Wenn du schon beim Tanken ansetzt, dann kannst du auch gleich bei der Erzeugung von Strom respektive dem Raffinieren/Transportieren des Erdöls ansetzen. Damit verschieben sich (vor allem bei dezentraler Erzeugung von grünem Strom) die Verhältnisse wieder deutlich zu Gunsten eines E-Motors.
    * Das mit der Heizung stimmt natürlich im Sonderfall, dass man an einem kalten Wintertag fährt. Die Wärmeleistung beim Verrennungsmotor entsteht halt immer und lässt sich nicht steuern oder regeln und entsteht somit auch an einem warmen Sommertag. Diese Unfreiwiligkeit stützt die Bezeichnung „Abwärme“ in meinen Augen. Beim E-Motor erzeugt man die Heizwärme hingegen nur, wenn man sie wirklich braucht. Natürlich zu Lasten der Reichweite.

    Insgesamt mag der Verbrennungsmotor, an dem gut 100 Jahre lang intensiv geforscht wurde, dem Gesamtkonzept der E-Mobilität noch überlegen sein. Der Elektromotor an sich ist jedoch deutlich besser. Es hängt noch an den Akkus und der Erzeugung möglichst „grünen“ Stroms. Diese Aufgaben sind aber in Zukunft lösbar, während man Benzin höchstwahrscheinlich nicht „sauber“ erzeugen können wird.

    1. Danke Sandro für die gut ergänzenden Gedanken.
      Ja, Herr Balzer, erst den Wirkungsgrad des Gesamtsystems unbeachtet lassen, dann ungenügende Berechnugsgrundlagen verwenden, … was ist vielleicht sonst noch alles nicht bedacht in diesen Artikeln über Elektroantriebe? Sie haben ja auch recht mit Ihren Aussagen, aber leider können Sie mit ihren Abhandlungen nicht das ganze Spektrum erfassen. Ein iteratives Wissenswachstum. Na wenigstens etwas.

      Lese ich das richtig? Sie wollen allen ernstes elektrisch heizen?!
      Was spricht denn dagegen auch beim E-Auto mit einer zusätzlichen Heizung Benzin (oder was auch immer) zu verbrennen und die Wärme dem Innenraum zuzuführen? Das ist doch das einzig gute, was der Verbrenner kann: Heiße Luft erzeugen. :D
      .. und das dann aber auch wirklich nur, wenn man es braucht: Im Winter.

      Mit Verlaub: Sie denken zu schubladenförmig. Warum wollen sie immer nur die eine Technik gegen die andere ausspielen? Nutzen Sie doch beide und genießen sie die Vorteile beider, während Sie die Nachteile gegenseitig minimieren.

  2. Danke erst mal für deinen schönen Artikel! Ich schreibe auch ab und zu Blogs und weiß dass es viel Arbeit und Zeit braucht um so einen Artikel fit für online zu stellen.

    Sandro und Leser hat schon viel ergänzt. Was noch zu Gunsten des E-Antriebs kommt, ist, dass E-Auto kein Getriebe und weitere konventionelle Antriebsstrang-Komponenten braucht. Dadurch hat man hier auch höheren Wirkungsgrad. Im konventionellen Fahrzeug geht ein Teil der nutzbaren Energie vom Motor, die nur 33% Prozent beträgt, durch die Übertragung verloren.
    Durch das Sparen des Getriebes und weitere Komponenten ist auch die Struktur einfacher, leichter und kostet weniger.

    1. Hallo Catsh,

      vielen Dank für das Lob. Was du geschrieben hast ist alles korrekt.

      Allerdings muss man auch hier die Relation sehen: Bei einem modernen Getriebe samt Antriebsstrang geht man von einem Wirkungsgrad von ~90% (Handschaltgetriebe) bzw. ~80% (Wandlerautomatik) aus. Das ist nicht unbedingt in der Größenordnung, als das sich die Grafik groß verändern würde.

      Zudem ist zu beachten, dass auch einige elektrisch angetriebene Fahrzeuge nachgelagerte Getriebe benötigen. Ein Differential ist auch ein Getriebe. Ausnahme bildet der Radnabenmotor oder direkter Antrieb über Servomotoren, welche allerdings derzeit nicht in der Diskussion sind, oder?

