langer711 hat geschrieben:
Aber lasst uns doch mal rechnen.
Auf Landstraße macht meiner die meisten Kilometer, ich fahre selten Autobahn.
Laut Bordcomputer fahre ich im Schnitt um die 60 km/h.
Wir wissen, das ein E-Auto zwischen 15 und 20 kWh je 100 km braucht.
Setzen wir hoch an, nehmen wir 20 kWh.
Somit liefert mein Motor 20 kWh x 0.6 = 12kWh pro Stunde also 12kW im Schnitt - mechanische Energie.
Ein Verbrenner wird heute wohl um die 100kW recht gängig verkauft.
Also läuft ein Verbrenner im Leistungsbereich bei 12% seiner Nennleistung.
Die durchschnittliche Leistung bei Neufahrzeugen liegt mittlerweile bei knapp 120kW.
Und realistisch sind im Schnitt meist 5-10kW Antriebsleistung, auf der Autobahn etwas mehr.
Aber wenn man 1h lang 18kW abruft und dann 1h lang nur 2kW, sind das im Schnitt eben 10kW, nur dass 90% der Arbeit bei 18kW verrichtet wurden.
Das ist eben der große Fehler:
Die durchschnittliche Leistung über die gesamte Fahrzeit (inklusive Stillstandszeiten) ist uninteressant.
Wenn man sich anschaut, welche Anteile der gesamten Fahrenergie bei welcher Leistung abgerufen werden, stellt man fest, dass ein Großteil der Energie bei mittleren bis hohen Leistungen abgerufen wird (wobei "hoch" natürlich relativ ist).
Was haben wir denn tatsächlich effektiv an Zeit, in der Leistung beim PKW überhaupt abgerufen wird?
Mindestens 10% der Zeit sind Fahrzeugstillstand, Rangieren oder ähnliches (wo die Leistung vernachlässigbar ist). Realistisch sind meist eher 15%.
Weitere mindestens 15-20% der Zeit wird ohne Antriebsleistung gesegelt oder sogar verzögert.
Unterm Strich fallen meist über 80% der benötigten Fahrenergie in unter 40% der Fahrzeit an, in hügeligen Regionen ist es noch extremer, weil bergab keine oder kaum Antriebsleistung gebraucht wird, bergauf dafür um so mehr. Ausnahme sind längere Fahrten bei hohen Geschwindigkeiten, allerdings sind da die Leistungen sowieso deutlich höher.
langer711 hat geschrieben:So gesehen wäre ein 30-40 kW Motor als Verbrenner aus Effizienzgründen ideal.
Allerdings kauf den keiner, weil ein Überholen damit ausgeschlossen ist.
Dann nimmt man einen Hybriden, damit man kurz elektrisch "zuheizen" kann.
Gleichzeitig wird der Verbrenner klein gehalten.
So kriegt man den verbrauch dann runter..
Das gilt nur für extreme Niedrigeneriefahrzeuge mit winzigen Fahrwiderständen.
Für normale PKW sind deutlich leistungsstärkere Verbrenner besser.
Das Boosten für einen Leistungsschub ist sehr ineffizient und sollte nur in Ausnahmefällen genutzt werden, was natürlich einen ausreichend leistungsstarken Verbrenner voraussetzt.
Die Wirkungsgrade kleinerer Motoren sind nur bei extrem geringen Leistungen besser als die von größeren Motoren. Phasen mit sehr geringem Leistungsbedarf werden beim Hybrid aber sowieso elektrisch abgedeckt. Der Betriebsbereich, in dem kleinere Motoren effizienter sind als größere, wird also sowieso niemals genutzt.
Deshalb nutzt man besser größere Verbrenner und hat damit bei niedrigen Leistungen keinen Wirkungsgradnachteil und bei hohen Leistungen sogar einen Wirkungsgradvorteil.
Ich habe den Eindruck, dass manchen hier nicht ganz klar ist, wie effizient Verbrenner bei verhältnismäßig geringen Leistungen sind.
Wir sprechen hier nicht von Heavy-Duty Motoren mit Verbrauchsoptimierung für hohe Leistungen.
Die meisten PKW-Dieselmotoren sind bei 10-15% der Nennleistung ähnlich effizient wie bei Nennleistung.
Das extreme Downsizing der PKW-Motoren in der Vergangenheit war einfach dem Nefz (und nicht vorhandener Hybridisierung) geschuldet, weil die Motoren dann zu nicht unerheblichen Anteilen mit winzigen Lasten betrieben werden. Für den Realbetrieb und dann auch noch mit Hybridisierung sind so extreme Downsizingmotoren unsinnig, weil sie mehr verbrauchen würden als größere Motoren.
