Hallo,
da ja alle davon träumen (a la Tesla) ihr Fahrzeug in kürzester Zeit aufzuladen, schaue ich mir den Zusammenbruch der Stromversorgung auch in Ein-und Zweifamilienhaussiedlungen gerne an.
Gruß
Tycoon
Es gibt 6 Millionen zugelassene E-Autos in Deutschland? Oder zählt da jedes mit Batterie rein? Ach nee, dann wäre es ja 45 Millionen.
Als Ziel sicher machbar. Was einige Diskurtanten wohl vergessen/übersehen: Es geht nicht um den Austausch des kompletten Fahrzeugbestandes bis dahin, sondern nur darum, dass ab dann nur noch E-Autos neu zugelassen werden. Da gibt es also noch eine Weile Verbrennungsmotoren und es muss nicht alles über Nacht umgekrempelt werden.
Es wird dann, wenn es der Markt hergibt noch lange beides geben und sich erstmal dort schneller durchsetzen, wo es sich eher lohnt und machbar ist. Für Post und Pflegedienste ist das vielleicht schneller interessant als für den Pendler auf dem Land.
Das erinnert mich an Kuba, wo jeder zweite Pkw-Besitzer MacGywer heisst und wg. der US-Sanktionen seinen Cadillac, Ford oder Dodge mit Spucke und Wäscheklammern über Jahrzehnte hinwegrettete.
Allerdings hatten die auch keinen TÜV, der kontinuierlich die Meßlatte für Verkehrstauglichkeit nach oben schraubt. Hätte die einen TÜV gehabt, dann wären die Autos wenige Jahre nach der Revolution verschrottet worden.
Stimmt. Beim Beschleunigen wird eine Leistung von bis zu 3000 kW abgegeben, wogegen bei 160 km/h in der Ebene noch ca. 750 kW anliegen. Soweit ich gehört hab, steigt erst bei sehr hohen Geschwindigkeiten jenseits der 200 der Verbrauch exorbitant.
Gruß T
Hallo!
Fossile Energieträger sind für die immer noch stetig anwachsende Erdbevölkerung aus verschiedenen Gründen Auslaufmodelle. Der Sachverhalt ist seit einem halben Jahrhundert bekannt und eigentlich kein Problem, weil die Sonne ein Vieltausendfaches des Energiebedarfs der Menschheit liefert. Wir müssen uns daran machen, die einzelnen Wirtschaftszweige nach und nach zu decarbonisieren. Für den Straßenverkehr bieten Elektromotoren die bessere Alternative zu Otto- und Dieselmotoren. Aus technischer Sicht sind Verbrennungsmotoren für den Antrieb von Straßenfahrzeugen keine optimale Lösung, weil ihr Wirkungsgrad im optimalen Betriebspunkt nur 25…40% erreicht, im Alltagsbetrieb deutlich weniger, während E-Motoren drehzahlunabhängig > 90% erzielen. Das volle Drehmoment steht aus dem Stand heraus zur Verfügung, es gibt kaum Komponenten, die kaputt gehen könnten, man braucht weder Getriebe noch Kupplung und zudem sind E-Motoren gute, praktisch verschleißfreie Bremsen. Die trotzdem noch benötigten hydraulisch betätigten Reibungsbremsen verschleißen im E-Auto kaum noch. Mit wenig Aufwand lässt sich jedes Rad einzeln antreiben. Differentialgetriebe entfallen ersatzlos und Assistenzsysteme wie ABS und ESP tauchen als eigenständige Funktionsgruppen gar nicht mehr auf. Das Auto wird stabiler in der vom Fahrer gewünschten Spur bzw. Kurvenlage gehalten, als es mit der Mechanik von Fahrzeugen mit Verbrennermotor möglich ist. Hinzu kommt abgasfreier Betrieb.
Der abgasfreie Betrieb führte schon bei unseren Urgroßvätern zu Lastenkarren mit E-Motor in Fabriken und Bahnhofshallen. Außerdem wurden seit über 100 Jahren ungezählte Pkw-Modelle mit Elektromotor und Bleiakkus entwickelt und hergestellt. Mit Ausnahme der Nischen (Flurförderfahrzeuge) konnten sie sich aufgrund der geringen Energiedichte der Akkumulatoren nicht durchsetzen.