      Trotzdem, das Argument ist korrekt und ein Elektrofahrzeug kann im Allgemeinen auf die 100kg Getriebe (http://goo.gl/LZdwv) verzichten. Aber auch das ist nicht in der Größenordnung, um auf einmal den Spieß umzudrehen.

      Es ist und bleibt eine riesen Masse, welche für relativ wenig Bewegungsenergie mitzuschleppen ist (Energiedichte des Akkus).

  3. Einiges nicht so wirklich auf dem neusten Stand: Liion Akkus haben inzwischen mehr als 320 Wh/kg, d.h. mehr als verdoppelt!
    Die wichtigste Rechnung wurde aber nicht gemacht: Man entferne aus KFZ: Motor, Getriebe, Kühler, Anlasser, alle Flüssigkeiten, Auspuff samt Halterung, Tank, Ventilator, Lichtmaschine die hierbei reduzierten 500Kg fülle man mit LiIon Akkus und ab sofort hat man mehr als 150KWh an Bord und zwar bei 94% Wirkungsgrad (E-Motor)141kWh mechanisch an den Rädern (Direktantrieb)
    Gegenrechnung: 141 kWh mech.(Getriebe 0,85%)(Therm. Wirkungsgr. 27-30%)= 592 KWh! 1Liter Sprit hat (Dichte) ca.7.4 KWh/Liter d.h. für diese Energiemenge braucht ein Benziner 80 Liter! Es gibt wohl keinen Pkw in den diese Menge in den Tank geht! Und nach tanken ist das E-Fahrzeug auch nicht schwerer, der Benz. schon!
    Also die Ausführungen gehen ziemlich an der Realität vorbei! Gottsei Dank!

    1. Hallo Leser2,
      ich habe die Energiedichten aus der Wikipedia. Der Artikel ist auch von 2011. Falls sich daran etwas geändert hat, bitte in der Wikipedia ändern (mit Quellenangabe – bitte keine Pressemitteilung eines Batterieherstellers!) und mit der zur Verfügung gestellten Excel Tabelle neu berechnen. Danke!

      80L Tankinhalt hat z.B. Mercedes E350CDI oder Audi A6 oder Peugeot 607.

      Weshalb gehen die Ausführungen an der Realität vorbei? Was ist falsch?

    2. Naja, so ganz passt deine Rechnung ja nicht. Deine Energiedichteangabe für Benzin/Diesel ist falsch, sie trifft auf Ethanol oder Biodiesel zu. Diesel und Benzin haben rund 10kw / liter und wiegen dabei rund 750 gramm pro Liter.

      Ein durchschnittliches Auto hat einen 50 liter Tank (37,kg), was 500kwh entspricht. (meine haben fast alle 70 oder 80 Liter :-))

      Aktuelle Motoren von Mercedes/VW/BMW erreichen rund 46% Bewegungsernergie im verhältnis zur Primärenergie, während die restlichen 54% zu 2/3 für die Abgasreinigung verwendet werden. Zum Heizen stehet also rund 1/6 der Nennleistung zur verfügung (unter vollast), mit ein Grund warum moderne Fahrzeuge „zuheizer“ haben, weil die Motoren so effizent sind, das es nicht mehr reicht um das Fahrzeug im kalten Winter zu heizen.

      Um also 250kwh (50% des 500kw Tanks da die Effizenz bei rund 50% liegt, geh ich gleich noch drauf ein) mit Batterien zu erreichen, brauch man laut deinen Daten (320wh/kg) eine Batterie von 781kg. Hey, fast soviel wiegt mein Bulli leer, Inkl. Motor!

      Keine Frage das ist ne Hausnummer.
      Der Antriebststang eines Benzinpkws liegt aber deutlich darunter

      Gewichte eines Benzin/Dieselfahrzeugs:
      Tank mit anbauteilen (kunstoff) ca 5kg
      Inhalt ca 40kg
      Motor (einen 110 ps diesel mit anbauteilen kann ich freiweg heben): 80kg
      Motor anbauteile wie Kühler usw.: 30 kg
      Alle Getriebe und Wellen: 50-100kg (Frontantrieb oder HA/Allrad)
      Summe: deutlich unter 300 kg

      Zur Effizenz: 46% Verbrennungsleistung an der Kurbelwelle abzüglich nochmal rund 4-8% für Getriebe. gibt rund 40%. Zuzüglich jedoch 163/365 der Heizleistung (anerkannte Keizkurvenverteilung für Gebäude) von 18% sind +8%.
      Das kommt auf einen Pi x Daumen Wert von rund 50%.

