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Vergleichsstudie BEV und FCEV

Heise berichtet über eine Studie, bei der der Einfluss von Wasserstoff- und Batteriefahrzeugen auf den CO2-Ausstoß untersucht werden und die Kosten beider Systeme:

heise.de/newsticker/meldung/ … 03609.html

Abstract und Key-Findings gibt es hier:

sciencedirect.com/science/ar … 4216311173

Für mich die interessantesten Punkte daraus:

  • Battery vehicles are cost-competitive to conventional vehicles from 2025 onwards.
  • Fuel Cell vehicles require more than twice the electric energy than Battery vehicles.
  • Battery vehicles reduce CO2 emissions at lower cost than Fuel Cell vehicles.

Gruß Mathie

Mittlerweile kostet die Einsicht leider Geld, habe aber heute Morgen von der Uni aus einen Blick reinwerfen können:

1.) Die umwelttechnische Aspekte: Die CO2 Einsparung gegenüber Verbrennungsmotoren liegen bei 40% für das BEV und 41% zugunsten eines Brennstoffzellensystems.
2.) Zurzeit gelten die derzeitigen Ergebnisse nur für Kalifornien. Eine deutsche Auswertung soll noch folgen.
3.) Das BEV wird 2025 wohl mit gleichen Verbrennerkonzepten preislich konkurrieren können, allerdings ist nicht ersichtlich zu welchen Konditionen, sprich Reichweite, Kosten bezogen auf KW/PS, Ladedauer etc.
4.) Das Brennstoffzellenfahrzeug benötigt gegenüber dem BEV im Durchschnitt wohl die 2,2fache Menge an Energie für 100km im Jahr 2035.
5.) Die CO2 Einsparungen durch das BEV sind anscheind kosteneffizienter als bei FCVs, aber auch hierzu keinerlei Fahrzeugtechnische Daten.
6.) Power to Gas kommt dem Brennstoffzellensystem zwar in Sachen CO2 Effizienz sehr entgegen, kann allerdings keine nennenswerten Vorteile durch Speicherung des Wasserstoff erzielen, da anscheinend ein Großteil wieder als Kraftstoff für die Fahrzeuge bereitgestellt werden muss.
7.) Auch in Zukunft werden sich an den Gegebenheiten der Fahrzeugvor- und Nachteilen nichts ändern. Das BEV ist günstiger, hat eine eher geringere Reichweite und eine hohe Ladedauer, während das FCV teurer ist und eine eher höhere Reichweite bei geringer Tankdauer besitzt.
8.) Die Themen Ladeinfrastruktur, Wasserstofftankstellen und deren Einfluss wurden komplett weggelassen.
9.) BMW war wohl an der Studie nicht ganz unbeteiligt…

Alles in Allem eigentlich kein nennenswerter Erkenntnisgewinn.

Was mich am meisten über die Studie ärgert ist allerdings der Fakt, dass die Wirkungsgradkette bei der Gegenüberstellung von BEV und FCV’s wieder ohne technische Angaben von verwendeten Anlagen gemacht wurde. Allein der angenommene Wirkungsgrad für den Verdichter zum Komprimieren des Wasserstoffs beträgt laut Diagramm 85% bei 800bar. 1.) Wen interessiert 800bar? Damit fährt kein Fahrzeug und wenn dann würden zukünftige Fahrzeuge eher mit 1000bar fahren falls man sich dazu entschließen sollte nochmals den Normdruck zu erhöhen. 2.) Der von Linde entwickelte IC90 Verdichter benötigt lediglich 2,7KWh pro kg H2 zum Komprimieren auf 700bar. Das würde laut Tankenergiegehalt bezogen auf einen Toyota Mirai mit 166,65KWh und 5kg Speichermenge einen Wirkungsgrad von 92,5% ergeben…das ist aktueller Stand der Technik!!!..und die Studie soll fürs Jahr 2035 gelten? Verarschen kann ich mich alleine.

