ETH-Klimablog - Energie - Konkrete Ansätze zur Verbrauchsreduktion bei Automobilen (Teil 2)

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Konkrete Ansätze zur Verbrauchsreduktion bei Automobilen (Teil 2)

03.06.2010 von

Dieser Blog ist mein dritter Beitrag zur Frage, wie man die individuelle Mobilität nachhaltiger gestalten könnte. Bitte schauen Sie sich, bevor Sie weiter lesen, kurz meinen letzten Beitrag an (>hier). Heute möchte ich mich nämlich mit der zweiten dort gestellten Frage beschäftigen: Wie wird Treibstoff in mechanische Energie umgewandelt?

Die zur Überwindung der Fahrwiderstände benötigte mechanische Energie kann aus physikalischen und technischen Gründen nicht im Fahrzeug mitgeführt werden, sondern muss laufend erzeugt werden. Am effizientesten geschieht dies, indem elektrische Energie benutzt wird, welche aber ihrerseits entweder an Bord gespeichert oder aus einer Leitung bezogen werden muss. Für den öffentlichen Verkehr ist die zweite Lösung sinnvoll und wenn immer möglich anzuwenden. Für den individuellen Verkehr mit seiner viel feineren Verästelung kommt hingegen nur die Mitführung von elektrischer Energie an Bord in Frage, am besten mit Batterien.

Benzin: Hohe Energiedichte, ungenügend genutzt

Netto-Energiedichten diverser Energiespeicher in Megajoule mechanische Energie pro Kilogramm Energieträgermasse

Bild 1: Netto-Energiedichten diverser Energiespeicher in Megajoule mechanische Energie pro Kilogramm Energieträgermasse.

Die Energiedichte von Batterien ist aber im Vergleich zu anderen Energieträgern relativ klein (siehe Bild 1). Berücksichtigt man alle Wandlungsverluste, so sind die mit Batterien erreichbaren Werte in der Grössenordnung von nur 0,36 Megajoule (MJ) pro Kilogramm (kg), während mit Diesel etwa 9 MJ/kg und mit Benzin etwa 8 MJ/kg erreicht werden.

Aus diesem Grund werden heute praktisch alle Automobile mit Verbrennungsmotoren angetrieben. Benzinmotoren erreichen aber nur einen mittleren Wirkungsgrad von etwa 0,18, das heisst, die oben erwähnten 8 MJ mechanische Energie sind lediglich etwa 18 Prozent der 43 MJ «chemischen» Energie, welche in einem Kilogramm Benzin enthalten sind. Hier liegt ein grosses Potential brach! Wie Bild 2 zeigt, können nämlich moderne Benzinmotoren im Bestpunkt einen Wirkungsgrad von über 0,36 erreichen, was doppelt so hoch wie der mittlere Wirkungsgrad ist.

«Downsizing and Supercharging»-Idee (siehe Text).

Bild 2: Links: Kennfeld eines Benzinmotors, die Zahlen geben den Wirkungsgrad an. Rechts: «Downsizing and Supercharging»-Idee (siehe Text).

Automotoren laufen die meiste Zeit bei kleinen Drehmomenten (graues Gebiet in Bild 2), und erreichen so nur die erwähnten niedrigen Wirkungsgrade. Würde man stattdessen einen halb so grossen Motor einsetzen, könnte man viel Treibstoff sparen. Mit einem solchen «downsizing» (in Bild 2 durch den grünen Pfeil angedeutet) kann zum Beispiel der blaue Betriebspunkt statt mit einem Wirkungsgrad von 0,18 mit 0,24 gefahren werden, man spart also ein Viertel des Treibstoffs!

Elektromotoren stellen zusätzliche Leistung bereit

Leider wollen aber viele Autokäufer nicht auf die hohen Leistungen verzichten¹, so dass der «grüne Motor» mit einem «supercharging» kurzfristig auf die rote Drehmomentkurve aufgeladen werden muss. Dies kann man mit diversen Ansätzen erreichen. Ein interessanter Ansatz ist es, das fehlende Drehmoment durch einen Elektromotor zu erzeugen (siehe Bild 3). Da diese zusätzliche Leistung nur kurzzeitig benötigt wird, spielt in diesem Fall die geringe Energiedichte der Batterien keine Rolle.