      Gewichte eines Elektroautos:

      2 – 4 Elektromotoren bzw Getriebe 80kg
      Batterie: 780kg
      Leistungsteil und Kabelsystem: 40kg (sehr optimisitsch tiefgestapelt, für 120kw Leistung braucht man armdicke Kabel.)

      Summe: größer 1000kg

      Ahha, wieder eine Hausnummer.

      So kommen wir zur Allgemeinbilanz:

      Solarpanels geben in Ihrer Lebensdauer nicht wesentlich mehr Energie ab, als sie bei der Herstellung verbraucht haben. Daher sind Solarpanels nur eine Art der Energieumwandlung. Die Enrgie zur Herstellung von Solarpanels wird größtenteils aus CNG und Strom bestritten. Daher können wir den Anteil für Solarstrom aus der Betrachtung des Elektroautos entfernen. Solarpanels sind NUR wirtschaftlich, weil sie gefördert werden. Wenn ein Solarpanel seinen Kaufpreis mit dem aktuellen Preis der Strombörse (ca 3ct/kwh) erzeugen müsste, würde es sich erst nach über 30 Jahren rechnen. Zinsfrei. Mit Zinsen wäre die Amortisationszeit unendlich. Zur Info, der aktuelle Strompreis von 25ct/kwh setzt sich aus rund 3ct für Strom, und der Rest als Nezt-, EEG(Solarpanelförderung)- und Steuerentgelte zusammen. Für Windkraftanlagen und Wasserkraftwerke sieht es übrigens auch nicht wirklich besser aus. Waserkart ist noch die rentabelste Art der Engerieerzeugung aus erneuerbaren Recourcen.

      Strom wird hergestellt aus Solar, Wind, Wasser, Kohle, Atom, Gas und Diesel.
      Solar gestrichen, anteil Wind und Wasser unter 10%. Gas und Diesel sind Spitzenlast Generatoren. Bleibt im wesentlichen Kohle und Atom. Atom ist so unrentabel (zumindest wenn man auch die Entsorgung mitrechnet) das wirs gleich mal ignorieren, das würde das E-Auto noch schlechter abschneiden lassen. Daher beschränken wir uns auf Kohle. (nur die Wirtschaftlichkeit wird betrachtet, nich die Umwelteinflüsse)

      Wobei Kohle, Gas, und Diesel in der Stromerzeugung von der Effizenz her gleich stehen, nur die kosten der Primärenergie, Anlagengröße und Reaktionsgeschwindigkeit ist unterscheidlich.

      Kohle/Diesel/GAS angeliefert am Kraftwerk, (förderung und Transport nicht berücksichtig) Kohle wird verbrannt, erzeugt, überhitzen Wasserdampf, die Abgasverluste liegen wie beim Verbrenner bei rund 50%. Der Wasserdampf wird zum Drehen von turbinen verwendet, Restwärme muss in Flüssen gekühlt werden, die Abwärem beträgt ungefähr 25% (sinds noch 37% der primärenergie), dann kommt der Generator mit rund 95% (35,6%) Ein Transformator im Umstpannwerk hat um die 60-70% ich nehm also (pro E-Auto) 70% (25% der primärenergie) dann kommt das Leitungsnetz mit auch um die 10% verluste (22,5%) nächster Transformator im Umspannungswerk wider 70% (15,7%) nächster Transformator im Wohnfirtel 70% (11%) So und nun laden wir die Batterie, umspanne, gleichrichten, laden, das kostet nochmal um die 50%. Also bleiben von 100kwh Kohle Leistung nur rund 6KW in der Batterie übrig.

      DAS ist eine Effizenz von 6%, egal wie gut der Elektromotor die 6% auch immer anwendet, ja selbst mit 120% würde es nix werden, denn mit den größer 40% von einem Verbrenner hat er einfach keine Chance.

      Übrigens ich bin vom Fertigprodukt Kohle ausgegangen, daher können wir beim Verbrenner auch vom Treibstoff an der Tankstelle ausgehen. Transport und Förderaufwendungen sind bei Kohle und Öl ganz grob und ungefähr vergleichbar.