Noch lustiger sind die Angaben zum Elektrolyseur…wilde Wirkungsgradangaben und keinerlei Angaben bezüglich des Umsatz von Wasserstoff. Keine Normkubikmeterangaben pro Stunde nichts, nada niente…
Noch geiler sind die Werte für die Brennstoffzelle: Dirk Breuer (Toyota) gibt seit 2015 für den Mirai 65% für die Brennstoffzelle an. In der Studie nimmt man jetzt sage und schreibe 67% für das Jahr 2035 an? Da fehlen mir echt die Worte…man hat in den letzten 10 Jahre alleine mehr als 10% hinbekommen und in grob 20 Jahren sollen gerade mal 2% drinne sein ???

Aber auch Teslfans haben mit der Studie so ihren Spaß. Laut eines Kommentar auf heise.de liegt der Wirkungsgrad des BEV bei grob 66% ? Ich meine mich mal dumpf entsinnen zu können das das Model S laut eigenen Teslaangaben sogar 75% schaffen soll (falls jmd. die Quelle findet bitte posten ^^) Aufjedenfall wäre dieser Wert schlechter als der von 2006 angenomme Wirkungsgrad von Ulf Bossel bei der Gegenüberstellung von BEVs und FCV…da hat er nämlich 69% insgesamt…und da gabs das Model S noch nicht mal.

Ganz ehrlich, ich kann über diese Studie einfach nur lachen, ohne Wasserstoffkosten, ohne miteinbeziehen von Infrastruktur und co. sind doch diese ganzen Angaben überhaupt nichts Wert. Die Wirkungsgradkette setzt dem Ganzen die Krone auf.
und das aller aller schlimmste…ich hab die Ergebnisse der Studie jetzt schon auf einigen anderen Seiten gesehen und die Brennstoffzelle kommt hierbei nicht gut weg da nur über die Kosteneffizeinz bezüglich CO2 laviert wird, aber gerade der Umweltaspekt gegenüber dem Verbrenner und die Tauglichkeit beiden Antriebsvarianten komplett auf der Strecke bleibt. So ein Rotz und dann auch noch von der Standfort und einer der hier berüchtigten TU9…sowas ist ein richtiges Armutszeugnis.

Über welche Fahrzeug-Lebensdauer und km-Leistung sind denn die Aussagen gerechnet, dass die bei dem 2,2-fachen Energiebedarf pro km auf eine gleiche CO2-Einsparquote von 40% für BEV und FCEV kommen?
Klingt nach 4 Jahren und 60 Tkm oder sowas?

Die CO2 Emissionen im Betrieb sind doch bei beiden 0 wenn Strom/Wasserstoff voll regenerativ erzeugt wurden. Nur ist das bei Wasserstoff doppelt so teuer im Minimum. Was soll der ganze Quatsch?

Erneuerbare Energie ist (ebenfalls aus Kostengründen) ein knappes Gut. Durch hohe Effizienz wird sichergestellt, dass keine wertvolle Energie verschwendet wird und somit zeitnah viele Verbrenner ersetzt werden können.

65 % was? Verlust?

Wirkungsgrad. Steht direkt drüber.

Ich weiss, das war ein Scherz. 65 % Wirkungsgrad ist nämlich Blödsinn.
Da braucht man von Brennstoffzellen nicht viel zu verstehen, um den Fehler zu entdecken.
5 kg Wasserstoff entsprechen ca. 167 kWh. Nehmen wir die 502 km, welche als EPA-Reichweite angegeben werden und dividieren ein bisschen herum… Zufällig kommt da ein Wasserstoffbedarf von 1 kg pro 100 km heraus, was etwas mehr als 33 kWh entspricht. Gehen wir davon aus, die Effizienz des Elektroantriebs des Mirai und die tatsächlich benötigte Leistung für die Überwindung von Luft- und Rollwiderstand seien vergleichbar mit denen des Model S, fällt uns ein um ca. 65 % höherer Energieverbrauch im Falle der Brennstoffzelle auf. (Verbrauch MS ab Akku 20 kWh/100 km)
Nehmen wir den Wirkungsgrad des MS flotterweise als 100 % an, so liegt die Brennstoffzellenkiste bei 60 %.
In der Praxis ist der Verbrauch nach EPA natürlich etwas zu gering, was den realen Wirkungsgrad der Brennstoffzelle noch etwas weiter drückt.