Autofahren mit Kabeltrommel oder Schlauch zur Zuführung des Energieträgers ist aus nahe liegenden Gründen unpraktisch. Man muss also die zum Fahren benötigte Energie (ausgedrückt in kWh) an Bord mitführen. Der mitzuführende Energieträger bringt Gewicht (ausgedrückt in kg) auf die Waage. Zur Veranschaulichung dient die folgende Tabelle, der man entnehmen kann, welche Energie man zur Verfügung hat, wenn man bei den verschiedenen Technologien 1 kg mitführt:
- Blei-Akku 0,03 kWh/kg
- Lithium-Ion-Akku 0,18 kWh/kg
- Lithium-Schwefel-Akku 0,35 kWh/kg (noch in F&E, noch nicht marktreif)
- Benzin, Diesel 11,6 kWh/kg
- Wasserstoff 33,3 kWh/kg
Man erkennt, dass die Energiedichte von Akkus auch unter Berücksichtigung des höheren Wirkungsgrads von E-Autos gegenüber Verbrennern in der falschen Zehnerpotenz liegt, um mit der Energiedichte und damit mit den erzielbaren Reichweiten/Fahrstrecken von Benzin oder Diesel zu konkurrieren. Hinzu kommt die bei allen Akkumulatoren zu beobachtende Temperaturabhängigkeit der Energiedichte Wer auf bei 20 °C gemessenen Reichweiten vertraut, wird spätestens im nächsten Winter merken, dass die erzielbare Reichweite auf einen Bruchteil der Werksangabe zusammenschmilzt. Der Akku mag keine niedrigen Temperaturen und wird außerdem mit energiefressender Heizung und Scheibenenteisung belastet. Von Werksangaben bleibt im winterlichen Flachlandbetrieb nicht viel übrig und noch weniger, wenn Steigungen zu bewältigen sind…
Die Tabelle lässt aber auch den Ausweg erkennen: Wasserstoff. Aus dem in einem Drucktank gespeicherten Wasserstoff erzeugen Brennstoffzellen zusammen mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft elektrischen Strom zum Betrieb des E-Autos. Als Produkt der Reaktion in den Brennstoffzellen entsteht neben elektrischer Energie nur reines Wasser. Das Prinzip der Brennstoffzelle geht auf die Arbeit von C. F. Schönbein an der Universität Basel 1838 zurück. Die ersten technisch brauchbaren Brennstoffzellen wurden ab Mitte der 1950er Jahre in den USA für Zwecke von Militär und Raumfahrt gebaut. In den letzten Jahrzehnten gab es viele Schritte zur Reduzierung der Edelmetallbeladung und damit der Kosten, zur Optimierung des Wirkungsgrads sowie zur Steigerung der Zuverlässigkeit.
An der Stelle setzt Schönrechnerei ein. Es beginnt mit „Gesamtstromverbrauch“, der eigene Kraftwerke von Bahn und Industrie beinhaltet, reicht über fehlende Berücksichtigung von Netzstrukturen und will überhaupt nur einen kleinen Teil des Fahrzeugbestands von Benzin und Diesel unabhängig machen. Was ist mit dem großen Rest?