      Ganz abgesehen davon, das ein Akku Sondermüll ist, wohingegen ein Verbrenner zum 99% recykelt werden kann. Auch über die Lebensdauer müsste man sich noch näher unterhalten. Ich selbst hab mehrere Fahrzeuge gehabt, welche über 500.000km gelaufen waren. Zeig mir das E-Fahrzeug, das das mit der 1. Batterie schafft. Bei Verbrennern kann ich gleich einige nennen, die das komplett mit 1. Ausrüstung geschafft haben.

      E-Autos sind das gleiche wie der Wasserstoff hype. Leute, es gibt nicht genug Platin auf dieser Erde um auch nur 1/3 der benötigten Brennstoffzellen herzustellen. Von der Preisentwicklung des Platinmarktes mal ganz abgesehen!

      Übertragen auf das e-Auto, es gibt nicht genügend 3. Welt Deponien um die Sondermüll-Batterien zu verbrennen. (wie das aktuell ja mit Platinen passiert)

      Nicht das die Ideen der Grünen zum Umwelschutz schlecht wären, ich beführworte diese fast uneingeschränkt, nur leider geht fast alles was die Grünen anpacken, irgendwie in die Hose, das ligt daran, das es idealistische Traumtänzer sind, die meist keine Ahnung von Physik, Chemie und Mechanik haben, sich von Lobyisten oder ihrer verblendeten/scheuklappen Weltsicht leiten lassen.

      Überall gehen wir weg von zentralisierten systemen. BHKW, kleinst Heizanlagen, usw. Aber beim AUTO da gehen wir zum zentralisiert erzeugten Strom fürs Elektrofahrzeug.

      Was stimmt denn nun, ist denzentralisieren oder zentralisieren effizenter?

      Fragt doch mal die Kommunisten, die wissen, das zentralisieren uneffizent ist.

      Aber Elektroautos sind auf einmal Effizent.

      Ich kanns echt nicht mehr hören, diesen Schwachsinn.

      Leute, schaltet euer Hirn ein, nehmt euch nen physikbuch der Realschule und rechnet nach.

      Diese Werbeversprechen und das unqualifizierte gequatsche unserer diversen Regierungen ist echt ätzend.

      Gruß Manne

      1. Quelle zur Energiedichte
        https://de.wikipedia.org/wiki/Energiedichte
        Diesel 38,7 MJ/L
        Umgerechnet:
        http://www.aqua-calc.com/convert/power/megajoule-per-hour-to-kilowatt
        10,8kw / liter

        Hingegen hat ein Akku nur rund 1 MJ/kg also rein auf Gewicht vergleichen nur 1/43 von Diesel.

        Das heist doch im Umkehrschluss, das um 50L Diesel (also rund 37kg) zu ersetzen eine Batterie von:

        37(Diesel kg) x Diesel (Systemeffizenz Diesel) x 43 ( Faktor Leistungsdichte Diesel zu Battrier) x Systemeffizenz (Elektoantrieb) nötig ist

        Das wären dann übern Daumen rund 800 kg für die Batterie.

        Stellt duch mal vor, euerm Urlaubs-Flugzeug in die USA geht nach 1/5 der Strekce der Treibstoff aus, bzw anstelle von 400 Menschen (40 to) fliegt nur einer mit und dafür reichts für 2/5 und damit dann zumindest bis fast nach Grönland. Lach, vie spass mit Elektro!

      2. Hallo Manne, wenn ich deinen letzten Satz („nehmt euch nen physikbuch der Realschule und rechnet nach“) und deinen ersten Absatz („Diesel und Benzin haben rund 10kw / liter“) anschaue, dann muss ich etwas schmunzeln.

        kW ist eine Leistung. Ein Liter Benzin oder Diesel kann keine Leistung haben. Kann nur ein Energieinhalt haben. Energie ist nicht Leistung. Das lernt man in einem Physikbuch der Realschule, ja. Und dein Umrechner, den solltest du korrekt bedienen: Der rechnet „MJ pro Stunde“ in kW um, das geht. Aber er rechnet nicht MJ in kW um (das geht ohne eine Zeitangabe nicht, weil Leistung ist nicht Arbeit).

        Den Rest deiner Rechnung habe ich dann gar nicht erst nachvollzogen, weil ich gleich im 1. Absatz gestolpert bin.

