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Dienstag, 26. Februar 2013

Autobatterien

Das Benzinauto

Mit dem Ende des Mineralöl-Zeitalters wird viel über Elektroautos diskutiert. Worum geht es dabei eigentlich. Die erste Frage ist, mögen Menschen, die mit Benzinautos aufgewachsen sind und oft einige wichtige Erlebnisse mit dem Auto verbinden, auf das Benzinauto verzichten.
Benzin ist eine sehr besondere Substanz, für uns im Alltag die Substanz mit der höchsten Energiedichte, aber auch mit einem charakteristischen Geruch. Da Menschen Gerüche unbewusst assoziieren, bleibt unklar welche Gefühle es weckt.
Ein weiterer Aspekt ist das Autorennen, insbesondere Formel 1, das Geräusch wurde von der Musikgruppe Beatles als das schönste Geräusch bezeichnet. Manche Autos werden sogar speziell so optimiert, dass sie ein charakteristisches Benzinmotor-Geräusch abgeben.
Damit ist klar, eine emotionslose Debatte über Elektroautos wird schwierig!
Batteriewechselstation, Bildquelle: Spiegel online

Das Elektroauto

Worin liegt der größte Mangel des Elektroautos? Es ist die Batterie, oder genaugenommen die Reichweite der Batterie. Wenn man mit einem Benzinauto 600 km fährt, muss man sich genau fünf Minuten um die Energieversorgung des Autos kümmern. Das ist bei geschätzten 10 Stunden Fahrzeit weniger als ein Prozent "Energiezeit".
Mit der Autobatterie wird man entweder bei jedem Halt einen Stecker einstecken müssen und vor dem Losfahren wieder entfernen. Das ist pro Fahrt eine Minute, und bei 600 km, die in 10km "Häppchen" abgefahren werden [1], immerhin eine Stunde Energiewartung. Das ist sicherlich kein besonderer Komfortgewinn. 
Selten fahren Menschen Strecken, die weit über die Reichweite von heutigen Elektroautos hinausgehen. Handelsvertreter blende ich jetzt absichtlich aus. Aber das ist nicht die entscheidende Frage, wieder sind es die Emotionen und Machtphantasien, die uns suggerieren, wir könnten jetzt in unser Auto einsteigen und in Südfrankreich aussteigen. Das haben wir vielleicht erst zweimal im Leben gemacht, aber es ist ein Erlebnis, das stark im Gedächtnis eingebrannt ist. 

Welche Batterielösung hilft?

Ein kritischer Faktor ist das Aufladen von Batterien. Stellen wir uns vor, ein Elektroauto hat eine 50kWh Batterie, was eine Fahrstrecke von drei- bis sechshundert Kilometern ermöglicht, wie lange dauert das Laden? Soll das Laden in fünf Minuten erfolgen, müssen pro Minute 10kWh in die Batterie fliesen, das ist eine Leistung von 600kW! Maschinen mit derartigen Leistungsanschlüssen benötigen dicke Hochspannungskabel, die auf keinen Fall an jeder Laterne zur Verfügung stehen. Damit kann diese Aufladung nur an speziellen Stromtankstellen erfolgen. Dabei sei bemerkt, dass heutige Batterien ein derart schnelles Aufladen nicht vertragen, aber das könnte technisch lösbar sein.

Batteriewechsel

Eine sehr logische Weiterentwicklung ist das Austauschen der Batterie. Bereits heute kann man ohne Probleme innerhalb von fünf Minuten eine Batterie in einem Elektroauto austauschen, wie die Firma better place gezeigt hat, die bereits heute in Dänemark arbeiten. Das Argument, dazu müsste man die Batterien standardisieren und das gelingt nicht verstehe ich nicht, auch heute hat man standardisierte Autobatterien.
Der Wechsel hat mehrere fundamentale Vorteile:
  • Unbegrenzte Fahrstrecke
  • Sehr kurze Energiewartung
  • Unabhängig von "vergessenem" Aufladen
  • Bekannte Infrastruktur, Tankstellen
  • Sicherheit, weniger Starkstromkabel
Daher gehe ich davon aus, dass der Wechsel zum Elektroauto über den Wechselakku erfolgen wird. Auch wenn es heute noch Widerstände bei den Herstellern gibt. Die an zwei Aspekten liegen, zum einem gibt es kein wirkliches Interesse an Elektroautos, zum Anderem sind die Hersteller noch zu sehr in der alten Benzinwelt verhaftet, die den individuellen Benzintank als relevantes Designmerkmal sieht.

Anmerkung vom 18.7.2013: Offensichtlich wird auch Tesla Batteriewechsler!

Ein Tesla kann in weniger als 90 Sekunden die Batterie wechseln, doppelt so schnell als konventionelles Tanken!