Das Problem mit den Netzstrukturen erläutere ich an einem Beispiel: Ein durchschnittlicher 2-Personen-Haushalt verbraucht 3.100 kWh p. a. (Wemag-Angabe) Der Haushalt hat einen Pkw mit 12.000 km p. a., der 8 l/100 km verbraucht. Aus 10 kWh/l Benzin errechnet sich ein Energiebedarf fürs Auto von 9.600 kWh p. a. Statt des Benzinschluckers wird ein E-Auto angeschafft, das einen um Faktor 3 besseren Wirkungsgrad hat und deshalb nur noch jährlich 3.200 kWh braucht. Statt vorher 3.100 kWh braucht der Haushalt nun 6.300 kWh Energie aus dem Netz, also reichlich doppelt so viel wie zuvor. Auch ohne sich mit der Materie tiefer zu beschäftigen, ist zu erkennen, dass unsere E-Versorgung von Kraftwerken, über Überlandleitungen und Trafostationen bis zum letzten Hausanschluss eine Verdopplung des privaten Stromverbrauchs nicht hergibt. Bei Umrüstung von mehr als einem kleinen Teils des Fahrzeugbestands kollabiert die öff. Stromversorgung. Als zukunftsfähiger Weg zur Decarbonisierung der Mobilität taugt die Versorgung aus dem öff. Stromnetz offensichtlich nicht…
Hinzu kommt das Problem mit der Ladezeit. Der Li-Ionen-Akku eines E-Pkw hat eine Kapazität von 50 … 100 kWh. Soll ein 50 kWh-Akku in 10 Stunden geladen werden, wird die Steckdose mit 5 kW belastet. Eine 230 V-Steckdose ist nur mit 3,8 kW belastbar (230 V, 16 A), aber mit Drehstrom 400 V geht es. Will man den 50 kWh-Akku binnen einer Stunde laden, wäre der übliche Hausanschluss mit den nötigen 50 kW überfordert. Verspricht man darüber hinaus schnelles Laden von gleichzeitig mehreren Akkus der von Tesla verbauten Größenordnung, landet man in der Megawatt-Größenordnung. Darüber kann man mit eigener 10 kV-Trafostation nachdenken oder muss das Ansinnen vergessen. Unsere E-Versorgung ist für so viel Energie binnen kurzer Zeit nicht gemacht.
Vor ein paar Jahren plante ich die Beleuchtung einer zu sanierenden Straße mit Leuchten, Kabelsträngen, Schaltschränken und sonstigem daran hängenden Geraffel. Die zuständigen Behördenmenschen wollten ihrer Stadt etwas Gutes für die Zukunft tun und wünschten, dass die Lichtmasten mit Stationen zum Laden der Akkus von E-Autos ausgestattet werden. Zu erklären, dass das Vorhaben nicht realisierbar sein wird, kostete mich Mühe und etliche Seiten schriftlicher Darstellung. Es beginnt mit so banalem Kram, dass man im öffentlichen Verkehrsraum, etwa auf dem Bürgersteig, kein für jedermann nächtlich zugängliches Kabel zwischen Lichtmast/Ladestation und E-Auto herumliegen lassen kann. Besonders geschützte/beaufsichtigte Bereiche, Privatgrundstück, Firmengelände oder Bauhof sind ganz andere Fälle als öffentlich zugänglicher Straßenrand oder Bürgersteig. Das sieht noch (fast) jeder ein. Aber dann wird es haariger: Die zu verlegenden Kabelquerschnitte für die Beleuchtung einer kilometerlangen Straße mit einigen Dutzend 50W-Led-Funzeln sind überschaubar, die Dimensionierung von Schutzeinrichtungen in den diversen Schaltschränken ebenso. Man begibt sich aber in eine andere Welt, wenn an den gleichen Kabeln auch noch Ladestationen für jeweils mehrere kW hängen sollen. Dann können an der einzelnen Straße plötzlich Lasten auftreten, die in der Größenordnung der Straßenbeleuchtung des ganzen Stadtteils liegen. Das gibt die vorhandene Infrastruktur nicht her, würde zentrales Lastmanagement und praktisch komplette Erneuerung der Versorgungsstrukturen mit neuen Trafostationen und neuen Kabelsträngen im Städtchen erfordern. Hintergrund der Behördenidee war die aus Berlin ruchbar gewordene Ankündigung von Kaufanreizen für E-Fahrzeuge. Deshalb ging man von absehbar massenhaft E-Autos aus. Die Euphorie ließ sich auch nicht vom Fehlen international einheitlicher Stecksysteme für Ladestationen ausbremsen. So mutmaße ich, dass letztlich das Vandalismus- und Stolperfallenproblem zum Abrücken von der Idee führte. Inzwischen ist die Straße saniert und meine Planung ohne Ladestationen realisiert.
Ein weiterer Aspekt: Werden (hoffentlich) absehbar die verblieben KKW vom Netz genommen und plant man gleichzeitig den durchaus wünschenswerten Ausstieg aus der Braunkohle mit einigen zig Gigawatt, sollte man mit Forderungen zurückhaltend sein, die bereits das aktuell vorhandene Netz erkennbar überfordern. Natürlich gibt es Reserven im Netz, damit die Versorgung im Verlauf der Verbrauchskulisse und bei Defekten sichergestellt ist. Weitere Luft ist mit optimierten Haushaltsgeräten und Verbrauchsmanagement zu erreichen. Aber das sind kleine Stellschräubchen im Vergleich mit den durch E-Autos und Kraftwerksabschaltungen verursachten Größenordnungen.