  4. 1.) Ein solcher Akku liegt mir vor: nach wiegen ziemlich genau 285Wh/kg, aus Handy
    Produktion (über Alibaba, Hongkong), ein Jahr alt, es gibt aber inzwischen noch bessere Werte und zwar in der Produktion. Zudem hat die PKW-Fahrt mit dem „Kolibri-Akku“ nach Berlin bewiesen, daß dies keine theoretischen Werte sind.
    2.) An der Realität Ihrer Ausführungen geht vorbei, daß Verbrennungsmotoren samt der notwendigen ZusatzAggregate sehr schwer sind und sich aus diesem Grund ohne Gewichtszunahme eine Menge Energie an Bord nehmen lässt (Reichweite). Wenn Sie mal durchrechnen: 1Liter Benzin hat 7,4 Kwh thermischen Energieinhalt mit Getriebe wirkungsgrad (0,83) und Thermischen WirkungsgradDirekteinspritzer (0,27) ist der Energie inhalt gerade einmal 1,6 Kwh!D.h. 5 liter/100km entsprechen 8Kwh, d.h. für 600 km kommen Sie mit einem 48 Kwh Akku hin und der wiegt selbst bei 250 w/kg
    nur 192 kg! Zudem liefert der Verbrenner nur ca. 1/6 einer Leistung beim Anfahren!

    1. Hallo Leser2,
      also 285Wh/kg sind ja auch nicht 320Wh/kg und man darf ja vor allem auch eines nicht vergessen: Die Einsatzbedingungen in der Automobilindustrie sind andere als bei einem Handyakku. Dass diese höhere Energiedichten aufweisen ist klar, können aber im Allgemeinen nicht für den Einsatz im Fahrzeug (-20°C…60°C Umgebungstemp) verwendet werden.
      Wie gesagt, bitte konkret in Automobil-Serieneinsatz befindliche Akkus nennen, wo dies möglich ist, dann werde ich den Artikel gern aktualisieren.

      Wir haben auf Arbeit selbst LiPo Akkus im Einsatz, welche aber regelmäßig kaputt gehen, selbst mit ausschließlichem Indoor-Einsatz. Wikipedia dazu:
      „Lithium-Polymer-Akkus sind mechanisch, elektrisch und thermisch empfindlich: Beschädigungen, Überladen, Tiefentladen, zu hohe Ströme, Betrieb bei zu hohen (über 60 °C) oder zu niedrigen Temperaturen (unter 0 °C) und langes Lagern in entladenem Zustand schädigen oder zerstören die Zelle in den meisten Fällen.“
      Bei uns gehen die Zellen kaputt, weil wir sie „voll geladen“ stehen lassen. Man muss also ständig an einer Laderegelung dran hängen, damit die Zellen nicht aufgeben.

      Zu der Rekordfahrt mit dem Kolibri Akku gibt es eine ganze Menge Fragen. Zitat aus der Wikipedia:
      „Am 25. Oktober 2010 unternahm ein umgebautes Serienmodell des Audi A2 eine 605 Kilometer lange Rekordfahrt von München nach Berlin. Der Geschäftsführer des im Sommer 2009 gegründeten Berliner Unternehmens DBM Energy hatte nach eigenen Angaben seit 2005 an der Batterie auf Lithium-Metall-Polymer-Basis gearbeitet und die Rekordfahrt zusammen mit Sponsoren und dem Bundeswirtschaftsministerium als Medienereignis organisiert.[6] Später wurde diese Fahrt vor allem vom ADAC und daraufhin von diversen anderen Medien angezweifelt. Kritikpunkte war die Absage des Notars und das zweifache Verschwinden des Lekker Mobils aus der Sichtweite des Pressebusses.[7] In späteren Artikeln über die Rekordfahrt wurden weitere ungeklärte Fragen aufgeworfen.[8] Am 17. Januar 2011 wurde bekannt, dass das Rekordauto am 12. Dezember 2010 bei einem Brand in einer Berliner Lagerhalle vollständig zerstört wurde.“

      Zu 2) Die Ausführungen mögen ja alle korrekt sein, aber ich verstehe nicht, weshalb mein Artikel an der Realität vorbei geht!?
      Tesla zeigt es ja gerade, wie es funktionieren kann und wir werden sehen wie der Markt das annimmt.