Die in Bild 3 dargestellte Struktur erlaubt weitere Energiesparmassnahmen (start-stop-Automatik, rekuperatives Bremsen etc.), ist aber recht teuer. Zudem funktioniert diese Idee natürlich nur, wenn man die meiste Zeit im Teillastbereich fährt. Betreibt man den Motor hingegen vorwiegend bei hohen Lasten (vernünftig motorisierte Autos auf Autobahnen, Ferngüterverkehr etc.) lohnt sich dieser Aufwand nicht und man ist besser bedient mit sauberen Dieselmotoren.

«Plug-in» Hybridfahrzeuge als sinnvolle Kombination

Bild 3: Struktur eines Elektrohybridantriebs (K=Kupplung, G=Getriebe).

Einen nächsten Schritt werden «plug-in» Hybridfahrzeuge darstellen. Ihr Antrieb hat die in Bild 3 dargestellte Struktur, aber die Batteriegrösse wird so gewählt, dass man etwa 20-30 Kilometer rein elektrisch fahren kann. Die dafür benötigten Batterien sind nicht zu schwer und nicht zu teuer. Wenn man den Strom, mit dem man die Batterien lädt, auch noch aus CO₂-neutralen Quellen bezieht, dann ist das eine nicht ganz billige, aber gute Lösung für unsere Umwelt.

Sie sehen also, man kann bereits heute vieles machen, um den Energieverbrauch und den CO₂-Ausstoss beim Autofahren zu senken. Achten Sie also beim nächsten Autokauf darauf, dass Sie ein möglichst sparsames Modell wählen²; damit können Sie sofort einen Beitrag zur Lösung der Energie- und Klimaproblematik leisten..

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¹Diese Leistungen können im Strassenverkehr nur beim Beschleunigen kurz eingesetzt werden. Wieso viele Autofahrer solche «Kavalierstarts» machen möchten, müssen die Kolleginnen und Kollegen der Psychologie beantworten…

²Eine Übersicht über die sparsamsten Modelle finden Sie z.B. >hier.

 

Zum Autor

Lino Guzzella ist Professor für Thermotronik an der ETH Zürich. Persönliches Zitat und Biografie

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Kommentare (15) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

Eine interessante Variante eines „grünen“ Motors hat der ETH-Ingenieur und Stodola- Schüler Robert Huber entwickelt, man müsste ihn lediglich etwas abstauben… siehe hier:

http://www.freikolben.ch

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Hallo Martin,

ja ich weiss.. habe ich gestern Abend auch gehoert! Mein erster Gedanke war:

„Man“ bezahlt fuer eine Studie und bekommt hinterher das gewuenschte Ergebnis. Falls nicht wird die Studie ueberarbeitet bis das Ergebnis einigermassen stimmt“

und siehe da:

„Es gibt starke Kräfte in der Schweiz, die den Strom zukünftig zum Teil importieren wollen. Am 07.06.2010 (gestern) wurde eine Studie von Infras und TNC im Auftrage voN Basel-Stadt, Genf, mit Untersützung führender Umweltorganisationen und der Stadt Bern veröffentlicht“

Aber was nuetzt der Wunsch wenn es praktisch nichts zu importieren gibt? Die AXPO hat da eine recht realistische Einschaetzung .. Force Majeure und die Lichter gehen aus

Oder wie hiess es doch so schoen in den beruehmten Vertraegen (die immer wieder gebrochen wurden)

„Solange Wind weht, solange der Himmel blau ist (also die Sonne scheint) und das Gras gruen (Biomasse) ist gehoert dieses Land den Ureinwohnern“

Das Ergebnis kennen wir alle..