Es gibt laufend Fortschritte, aber wie o. g. Tabelle zeigt, ändert eine Verdopplung bisher realisierter Energiedichte nichts am Problem, dass man sich immer noch in der falschen Zehnerpotenz bewegt. Außerdem nützen Reichweitenangaben von Werbemenschen aus Florida mit Krokodilen im Garten hierzulande wenig. In Mitteleuropa ist interessant, wie weit man bei -10 °C bei eingeschalteter Heizung und Scheibenenteisung fahren kann. Dann bleibt von zunächst überzeugend klingenden Angaben nicht viel übrig. .
Wie oben dargestellt gibt unsere E-Versorgung den Umstieg von Verbrennern auf akkubetriebene E-Autos nicht her. Das Vorhaben funktioniert nur für wenige Fahrzeuge und bei langen Ladezeiten.
Leidensdruck ist ein entscheidender Punkt. Wenn Großstädter durchs Einatmen der verdreckten Luft krank werden, muss man über Ursachen nachdenken. Verbrennermotoren sind ein Teil des Problems, dem sicher nicht mit getürkten Abgaswerten beizukommen ist. Hinzu kommt der angesichts niedriger Rohölpreise und Überangebot verdrängte Sachverhalt, dass wir eine endliche Ressource verfeuern. Irgendwann werden Rohölprodukte knapp, teuer und zu schade, im Tank zu verschwinden. Und schließlich werden sogar Trumpisten nicht leugnen, dass wir nur einen Globus haben, uns deshalb einen Irrtum bei den Ursachen des Klimawandels nicht leisten können.
Der Sachverhalt ist seit Jahrzehnten bekannt. Wir müssen uns in der gesamten Energiewirtschaft von fossilen Energieträgern trennen. Darüber und über den einzuschlagenden Weg fehlt es aber noch am gesellschaftlichen Konsens. Die Umstellung wird Jahrzehnte brauchen und reicht von F&E, über Umstellung ganzer Industriezweige bis zur Anpassung von Ausbildungsgängen und Werkstätten. Angesichts des Umfangs halte ich das Ziel 2030 für wünschenswert, aber realitätsfern.
Wer dabei glaubt, das Problem durch Aussitzen erledigen zu können, kann kurzfristig Geld sparen, wird aber auf längere Sicht abgehängt auf der Strecke bleiben. Es gibt genügend Beispiele einst glänzend dastehender Unternehmen, die vom Technologiewandel überrollt wurden und verschwanden.
Die hiesige Autoindustrie agiert bisher erfolgreich, nach meinem Eindruck zu erfolgreich, um den Zwang zur Veränderung wahrzunehmen. Die einschlägige Industrie musste regelmäßig bereits bei vergleichsweise geringfügigen Veränderungen zum Jagen getragen werden. So kommen die ersten Serien-Pkw mit Brennstoffzellen aus Fernost, nicht aus D. Es fehle an der Wasserstoff-Infrastruktur, die unbezahlbar teuer sei, hieß es. Die Nachrüstung einer Tankstelle für H2 kostet 1 Mio. € (bei Einzelfertigung, Angabe von Linde). Die Nachrüstung aller in D vorhandenen 14.000 Tankstellen würde also höchstens 14 Mrd. € kosten.
Statt die sattsam bekannten Sachverhalte über Schadstoffe und endliche Ressourcen zu nutzen, um die Initiative für schadstofffreies Fahren zu ergreifen, wird bei Abgaswerten betrogen und allein in den USA sehr viel mehr als 14 Mrd. € für Strafen und Entschädigungen bezahlt – Folge visionsbefreit-saturierter Überheblichkeit, gepaart mit krimineller Energie und seltsamem Qualitätsverständnis. Das sind offenkundig keine Zeitgenossen mit brauchbaren Vorstellungen zu nachhaltig tragfähiger Mobilität und Energiewirtschaft.
Gruß
Wolfgang
Also mal ehrlich, was´n das für´n hinkender Vergleich? 
Sind das unveränderliche Werte?