  5. Ganz kurz und abschließend:1.)Meine Berechnung wurde, wie unschwer zu lesen, weder mit 320 noch 285 sondern mit 250Wh/kg, dem Wert alter Zellen, durchgeführt.Ihre Ansichten zum KFZ-Einsatz sind so nicht zutreffend, ein Diskurs über Technologie, Ladungsträger-Beweglichkeit, Innenwiderstand und auch Produktions-Politik ist hier nicht möglich! 2.) Defekte, falsche oder schlechte Ladegeräte machen immer Probleme, bei hohen Energiedichten sind die Folgen stets heftiger( s.a. Leck in Benzinleitung über Abgaskrümmer.3.) Wikipedia ist vielleicht für manche die Bibel.. Tatsache ist, daß die „Kolibri“ Akkus nicht verbrannt sind, sondern ein Prüfinstitut durchlaufen haben, das die Akkus a) für sicher und b)den Energieinhalt bestätigt haben.4.) Ihr Artikel geht an der Realität vorbei, weil eine überproportional starke Kopplung zwischen Gewicht und Energiebedarf vorliegt. Von „Masse schleppen“ kann eben nur beim Benziner die Rede sein, die E-Varante nutzt aktiv dieses Gewicht:
    wie vorgerechnet! Es ist eben einiges nicht zutreffend, auch der Titel: Wirkungsgrad…ist NICHT Ansichtssache sondern verbindlich definiert und der ist eben „krass ungleich “ besser! Außerdem stimmen das Diagramm (oberer/unterer Heizwert) und die zugeh. Prozentzahlen nicht. Sie können die Werte (Mega-Joule,KWh) leicht umrechnen.

  6. Hallo Herr Balzer, zum Wirkungsgrad eines Verbrennungsmotor/Gasturbine ist die wichtigste Aussage die Drehzahl. Der Motor hat zweimal Verluste, die man nicht zurück bekommt. Einmal bei der Geschwindigkeit der Verdichtung und dann bei der Geschwindigkeit der Gasentspannung(Arbeitstakt).
    Daher steigt der Wirkungsgrad mit fallender Drehzahl. Konsequenz- soll der Wirkungsgrad verbessert werden, ginge die Drehzahl gegen Null!
    Also ist die Leistung lieber aus dem Drehmoment und nicht aus der Drehzahl zu holen.
    Die zweite Seite der Verluste ist die Verbrennung selber, deren Geschwindigkeit beeinflussbar ist, .zB. durch Aufladung oder durch Wasser.

  7. Hallo Herr Balzer,

    als Leser mit technischem Backround fand ich Ihren Blog sehr interessant. Auch ich finde Systemvergleiche sehr spannend. Beide System haben durchaus ihre Vor- und Nachteile. Gesamtwirkungsgradberechnungen oder auch C02-Effiziensanalysen sind aber sehr schwierig, wie die Kommentare zeigen. Auch hängt das Ergebnis sehr von den Randbedingungen und (siehe Winter/Sommer) und Verhaltensweisen ab. Wirklich alles zu erfassen ist in einem so komplexen Sachverhalt wie Antriebskonzepten fast unmöglich.

    Als Verbraucher nähere ich mich der Diskussion mal von einer anderen Seite. Ich möchte möglichst kostengünstig Auto fahren.

    Ein vernünftiger Kleinwagen (Diesel) z.B. Dacia Sandero Diesel liegt bei etwa 11.500€ – die 1,5 Liter Maschine (50 kW) liegt bei 4,5 Liter/100 km. Ich fahre die baugleiche Maschine in einem Clio III und es handelt sich hierbei um den errechneten Wert über alle Tankfüllungen (der scheinheilige Bordcomputer zeigt immer durchweg nen Liter weniger an). Dazu kommen 280€ Steuern im Jahr sowie 278€ Versicherung.

    Anmerkung: Als jungen Gebrauchten hab ich den Clio mit 30.000km sogar nur für 8000€ gekauft, war also noch günstiger als der Dacia)

    Ein vergeleichbarer Renault ZOE kostet ab 21.700€ (auch wenn ich Zweitürer nicht ganz als vollwertig ansehe). Dazu kommt die Batteriemiete, welche sich nach der km-Leistung richtet – für meine 25.000 km im Jahr beläuft sie sich auf 129€ – zumindest für den Fluence ZE – für den ZO ist sie wahrscheinlich etwas günstiger, also etwa bei 119€. Die Versicherung setze ich mal als gleich an (deswegen lasse ich sie aus der Gesamtbewertung raus), Steuern fallen meines wissens nicht an (zumindest für die ersten Jahre).