So einfach kann Wissenschaft sein!
Mal flugs die Labormessungen von Technikern und Wissenschaftlern widerlegt, ganz ohne Apparateaufwand. Toll! :wink:

Genau. :smiley: Wissenschaftler sind auch nur Menschen.

Und das ist nur die überschlagsmäßige Betrachtung des Downstreams. Upstream, d.h. Herstellung des Wasserstoffs ist noch viel schlimmer.

Hallo

Anbei eine anschauliche Grafik die ich immer wieder gerne aufzeige wie die Verluste in der H2-Kette über FCEV bis zum mechanischen Abtrieb aussehen.
Also wenn mind. 75% des schönen Solar-/Wind-/Wasserstroms verpuffen, dann gehen jedenfalls mir die Argumente aus, um für das Konzept FCEV zu sein.
CO2 Ausstoss ist schon gleich Null, aber energetisch ist das H2 FCEV Konzept total unsinnig. Das Projekt in Kalifornien mit dem Toyota Mirai ist ja bekanntermassen grad am floppen.

Der Produktions-Aspekt wird immer gern weggelassen. Wenn man ehrlich ist, die Herstellung von Benzin (Cracking) schluckt auch Unmengen von el. Strom, nämlich ca. 1.6kWh pro L. (habe nur 1 Datenquelle, werde da noch suchen)
Eine Tankfüllung von 50L hat somit das elektrische Equivalent von 80kWh gespeichert. So ein Zufall aber auch, das entspricht fast der Batt.Kapazität eines Model S85. :slight_smile:
Jedenfalls ein schönes Argument warum man keine Angst haben muss, wenn alle elektrisch fahren wollen. Es braucht keine neuen Kraftwerke. Die Bilanz ist ausgeglichen.


Quelle: tatup-journal.de/tatup061_boss06a.php

Eine ähnliche Diskussion fand schon in diesem Thread statt.

Ausser jemand erfindet so etwas wie Zeit dann ist diese Betrachtung natürlich nicht mehr so sinnvoll. Denn die geht ja von einem Szenario aus in dem es keine Zeit gibt - aber in der Realität sind Solar und Windstrom sind keineswegs dauernd und auf Knopfdruck in beliebiger Menge verfügbar.

Man muss die Wirkungsgradketten von Primärenergie=>Wasserstoff=>Strom mit (Solar+Wind)+Speichersystemen=>Nutzbarem Strom vergleichen - alles andere macht doch keinen Sinn.

Wenn man Kernkraft, Kohle und Gas aus der Stromerzeugung rausnimmt sit das Szenario Wind, Photovoltaik => Nutzstrom nicht mehr das was der Realität entspricht - dann geht das Wind/Solar/Wasser => Speicher (0…100%) => Nutzstrom

Das stimmt eben nicht. Es wird zwar viel Energie benötigt, um aus Rohöl Treibstoffe herzustellen, aber das ist keine elektrische Energie. Eine Raffinierie arbeitet mit Wärme, braucht also viel thermische Energie. Eine thermische Kilowattstunde ist energetisch betrachtet deutlich weniger Wert als eine elektrische Kilowattstunde.

EVs müssen einfach immer mit dem Netz verbunden sein, wenn sie parkiert sind. Dann können sie netzdienlich laden. Es macht in der Tat wenig Sinn, den ganzen PV-Strom am Tag zu speichern, um ihn dann in der Nacht ins Auto zu laden. Glücklicherweise ist das auch nicht nötig.

@ majorfibbs

Die Grafik ist von Ulf Bossel und ist schon über 10 Jahre alt. Zu diesem Zeitpunkt gab es weder einen Mirai, noch einen ix35 oder einen Clarity und in Zukunft auch einen GLC F-cell. Die Diskussion um die Wirkungsgradkette wird jedesmal aufs neue entfacht und ich sehe immer wieder die selben alten Bildchen mit den selben Daten. Alle Komponenten werden mit den Jahren effizienter und besser. Das Thema „kleine Batterie“ und die Brennstoffzelle als eine Art Range Extender wie jetzt im GLC geht leider komplett unter.