So wird es dann auch mit den Liefervertraegen gehen (egal ob angeblich gruene oder was immer fuer Farben dahinter stehen)

michael

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Kommentar von Michael Dittmar. 07.06.2010, 9:51

Hoi Michael,
Es gibt starke Kräfte in der Schweiz, die den Strom zukünftig zum Teil importieren wollen. Am 07.06.2010 (gestern) wurde eine Studie von Infras und TNC im Auftrage voN Basel-Stadt, Genf, mit Untersützung führender Umweltorganisationen und der Stadt Bern veröffentlicht (siehe http://www.tagesanzeiger.ch/schweiz/standard/Schweizer-Stromversorgung-laesst-sich-ohne-neue-AKWs-sichern/story/20458197)

Stromversorgung Schweiz Infras,TNC,Genf,Basel,Bern

Empfehlungen der Infras/TNC-Studie:
-Kein AKW-Ersatz
-Ökostrom importieren und Erneuerbare im Inland ausbauen
-Stromeinsparung über Verdoppelung des Strompreises mittels Stromlenkungsabgabe
-Stromeinsparung durch Investitionen in Energieeffizienz

Beurteilung
-Weniger Strom in der Schweiz widerspricht Dekarbonisierungsziel, denn beispielsweise Wärmepumpen und Elektromobile brauchen Strom
-Stromimport macht Strom allein schon teurer (Schweiz hat tiefen E-Preis). In Deutschland steigt der Strompreis um 8% pro Jahr. Eine Stromlenkungsabgabe ist dann nicht mehr nötig und auch nicht mehr möglich. Der Staat verdient also nicht am teureren Strom.
-Die Stromversorgung der Schweiz würde unsicherer (Ausfälle wären häufiger)

Zitat aus dem TA-Bericht:

Für die Lenkungsabgabe will sich auch der WWF einsetzen. Ihm schwebt eine Verdoppelung der Strompreise bis 2018 vor, wie CEO Fricker in Bern sagte. Die heutigen Preise gehörten zu den tiefsten in Europa, «es liegt also noch etwas drin, ohne dass es die Haushalte und die Wirtschaft allzu sehr schmerzen würde».

Beurteilung: Bis 2018 wird der Strom auch ohne Lenkungsabgabe mehr als doppelt so teuer sein, wenn die Schweiz Strom importiert und intern Erneurbare fördert.

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„Die Lösung: Man betreibt die Uralt-Werke halt einfach weiter. Das gilt sowohl für die Schweizer Atomkraftwerke als auch für die deutschen Kohlekraftwerke.“

Na da bin ich ja gespannt.

Je aelter desto schlechter der Wirkungsgrad etc..

Muss es erst zu einem Unfall kommen?

Die franz. Kernkraftwerke sind nicht gerade in einem guten Zustand… und zu den Liefervertraegen

da gibt es immer noch die „Force Majoeure“ Klausel

wenn man in Deutschland die Wahl hat in Berlin oder in Zurich die Lichter zu loeschen???

Was wird dann wohl mit dem Export passieren?

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@Kommentar von Michael Dittmar. 06.06.2010, 21:43

Hoi Michael,
hier meine Antwort zu den Problemen Stromimport, Stromverknappung und nationale Lithiumreserven.

Stromimport

„Man kann lange versuchen etwas Strom zu importieren
wenn es keinen hat..“

Wenn man feste Lieferverträge hat ist auch importierter Strom sicher.
Das EWZ (siehe http://www.stadt-zuerich.ch/ewz/de/index/energie/stromproduktion/windkraft.html) will “ jährlich ab 2008 Windenergieanlagen mit einer Leistung von 5 bis 10 Megawatt im In- und Ausland bauen oder erwerben“ (siehe auch http://ee-news.ch/index.php?option=com_content&view=article&id=712:vier-windparks-fuer-das-ewz-stadt-zuerich-erwirbt-in-deutschland-27-windturbinen&catid=5:news&Itemid=27)

Die Stadt Zürich erwirbt Windstrom aus Norwegen (siehe http://www.tagesanzeiger.ch/zuerich/stadt/Norwegische-Windenergie-fuer-Zuerich/story/21346738)

Beurteilung: Die Mengen genügen wohl nicht und vielleicht ist die Lieferung doch nicht so sicher.

Drohende Stromverknappung

Die Stromverknappung in Europa droht vor allem wegen Überalterung bestehender Werke. Die Lösung: Man betreibt die Uralt-Werke halt einfach weiter. Das gilt sowohl für die Schweizer Atomkraftwerke als auch für die deutschen Kohlekraftwerke.