    Jährliche Kosten bei 25.000 km

    Dacia (Diesel und Steuern): 1855€/Jahr.
    Renault ZOE (Batteriemiete): 1428€/Jahr –
    Fazit: Ich fahr rund 24 Jahre günstiger Diesel-PKW und hab die Stromkosten noch nicht mal mal berücksichtigt.

    Es fallen selbstverständlich noch andere Kosten an. Bei meine beiden Dieselfahrzeugen mache ich (fast) alle Reperaturen selbst (wieder Thema Verhaltensweisen). Daher kaufe ich zugegebenermaßen Fahrzeuge mit wenig Austattung. Der Elektronikkram ist unnötig, wiegt viel und ist schwer selber zu reparieren und die Ersatzteile sind teuer. Bei Elektrofahrzeugen weiß ich nicht wie es mit der Wartung aussieht. Eigentlich dürfte da ja nur wenig anfallen, wie die Erfahrungen mit Elektrokarren zeigen. Aber die Autobauer werden es wohl wieder so einrichten, dass ich trotzdem alle halbe Jahre zur Inspektion muss. Wenn ich das nicht mache, ersetzen sie mir im Zweifel den Accu nicht. Ob ich dann noch selber Hand anlegen kann, sei mal dahingestellt.

    Solange solche Rechnungen nicht zugunsten der E-Mobile ausgehen, kommen sie für mich nicht in Frage. Ich setz mich lieber entspannt in meinen Diesel und weiß ich komm über 1000 km weit – noch jedenfalls.

    Aber auch die Entwicklung der Verbrennungsmotoren ist ja noch nicht abgeschlossen. 1-Liter-Verbrauch ist durchaus denkbar. Ich jedenfalls würd auch ein Auto mit 25kW kaufen, für Tempo 120 reicht das. Leider sehen das 95% der Autofahrer anders. Da sind mit Sicherheit auch „Grüne“ drunter.

    Und falls jemand nach meinem Gewissen fragt. Die Menschheit hat immer wieder bewiesen, dass sie nicht nachhaltig „wirtschaftet“. Gerade die kapitalische Wirtschaftsform mit Ihrem „Wachstumswahn“ ist meisterlich darin, Bedürfnisse zu wecken die eigentlich keine sind. Völker die anders lebten, waren technlogisch unterlegen und wurden vernichtet bzw. mussten das System übernehmen. Daher gehe ich davon aus, dass alle fosillen Brennstoffe auf diesem Planeten verbaucht werden. Wenn wir es in Deutschland nicht machen, tun es die anderen. Daher erübrigt sich für mich eine scheinheilige Diskussion um zwei „Effizienzpunkte“.

    Das waren jetzt weniger technische Argumente, doch ich kann die vielen dogmatischen und ideologischen Verzerrungen nicht mehr lesen. Der deutsche Strommix hat immer noch 544g Co2-Äquivalent/kWh (2011 -Umweltbundesamt). Es gibt keinen „grünen Strom“.

    Schönen Abend noch.
    Leser3

  8. Was mir hier noch fehlt ist der Punkt, dass ich beim Elektrofahrzeug die Bremsenergie zu einem guten Teil zurückgewinnen kann. Das kann vor allem in der Stadt (viel Stop and Go) ein grosser Vorteil sein. Dies wird übrigens beim Zug schon angewendet.
    Was mir bei all den Elektroautos fehlt, ist eine Kombination aus Solarzellen und Stromanschluss. Oft wird ja das Auto zur Fahrt zur Arbeit verwendet, wo es oft mehr als 8 Stunden rumsteht. Mit Solarzellen könnten dabei auch ein Teil dees Akkus geladen werden.