Würde mich mal interessieren, warum das so sein soll? Zieht denn jetzt jeder 24 h schon knapp das Maximum, was seine Infrastruktur bis zum Lichtschalter bzw. der Steckdose hergibt?
Das ganze Wasserstoffzeugs wird trotzde eine große Rolle für die Speicherung der großen Energiemengen spielen, die dummerweise nicht immer dann ankommen, wenn sie auch verbraucht werden. Da wird sich nicht nur der Energiespeicher für Fahrzeuge ändern, sondern auch noch einiges anderes, keine Frage.
Das ist ein rollender Vergleich solange es noch Ersatzteile geben wird. 
Hallo!
Die Energiedichte von Wasserstoff ist unveränderlich, die von Benzin und Diesel kann je nach Zusammensetzung geringfügig variieren. Bei den angegebenen Werten für Akkumulatoren sind je nach technischer Ausführung größere Abweichungen möglich. Die Entwicklung von Blei-Akkumulatoren kann man als weitgehend abgeschlossen betrachten, während an den unter 2. und 3. genannten Technologien (und noch einigen mehr) entwickelt wird.
Natürlich nicht. Für gleichzeitige Volllast in allen Wohnungen, Häusern und Gewerbebetrieben ist die Infrastruktur nicht ausgelegt.
Wenn man dem Ladevorgang genügend Zeit gibt und nicht zu viele Fahrzeugakkus am Netz hängen, ist nirgends mit Überlastung zu rechnen. Finanzielle Überlastung der Stromkunden kann aber passieren. Ist überhaupt nur mit Sondertarif vertretbar, der bestimmt nicht zu jeder Tageszeit eingeräumt wird. Wenn man aber einen 50 kWh-Akku binnen einer Stunde laden will, weil man das Auto braucht, sind (unter Vernachlässigung des Ladewirkungsgrads) 50 kW aus dem Netz zu ziehen. Die übliche Installation in einem Einfamilienhauses kommt dabei an ihre Grenzen. Wenn im gesamten Netz zu ohnehin laststarker Zeit noch viele Schnelllader hinzu kommen, wird das zumindest ohne Lastmanagement nicht mehr funktionieren.
An der Stelle schlummern bisher nicht dagewesene wirtschaftliche Chancen. Statt den privaten Windpark einer bäuerlichen Gemeinschaft zu lastschwacher Zeit trotz ausreichend Wind abzuschalten, lässt sich jede kWh nutzen, indem der Windpark einen Elektrolyseur nebst Wasseraufbereitung und Verdichter betreibt, um Wasserstoff zu erzeugen. Dann noch eine Zapfsäule dran und schon hat ein Dorf seine eigene Wasserstoff-Tankstelle.
Gruß
Wolfgang
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Hallo,
Wolfgang hat vorgerechnet, was die hauseigene Technik dazu sagt und sie wird sicherlich nicht fröhlicher, wenn an der Ladestation nicht nur ein Kfz hängt, sondern deren drei (Vater, Mutter, studierendes Kind).
Nota bene: tatsächlich gehören Ladestationen für Elektroautos zum Standardrepertoire bei einigen Bauträgern. Nur werden die Kabel dafür in der Regel irgendwo im Haus abgezweigt und hängen nicht an einem separaten Stromkreis - geschweige denn, daß da 400 Volt anliegen, womit man etwas mehr anfangen könnte. Der Versuch, den Außenanschluß für mehrere Fahrzeug durch einen Mehrfachstecker sicherzustellen, dürfte sicherlich in einem qualifizierten Kabelbrand enden.
Das ist eine schöne Rechnung, aber nicht praktikabel. Auf der Straße wird heute um jeden Meter, um jede Minute gekämpft. Von allen Reisenden (ob nun privat oder geschäftlich) zu erwarten, regelmäßig eine Zwangspause einzuschieben, ist illusorisch. Zumal der Ladevorgang inkl. Zwischenstopp am Kassenhäuschen mehr zehnmal so viel Zeit in Anspruch nimmt wie der Tankvorgang mit Diesel oder Benzin. D.h. man bräuchte ein Mehrfaches an Zapfstationen an allen Tankstellen oder nähme lange Wartezeiten in Kauf, die man bei Deiner Rechnung noch zusätzlich berücksichtigen müßte.
Gruß
C.