Zudem gibt es weniger Probleme mit Kraftwerken mittlerer Grösse. Gaskraftwerke können schnell erstellt werden und sind in Deutschland nur schon als Backup-Kraftwerke für die neu zu erstellenden Offshore-Windkraftanlangen essentiell. Sie stossen deshalb auch auf wenig Widerstand. Siehe http://www.eon-kraftwerke.com/info/Erdgaskraftwerk.html oder http://de.wikipedia.org/wiki/Erdgaskraftwerk_Emsland

Lithiumversorgung

„Was machen die anderen Laender? die wollen auch alle das Lithium haben.. und Bolivien vielleicht nicht einverstanden
ist die Menschen unter Sklavenarbeit weiter
fuer uns in den reichen Laendern zu arbeiten zu lassen?“

Er seit kurzem wird systematisch nach Lithium gesucht, bekannt sind heute 13 Millionen Tonnen an identifizierten Vorkommen (reicht für 500 Millionen Elektroautos). Neben den bekannten Vorkommen in Chile, Argentinien und Bolivien wurden kürzlich auch Vorkommen in Mexiko und sogar in Deutschland entdeckt.

Bolivien’s Staatschef Evo Morales setzt eine grossen Teil der Zukunft Boliviens in das Lithiumvorkommen. Er will das Lithium in Staatsregie nicht nur fördern, sondern auch weiterverarbeiten und sogar die Lithiumbatterien in Bolivien herstellen (siehe http://www.sueddeutsche.de/wirtschaft/lithium-rausch-in-bolivien-salziges-gold-1.35122 oder auch http://www.quetzal-leipzig.de/lateinamerika/bolivien/das-lithium-in-bolivien-19093.html).

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Hoi Martin,

du schreibst:

„Statt dessen wird der Strom in Zukunft importiert (die SP und die Grünen weibeln bereits für neue Hochspannungsleitungen die D mit CH verbinden). Damit setzt sich ein jahrzehntealter Trend fort: Schmutz muss weg – er gehört ins Ausland, auch wenn das etwas kostet.“

Ein Problem mit dieser Idee ist nur.. im Rest von Europa sieht es auch nicht besser aus! Man kann lange versuchen etwas Strom zu importieren wenn es keinen hat.. (steht auch einiges dazu in der Axpo Studie)

„1 Million Schweizer Elektroautos mit ähnlichen Leistungsmerkmalen wie das Kleinauto Think (siehe http://www.thinkev.com/) würden etwa eine Ladeleistung von 1500 MWe erfordern.“

(angenommen die Zahlen stimmen so in etwa gibt es nicht eher mehr als 1 Million Autos?)

egal also einen Gross Reaktor der Tag und nacht nur fuer die Autos laufen soll (und fuer Autos die es bisher nur in der Theorie gibt?). Also rein praktisch in 20 Jahren gibt es also solche Autos aber noch kein Kraftwerk .. das dauert dann noch mal 10 Jahre mehr.. und bis dahin haben wir es uns schon total anders ueberlegt.. glaubst du in unserem heutigen System wir jemand sowas finanzieren? ich nicht!

Zum Lithium:
Was machen die anderen Laender? die wollen auch alle das Lithium haben.. und Bolivien vielleicht nicht einverstanden ist die Menschen unter Sklavenarbeit weiter fuer uns in den reichen Laendern zu arbeiten zu lassen?

michael

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@Kommentar von Peter Bühler. 06.06.2010, 13:53

Die Reichweite von reinen Elektrofahrzeugen liegt typischerweise weit über den von ihnen genannten 40 km, die der Durschnittsschweizer täglich zurücklegt.

Der Nissan-Leaf (siehe http://www.auto-motor-und-sport.de/eco/nissan-leaf-e-nissan-soll-weniger-als-30-000-euro-kosten-1855292.html) hat eine Reichweite von 160 km. Er kostet übrigens nur 30’000 Euro.

Der Volt (siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Chevrolet_Volt) ist ein E-Mobil mit Reichweitenverlängerung (Zusatzmotor lädt Batterie auf) und hat eine Reichweite von 64 km.

