Montag, 20. September 2010

Elektroauto: Tanken für 800 km...

Nach dem letzten Posting benötigt ein Elektorauto pro 100km 15kWh. Für 800km müssten daher 120kWh "getankt" werden. Bei einem konventionellen Auto dauert dieser Tankvorgang ca. 5min. Dazu müsste beim Elektroauto eine Leistung von
120kWh/5min=120kWh/1h/12=1440kW
bereitzustellen. Das sind 1.4MW. Hmmmm... Dies entspricht bei 220V
1440.000W/220V=6545.5A
für 5 Minuten. Nun gut, dass wird wohl nichts. Wie lange dauert das Tanken eigentlich an einer normalen 16A Sicherung?

120.000Wh / (220V * 16A) = 34h
Ok. 1.5 Tage laden und dann fahren. Selbst wenn nur 100km gefahren werden sollen, dauert das laden immer noch 34h/8,d.h. ca. 4h.
Der Tesla Roadster benötigt zum Laden von 365km 3.5 Stunden. Die Batterie des Roadsters kann 53kWh speichern.
53kWh/3.5h/220V=68A
Moment. Normale Steckdose? Eher wohl Starkstromanschluss.
Wenn das jeder Nachbar macht, ist das erstmal ein Problem für die Überlandleitungen, aber mit regenerativen Energien, die lokal erzeugt werden (z.B. Photovoltaik-Anlage auf dem Dach, Windräder rund um Städte und Ortschaften) ist das ohne weitere machbar....

Samstag, 18. September 2010

Erste Rechnungen zum eigenen Elektroauto

Um ein Elektroauto zu bauen ist der "Tank" die größte Herausforderung. Daher hier der Versuch typische Größenordnungen von Stromspeichern aus dem Alltag in Beziehung zu setzen und ein paar Schlussfolgerungen daraus zu ziehen:
  1. Mignon Akku: ca 0.8 - 2.8 Ah (1.2V)
    => 1 Wh
  2. Mein Notebok Akku: 4.8 Ah (11.1V)
    => 50 Wh
  3. Autobatterie: 45-70 Ah (12V)
    => 600 Wh
Laut Wikipedia liegt der Verbrauch eines Elektroautos bei 4–25 kWh pro 100 km.
Bei den derzeit erhältlichen Elektroautos liegt der Aktionsradius bei rund 100 km. Das macht die Rechnung sogar ohne Dreisatz möglich:

ca. 15 kWh muss das Auto im "Tank" haben

Daraus folgt mit 20-30 Autobatterien könnte das Auto fahren. Da eine Autobatterie zwischen 10 und 25 kg wiegt, käme man mit 200 bis 750 kg Gewicht für den Tank aus [gegenüber max 100 kg für konventionellen Brennstoff].
Lithium-Ionen-Akkus sind um einen Faktor 4 leichter, was zeigt, dass das Ergebnis 200-750 kg zwar ungenau, aber doch richtig sein muss:
400kg Blei-Akku
= 100 kg Lithium-Ionen-Akku
Dieser Wert ist im Verhältnis zum Maximum eines konventionellen Tanks gerade noch akzeptabel.
Vergleicht man diesen Wert mit einem echten Elektroauto, sind die Abschätzungen gar nicht so verkehrt:
Tesla Roadster hat laut Google-Suche einen Energiespeicher von ca. 500 kg mit einer Reichweite von 400 km.
=> 125 kg für 100 km
Daraus kann man folgende Schlußfolgerungen ziehen:
  • Mit Blei-Akkus würde dieses Auto also immer noch 100 km Reichweite haben ;-).
  • Selbst mit Lithium-Ionen-Akkus sind 800 km Reichweite nicht machbar. Die Energiedichte liegt bei 0.13 kWh/kg.
  • Eine massive Steigerung wäre durch die Nutzung von Wasserstoff in Brennstoffzellen möglich: 33.3 kWh/kg
  • Roller & Motorräder sollten ohne Probleme elektrisch betrieben werden können.
  • Eine Verbesserung der Energiedichte von nicht einmal einer Größenordnung würde ausreichen (das klingt einfach erreichbar)

Starten/Stoppen von Kraftwerken

Gerade heute habe ich folgendes in meiner Tageszeitung gelesen:
  • AKWs können die Stromerzeugung auf 50-60% ihrer maximalen Leistung absenken. Darunter müssen sie abgeschaltet werden.
    [passend zu wikipedia]
  • Die Startzeit eines AKWs beträgt 50h.
    [hierzu habe ich keine zusätzliche Quelle gefunden]
  • Die Startzeit eines Kohlekraftwerkes beträgt 4-5h.
    [passend wikipedia]
Eigentlich sehr erstaunlich, dass ein AKW 50h zum Starten brauchen soll. Da werden zwar langsame Neutronen benötigt, aber so langsam sind die auch wieder nicht ;-).