Kommentare:

  1. Gehen wir mal ganz emotionslos an die Sache. Benzinautos sind einfache Maschinen die in der Breite der Bevölkerung (Firmenautos ausgenommen) für wenige Tausend Euro gekauft werden. Die Breite Masse gibt für das Auto selbst nicht mehr als 1000 Euro im Jahr aus. Viele Kaufen Autos für 1500 Euro und fahren 5 Jahre damit. Damit kann ich mit dem Wohnwagen jährlich nach Italien fahren, alle 4 Wochen 300km zu den Eltern, alle 6 Wochen 500 km zur studierenden Tochter und jeden Tag zur Arbeit, zum Baumarkt, Bretter holen, zum Supermarkt, 3 Taschen voll und 4 Kisten Wasser, und alles auch im Winter mit Heizung. Die Energie wird in Benzin gespeichert das 1,60E/l kostet und aus Eröl hergestellt wird.
    Alternative ist eine 50000Euro Batterie die aus Sondermüll besteht, explodieren kann und nach 5 Jahren den Geist aufgibt. Damit komme ich 100k weit, brauche exzellente Wartung und friere im Winter.
    Alternativ dazu kann ich synthetisches Benzin erzeugen, das praktisch rückstandsfrei verbrennt, aber derzeit mit wahrscheinlich 2 Euro/l nicht konkurenzfähig ist.
    Fahren ist ein Sonderfall. Nichts ist hier so wichtig wie Energiedichte. Warum nicht Gasantrieb mit Gas aus Windstrom? Warum nicht synthetisches Benzin? Warum gerade Batterie?

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    1. @mike60 Ich gebe Ihnen recht, aktuell sind Batterien keine zufriedenstellende Lösung. Künstliche Benzin ist nicht so teuer als man denkt, beachten Sie dazu: http://energiespeicher.blogspot.de/2012/06/2-vdi-speicherkonferenz.html
      Öl aus Solarenergie ist ab 120$/Barrel konkurrenzfähig!

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    2. @ mike60:
      Und das soll "emotionslos" sein? Kann ich leider nicht erkennen... gehen wir Ihre Argumente der Reihe nach durch.
      - "eine 50000Euro Batterie" - das wäre ein Akkumulator mit über 250kWh - sowas gibt es in der Tat noch nicht. Die Akkus in den heutigen E-Autos kosten in etwa ein Zehntel von dem, was Sie schreiben. Tesla S (Oberklasse-Limousine mit Fahrleistungen eines Sportwagens) mit 85kWh kostet beispielsweise ab 72400$ (55683 €) (Audi A8 ohne MwSt ab 60000€, in der gleichen Leistungsklasse und Fahrleistungen ab 92000€).
      - Batterie soll "Sondermüll" sein, und die Fahrzeugteile eines Verbrenners nicht? Batterie (eigentlich ein Akkumulator) ist ein Wertstoff, der recycelt werden kann und sollte.
      - "Batterie ... explodieren kann": welcher Energiespeicher kann denn NICHT explodieren (den Lageenergiespeicher von E. Heindl lassen wir außen vor, für Mobilität wäre dieser ungeeignet). Kann etwa Benzin oder Diesel nicht oder schlechter explodieren, als ein Akku? Eigentlich passiert das dutzende male pro Sekunde in den Zylindern der Verbrennungsmotoren...
      - "nach 5 Jahren den Geist aufgibt": das trifft eher auf die Auspuffanlage, teilweise auch Kupplungen. Motoröl und Ölfilter muss man gar viel öfter wechseln - aber ne, die Akkus können auch viel länger halten als ein Fahrzeugleben. Da gibt´s unterschiedliche Typen (für den Antrieb werden weder die die Bleisäure-Akkus hergenommen, noch die überhitzten untemperierten Li-Akkus aus den Anfängen der Technik vor 15-20 Jahren).
      - Für den Fall, den Sie beschreiben, wird der Nutzer wohl kaum die Elektroauto-Version mit 100 km Reichweite nehmen. Bereits ab diesem Jahr wird es Modelle geben von Volumenherstellern, die auch das doppelte schaffen, und ein Tesla S schafft ca. das 4-5 fache (und wäre "fit" für alle Strecken, die Sie beschrieben haben). Aber eigentlich hat Herr Heindl die Möglichkeit des Akkuwechsels erwähnt und gelobt, und da würden eben auch E-Autos mit 200-300 km locker für wohl alle Zwecke reichen, wenn man dann die Akkus in 5 Min wieder tauschen könnte. E-Autos mit 200-300 km werden wohl bereits in den nächsten Jahren schon kommen (der Nachfolger von i-MiEV sollte eine Reichweite von 300 km haben, Renault ZOE und Nissan Leaf Modell 2013 haben ca. 200 km Reichweite, allerdings natürlich nicht bei allen Bedingungen).
      - meine Meinung zum synthetischen Benzin: das wäre nicht nur mit Schadstoffen belastet (egal ob das Gas oder synthetischer Benzin wäre, Schadstoffe gibt´s immer bei der Verbrennung), und das will man ja gerade vermeiden, es wäre auch sehr ineffizient.
      - "warum gerade Batterie": weil die eben sehr effizient Energie speichert. Weil die Ausgangsenergie Strom ist (EE-Strom), und die Endenergie auch (kein Antrieb ist effizienter als ein E-Antrieb).


      Bin übrigens mit dem Post von Eduard Heindl voll einverstanden. Die Frage ist eben, was wechselt man am besten? Den kompletten Akku - die sind aber nicht gleich und werden wohl kaum gleich sein (ein großes Auto wird einen größeren Akku haben als ein kleines). Oder standardisierte Blöcke, gab es z.B. auch von enerChange (http://www.enerchange.net/) auf der eCarTec in München in Oktober zu sehen.
      Für LKW´s und Busse könnte ich die zweite Möglichkeit sehr gut vorstellen, für die PKW´s wird es wohl schwer...

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  2. hallo,
    schön Blogbeitrag und Informationen ist wertvoll .. thanks for sharing ...
    nachtspeicher

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