Zitat:
M. Dittmars Frage nach der Strombereitstellung wäre zu ergänzen um die Frage nach der Lithium-Herkunft, den entsprechenden Vorräten und der Gewinnung…

Lithium stammt heute vor allem aus Bolivien und Chile.
Bezüglich Reservenreichweitenabschätzung (siehe http://www.ffe.de/taetigkeitsfelder/mobilitaet-und-alternative-antriebskonzepte/298-reichweitenabschaetzung-der-lithiumvorkommen) findet man:
Durch die Szenarien wird ersichtlich, dass eine Reichweite von mindestens 100 Jahren realistisch erscheint. Der begrenzende Faktor könnten dabei nicht die Gesamtreserven, sondern die jährliche Kapazität der Produktionsstätten sein.

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„…«plug-in» Hybridfahrzeuge… die Batteriegrösse wird so gewählt, dass man etwa 20-30 Kilometer rein elektrisch fahren kann.“

Im Elsass laufen die ersten 100 plug-in-Fahrzeuge von Toyota ( http://www.welt.de/die-welt/motor/article7405541/Toyota-legt-den-Prius-an-die-Leine.html )

Ein rein elektrischer Betrieb ist nur für relativ kurze Strecken möglich.

Laut der letzten grösseren Untersuchung („Mobilität in der Schweiz – Wichtigste Ergebnisse des Mikrozensus 2005 zum Verkehrsverhalten“) beträgt die durchschnittliche Kilometerleistung im Alltag 37 km.
Die rein elektrische Alltagstauglichkeit des plug-in-Hybrids scheint demnach noch ein Stück entfernt.
Schwachpunkt Batterien: Gewicht, Kosten, Energiedichte, Ladezeit.

Batterieforschung als Kerntechnologie: was tut sich an der ETH?

M. Dittmars Frage nach der Strombereitstellung wäre zu ergänzen um die Frage nach der Lithium-Herkunft, den entsprechenden Vorräten und der Gewinnung…

Siehe auch…
http://www.nachhaltigkeit.org/201001043813/kolumne/kolumne/deutschland-unter-strom

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Professor Lino Guzella setzt mit diesem Blogbeitrag das Generalthema schlanke, effiziente, nachhaltige und technisch überzeugend herüber gebrachte individuelle Mobilität fort.
Ich möchte in diesem Kommentar vor allem auf die Elektromobilität eingehen, weil viele sie heute als wichtigste nicht-fossile Mobilitätslösung betrachten.

Elektromobilität: emissionsfrei, nicht-fossil, effizient

Emissionsfreie Mobilität geistert als Idee seit mehr als 20 Jahren durch die Postillen der postindustriellen Gesellschaft. Emissionsfrei bedeutete ursprünglich das, was wir heute lokal emissionsfrei nennen und das ursprüngliche Ziel war, vom Auto dominierte Städte wie Los Angeles vom Smog zu befreien. Die emissionsfreie Mobilität V 1.0 von anno dazumal setzte auf das Brennstoffzellenauto, das beim „verbrennen“ von Wasserstoff zu Wasser Strom liefert. Der Wirkungsgrad einer wassertstoffbasierten Mobilität ist jedoch denkbar schlecht, nicht nur weil die Umwandlung Strom -> Wasserstoff -> Strom zu Verlusten führt, sondern weil zudem Wasserstoff nur schlecht gelagert werden kann. Dafür versprechen Brennstoffzellenautos eine grössere Reichweite als batteriebetriebene Fahrzeuge.
Analog zum früheren Wassertstoff/Brennstoffzellen-Hype gibt es heute den Batterie-Hype. Wäre die Speicherkapazität von Batterien auch nur 10 Mal so gross wie die aktueller Li-Ionen-Batterien wären Batterien und die Elektromobilität DIE Lösung für das Mobilitätsproblem: Ihr Wirkungsgrad übersteigt 80%, das Drehmoment elektrischer Motoren ist vom Stand weg verfügbar und Elektromotoren sind effizienter, kleiner und leichter als vergleichbare Verbrennungsmotoren (sie können sogar in Räder eingebaut werden (Radnabenmotoren)).
Eletktroautos sind auch potentiell nicht-fossil. China hat gerade beschlossen, in 5 Pilotstädten den Kauf eines Elektromobils mit 7000 Dollar zu subventionieren – nicht nur um die Luft sauberer und CO2-frei zu halten, sondern weil China der zunehmenden Importabhängigkeit bei Brennstoffen gegensteuern will. China hat bereits die höchste Dichte weltweit an Elektrorollern.