    1. Zu den Punkten habe ich in anderen Beiträgen schon etwas geschrieben. Das Rekuperieren (zurückgewinnen) geht nicht so, wie man es sich vorstellt, weil die Leistungsaufnahme der Akkus gering ist. Sollten zusätzlich SuperCaps in’s Auto kommen, sieht es bezüglich der Rekuperation schon besser aus!
      > http://www.cbcity.de/direkter-vergleich-elektrofahrzeug-vs-verbrenner
      > http://www.cbcity.de/superkondensatoren-keine-besseren-stromspeicher-fuers-elektroauto

      Die Solarzellen sind ein kleiner Stromlieferant, mit dem man nicht sehr viel anstellen kann.
      > http://www.cbcity.de/kann-man-das-elektroauto-mit-solarmodulen-laden

  9. Ich hatte die Möglichkeit, im Sommer 2015 zwei Wochen lang das Model S von Tesla zu fahren. Ein wunderbares Auto, mein Verbrenner-Sportwagen kommt mir dagegen alt vor.
    Tesla rekuperiert die Bremsenergie problemlos, es werden bei stärkeren Bremsungen nahezu 40 KW in den Akku zurückgegeben.
    Das Auto hat zwei Kofferräume, wenige mögliche Verschleißteile (keine Zahnriemen, Steuerketten, Motoröle, Filter und ist nach Angabe meines Freundes (Besitzer des Tesla) sehr wartungsarm. Selbst die Bremsbeläge verschleißen kaum!
    Es macht großen Spaß ihn zu fahren, denn im Gegensatz zu den Verbrennern ist das volle Drehmoment immer da. Und zwar sofort. Keine Latenz zwischen dem Zeitpunkt, an dem ich ins Pedal trete und dem Zeitpunkt, an dem ich die Kraft merke.
    Das Auto hat aufrund des tiefen Akkus und der leichten Karosserie einen Schwerpunkt, der bei 43 cm Höhe liegt. Das ist Ferrari-Niveau! Und der Wagen hat bei über 500 PS zwei Kofferräume, zwei Motore,…..
    Laden? Kein Problem! In der Nacht wird er in der Garage angesteckt, am nächsten Tag ist er entweder wieder zu 80 Prozent voll oder zu 100 Prozent. Wenn ich ihn von 23 bis 5 Uhr lade, stört das dem Netz nicht, da es zu dieser Zeit ohnehin Überkapazitäten gibt.
    Reichweite: Reale 420 Kilometer trotz Klimaanlage im Sommer. Es gibt hier in Österreich in Graz, Linz, Salzburg,… Ladestationen und ein Wochenendausflug an die Adria war kein Problem, da es auch dort Gratis-Schnellladestationen gibt.
    Wenn man viele „Sprints“, also unter 5 Sekunden von 0 auf 100 KM/h hinlegt, dann nimmt der Akku merklich ab und bei Geschwindigkeiten von über 140 KM/h auch. Aber das ist beim Verbrenner auch so, nur merkt man das nicht so, da er ja wieder in 5 Minuten nachgedankt ist. Die Ladezeit am Supercharger nach rund 300 Kilometer war übrigens rund 20 Minuten, um auf 80 % zu kommen. Der Schnelllader lädt nur bis 80 % schnell, danach wird er langsamer.

    Ich gebe zu, dass das Auto groß ist. Für uns etwas zu groß. Aber wenn es gelingt, den Preis zu senken (insbesondere die Akku-Preise, z.B. durch die Gigafactory), dann wird bald das E-Auto besser (ist es jetzt schon – siehe zwei Kofferräume, niederer Schwerpunkt, Ansprechverhalten des E-Motors, Laden zu Hause in der Garage wesentlich günstiger pro KM als an der Tankstelle,…..) und aber auch billiger werden als ein vergleichbarer Verbrenner. Ich denke, dieser Umbruchpunkt kommt bald und hoffe es auch, allerdings wird sich die traditionelle Autoindustrie damit schwer tun wie Nokia mit den Smartphones.

    Übrigens gibt Tesla 8 Jahre Garantie auf den Akku. Warum? Ganz einfach: Die Zellen halten mindestens 2100 (die neueren sogar 2700) vollständige Ladezyklen, bis sie 80 % Restkapazität aufweisen. 2100 Mal lädt man üblicherweise nicht vollständig innerhalb von 8 Jahren. Björn Nyberg ist Tesla-Vielfahrer und hat gemessen, dass der Akku, der übrignes aus über 7.000 18650er Zellen wie sie früher in Laptops waren, besteht, etwa 2 Prozent pro Jahr abnimmt. Das ist das Reslutat eines enthusiastischen Vielfharers nach 2 Jahren. Wenn ihr könnt — bitte macht eine längere Probefahrt mit einem E-Auto. Es ist ein Erlebnis, welches JEDEN Verbrenner alt aussehen läßt. :-)

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