Größere Einzelhubräume sind thermodynamisch einfach besser. Und wenn man schon den Hubraum hat, kann man auch ordentlich Leistung rausholen, zumindest in einem vernünftigen Rahmen. Unter 80-90kW Spitzenleistung des Verbrenners (üblich für 1,5l Dreizylinder als Diesel) haben kleinere Motoren für Hybride, die ein halbwegs sinnvolles PKW-Format haben, definitiv keinen Vorteil mehr.
Und wenn man dann keinen Kleinwagen, sondern irgendwas größeres hat, sind auch noch deutlich größere Motoren sinnvoll.
Wenn man meinetwegen 150kW Spitzenleistung haben will, dann muss der Verbrenner sowieso mindestens 120-130kW liefern, weil man sonst ein Hochvoltsystem bräuchte, was teuer und schwer ist und damit alle eventuellen Vorteile wieder auffrisst.
Wieso sollte man mehr als 30kW als E-Maschine verbauen, wenn selbst vergleichsweise leistungsstarke Verbrener schon bei deutlich unter 30kW bessere Wirkungsgrade als kleinere Verbrenner erreichen?
Beispiel mit sehr einfach ergoogelbaren (leider schon älteren) Kennfeldern:
Der 1.9 tdi erreicht ab etwa 8-10kW bessere Wirkungsgrade als der 1.2TDI. Warum sollte man einen 1.2TDI mit großem E-motor für höhere Spitzenleistungen ausstatten, wenn man doch mit nur 10kW E-Motor am 1.9TDI in jeder Situation einen höheren Wirkungsgrad erreicht?
Das "der trudelt nur vor sich hin" gilt im PKW tatsächlich für einen nicht unerheblichen Zeitanteil. Genau diesen Anteil kann man bei Hybriden den Verbrenner einfach abschalten. (was wie gesagt das Ziel der Mildhybridisierung ist).
Der größte Anteil der Fahrenergie wird aber eben nicht bei so winzigen Leistungen abgerufen. Für diese höheren Leistungen ist der Verbrenner bestens geeignet.
Und um ein paar hundert Meter oder wenn die Strecke passt meinetwegen sogar ein paar Kilometer ohne Verbrenner zurückzulegen, braucht man keine großen Akkus.
Du kannst ja gerne mal drauf achten, wie viel Zeit zwischen zwei Zeitpunkten vergeht, an denen du mehr als 10kW Antriebsleistung abrufst und vor allem wie viel Energie du in dieser Zeit verfährst. Bei 5-8kW Leistungsabruf ist es bei so ziemlich allen Motoren bereits effizienter, den Verbrenner zu nutzen. Man darf auch nicht vergessen, dass ein kleiner Anteil der elektrisch abgegebenen Leistung nicht aus der Rekuperation, sondern aus der Lastanhebung des Verbrenners kommt. Ich hab sogar schon Untersuchungen gesehen, wo die Grenze für die Lastanhebung bei rund 3-4kW gezogen wurde, weil die Wirkungsgradsteigerung des Verbrenners bei höheren Leistungen die Wirkungsgradverluste durch den elektrischen Antrieb oft nicht kompensieren kann.
Ich weiß nicht, inwieweit sich die Fahrdaten beim Tesla von privat auslesen/auswerten lassen. Aber wenn du drauf achtest, wirst du feststellen, dass zwischen zwei Phasen mit nennenswerter Leistung nie viel Energie verfahren wird. 1kWh reicht da locker aus. Mehr zu verbauen ist nur dann sinnvoll, wenn man entweder mit hohem Kapazitätsverlust über die Lebensdauer rechnet oder will, dass bei längerem Stillstand zum Beispiel im Stau der Verbrenner nicht so schnell für Komfortverbraucher wie die Klimaanlage angeworfen werden muss. Das sind dann aber Extrawürstchen für die Oberklasse.
Wenn es irgendwann die Möglichkeit geben sollte, Grünstromspitzen zu nutzen, die sonst abgeregelt würden, könnte man immernoch drüber nachdenken ob es sich lohnt, die Akkus ein klein wenig größer und aufladbar zu machen. So könnte man dann erneuerbaren Strom nutzen, ohne dass die Fahrzeuge auf Strom angewiesen sind und dadurch gigantische Speicher für grünen Strom im Winter vorgehalten werden müssten.
Und nein, ich meine damit keine plugin-hybrid-Monster mit riesigen Akkus und hohen elektrischen Leistungen über ein teures und schweres Hochvoltsystem. Einfach nur ein Mildhybrid mit etwas größerem Akku und Stecker, um gezielt Grünstromspitzen nutzen zu können. Die Ladeleistung muss ja auch nicht hoch sein. Voraussetzung ist natürlich, dass das Netz das auch alles kann und die Kosten für den größeren Akku und Stecker sowie eine "geregelte Steckdose" geringer sind als die Kosten des dadurch eingesparten (erneuerbaren) Sprits. Aber das ist Träumerei, ich habe da in Anbetracht der Politik keine großen Hoffnungen.