Stromversorgung für Elektrofahrzeuge

1 Million Schweizer Elektroautos mit ähnlichen Leistungsmerkmalen wie das Kleinauto Think (siehe http://www.thinkev.com/) würden etwa eine Ladeleistung von 1500 MWe erfordern. Bei einer mittlereren täglichen Fahrstrecke von 40km wären 7 GWh Ladestrom nötig, die bei 1500 MW Leistung während den 8 Nachtstunden produziert werden könnten. Mit dem Nachtsrom der Schweizer AKW’s könnten also bereits 1 Million Elektroautos betrieben werden (siehe http://www.brusa.biz/assets/downloads/reports/SEV0801Ursin.pdf)). Allerdings sind diese Autos verglichen mit dem heutigen Standard in der Schweiz (25% Offroader) mickrig motorisiert, die Fahrleistung in Anzahl Personenkilometer ist aber die selbe. Die Zukunft gehört einer schlanken Mobilität, wie Professor Guzella schon in seinen früheren Blogbeitrag (siehe http://blogs.ethz.ch/klimablog/author/linog/)festgehalten hat.

Zukünftige Energie- und Stromversorgung in der Schweiz

Die Zukunft der Energie scheint die Zukunft der Elektroenergie zu sein, egal ob man an neue AKW’s oder an Wind- und Sonnenkraftwerke als nicht-fossile Alternative glaubt.
Gegenwärtig geht der Trend in Richtung neue erneuerbare Energien, also hin zu Windkraftwerken und Solaranlagen. Mehrere Schweizer Städte haben bereits Lieferverträge mit norddeutschen Windkraftparks abgeschlossen. Dieser sogenannte Oekostrom ist in Wirklichkeit zu mehr als 50% Strom aus Gaskraftwerken (die als Backup dienen), aber das spielt keine Rolle, denn es geht nur um den grünen Anstrich. Es ist absehbar, dass die Schweiz keine neuen Atomkraftwerke mehr bauen wird und wahrscheinlich auch keine Gaskraftwerke im Inland. Statt dessen wird der Strom in Zukunft importiert (die SP und die Grünen weibeln bereits für neue Hochspannungsleitungen die D mit CH verbinden). Damit setzt sich ein jahrzehntealter Trend fort: Schmutz muss weg – er gehört ins Ausland, auch wenn das etwas kostet.

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Sehr geehrter Herr Gohl

Für autarke Hybride, welche einen genau definierten Fahrzyklus absolvieren, kann die optimale Batteriemasse berechnet werden. Für Hybridbusse kann man das recht gut machen, für PW, die immer wieder ändernde Strecken befahren, geht das nicht.

Heutige Hybridautos fahren nur ganz kurze Strecken rein elektrisch und das auch nur bei kleinen Geschwindigkeiten. Wie Sie aber selbst antönen, wird sich das mit der nächsten Generation („plug-in“ Hybride) ändern. Ich könnte mir vorstellen, dass man dann die Batteriegrösse den Bedürfnissen der Käufer anpasst. Wenn Sie uns Ihre Lieblingsstrecke geben, können wir Ihnen gerne ausrechnen welche Batterie Sie einbauen müssten.

Rotierende Schwungmassen sind ein spannendes aber leider schwieriges Thema. Sehr schnell rotierende Systeme (>100’000 rpm, im Vakuum) wurden eine Zeit lang als Batterieersatz diskutiert, aber die Fortschritte bei den Batterien haben diese Technik obsolet werden lassen. Langsam rotierende (<10’000 rpm) schwere Schwungräder wurden z.B. im ETH-Hybrid III Projekt untersucht. Die Treibstoff-Einsparungen sind sehr hoch, aber das System ist zu komplex und teuer für den Serieneinsatz. Mechanische Energie lässt sich eben – leider – nicht gut direkt im Auto mitführen.

Freundliche Grüsse,
Lino Guzzella

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Sehr geehrter Herr Dittmar
Sie sprechen natürlich einen wichtigen Aspekt an: woher kommen die „Treibstoffe“ (Benzin, Strom, Gas …). Einerseits gilt es den Wirkungsgrad zu beachten (Umwandlung Primärenergie -> Treibstoff) und andererseits den damit verbundenen CO2-Aussstoss. Diese Zusammenhänge sind recht kompliziert und ich plane meinen nächsten Blog zu diesem Thema zu schreiben. Ich möchte Sie deshalb um etwas Geduld bitten.
Freundliche Grüsse,
Lino Guzzella

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Sehr geehrter Herr Guzzella

Gibt es für Hybridfahrzeuge (nicht Plug-in System) ein Optimum bezüglich zusätzlicher Batteriemasse und Verbrauchsreduktion des Fahrzeugs bei identischen Fahrleistungen?

Wie weit könnte man allenfalls mit der resultierenden Batteriekapazität rein elektrisch fahren?

Wie steht es Ihrer Meinung nach um Energiespeicher in Form von rotierenden Schwungmassen? Wäre das überhaupt praktikabel in einem PW?

Freundliche Grüsse
Daniel Gohl

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Guten Tag,

Waere es nicht fair auch den Wirkungsgrad im Kraftwerk bzw zum auffuellen der Batterien zu erwaehnen? Zum Beispiel 40-50% bei Kohlekraftwerken aber nur 33% (im besten Falle) bei KKW’s.

Zum Auffuellen bei den Batterien .. ich waere ihnen fuer eine aktuelle Zahl dankbar.

Dann wuerde ich ja mein zukuenftiges Auto auch gerne im Winter nutzen .. Soll man beim Elektroauto auf die Heizung verzichten? Auch das gehoert unter dem Strich zum Wirkunggrad

Aber hier werde ich richtig stutzig:
„Wenn man den Strom, mit dem man die Batterien lädt, auch noch aus CO₂-neutralen Quellen bezieht, dann ist das eine nicht ganz billige, aber gute Lösung für unsere Umwelt.“

Koennen sie mal erklaeren woher dieser Strom kommen soll? Gerade in der Schweiz wo die Energieluecke laut Axpo auch schon ohne extra elektrische Mobilitaet praktisch nicht zu stopfen ist?

Hier auf die Schnelle ein link dazu. Herr Karrer wuerde das sicher auch gerne auf diesem Blog erklaeren..: http://moneycab.presscab.com/de/templates/?a=79758&z=0

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Sehr geehrter Herr Holzherr
Ja, der von Ihnen beschriebene Ansatz (manchmal auch als Serienhybrid bezeichnet) ist eine weitere Variante. Der Nachteil ist, dass Sie eine mehrfache Energiewandlung vornehmen müssen (Treibstoff -> Mechanisch -> Elektrisch -> Batterie -> Elektrisch -> Mechanisch) und die bei jedem Schritt anfallenden Verluste können die Gewinne beim Verbrennungsmotor „wegfressen“. Als „Notreserve“ (Range-Extender) für Elektroautos wird aber dieses Konzept von einigen Automobilfirmen untersucht. Das Thema „Freikolbenmotoren“ ist ebenfalls ein interessantes Forschungsgebiet, allerdings ist es noch ein weiter Weg bis zu deren Serieneinführung.
Freundliche Grüsse,
Lino Guzzella

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Sehr geehrter Herr Professor Guzzella,
danke für die kompakte, klare Darstellung, die die wichtigen Grössen und Grössenverhältnisse verdeutlicht und den Designraum absteckt.
Einen interessanten Typ von Hybridfahrzeug haben sie nicht vorgestellt: Das Batterieauto mit Range-Extender. Dabei passt dieser Typ gut zur Idee des immer im optimalen Bereich laufenden Verbrennungsmotor. Ein Range-Extender ist ja ein Verbrennungsmotor mit der einzigen Aufgabe, die Batterie wieder aufzuladen. Dies erlaubt den Einsatz eines hocheffizienten Spezialmotors. Vielversprechend erscheinen mir beispielsweise Freikolbenmotoren, wie sie von den Sandia National Laboratories untersucht werden. Wirkungsgrade bis 50% scheinen erreichbar zu sein (siehe http://www.technologyreview.com/energy/21442/page1/ und http://www1.eere.energy.gov/vehiclesandfuels/pdfs/merit_review_2009/advanced_combustion/ace_08_vanblarigan.pdf)

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