Eine alte Grafik heisst ja nicht gleich dass sie falsch ist. Bringst du bitte eine neue? Habe leider keine gefunden.
Und mit der „alten“ Grafik wird ja auch nicht nur der interne Wirkungsgrad des FCEV Fahrzeugs betrachtet, sondern eher die H2 Produktion, Transportkette und Speicherung (Komprimierung). Da kann man rein physikalisch wohl wenig optimieren. Das ist die Kern-Aussage dieser Grafik. Da lässt sich nix schönreden. Mirai hin oder her.

Erst ganz am Ende dieser Kette kommt dann das FCEV Fahrzeug zum Zug. Dass dieses intern über die Jahre bessere Wirkungsgrade hat, steht ausser Frage. Aber bis zum Befüllen mit H2 sind einige kWh an Energie verbraten worden, nur um H2 bereitzustellen.

Die Zukunft wird es weisen wohin die Reise geht. Es steht jedem frei auf das vermeindlich falsche Pferd zu setzen (wenn das Pferd tot ist, dann ist es Zeit abzusteigen). Jedenfalls wenn der Staat mein Steuergeld für solche Sackgassen-Projekte ausgibt, dann bin ich dagegen. Wenn es ein privates Industriekonsortium aus eigenen Mitteln zahlt, dann ist es mir egal.

Vom Thema drifte ich nun leicht ab…

Frage: wie wird denn diese „thermische Energie“ = Heizenergie bereitgestellt? Durch einen Brenner der Öl / Diesel verbrennt? Oder einer elektrischen Heiz-Spirale? Oder Dampf der ebenfalls durch Verbrennen von Öl bereitgestellt wird?

Ich kenne den internen Aufbau einer Rektifikationskolonne leider noch nicht. Prizipiell wird ja das Rohöl gekocht, verdampft und dabei kommt dann je nach spez. Gewicht (versch. lange Kohlenstoff-Ketten) Schweröl, Diesel, Kerosin, Benzin und andere Kohlenwasserstoffe dabei raus.

Die Erkenntnis hier soll lediglich sein, dass für die Produktion von Petro-Treibstoff wesentlich mehr Energie reingesteckt wird, als das man dies gemeinhin erwartet. Diese Energie könnte man ja gleich in einen Akku pumpen. Also im Extremfall der Strom aus einem thermischen Kraftwerk. Was natürlich niemand mehr will. Logo dass auch die Akkuproduktion Energie kostet, aber hoffentlich nicht soviel wie für Benzin (das wäre nochabzuklären). Wär sonst aber recht doof.

Das Heizen durch direktes Verbrennen ist das effizienteste. Vorher Strom daraus zu erzeugen lohnt sich nicht.

Das ist richtig. Für die Bereitstellung von Treibstoffen, also Well-to-Nozzle gehen im Mittel etwa 20 % verloren.

Alles < 3 Monate ist, ist kein relevanter Speicher der fossile Kaftwerke ersetzen könnte.

E-Autos können nur 1-3 Tage Strom speichern bis die wieder jemand nutzen wird - das ist nicht mal ein Ansatz einer Lösung. Die taugen ganz ok um den 3-Tagesverlauf zu glätten - und auch nur dann wenn genug Green Energy an den Tagen davor vorhanden war.

Das halt der Bereich bei dem Wasserstoff punkten kann, sobald Stromerzeugung und Laden nicht zeitlich zusammenfallen ist obige Grafik nämlich falsch, die stellt nur den Spezialfall Stromerzeugung durch z.B. EE und Verbrauch=Laden finden immer zeitgleich statt, was natürlich nicht wirklich der Realität entspricht.

Entschuldigung, aber das ist wohl Bananenweisheit.
Die größte Bedarfsschwankung, welche über den Tages- Nachtverlauf anfällt kann ein Elektroauto nämlich ganz hervorragend schon jetzt glätten helfen. Alles was dafür erforderlich ist sind genügend Ladeplätze und ein bisschen Steuerung.

Du hast damit recht, dass das Elektroauto nicht alle Probleme der Welt lösen kann, aber es löst schon mal einige ganz gut.
Warum beschwerst Du dich nicht, dass Dein Elektroherd nich über 3 Monate Energie speichern kann. Richtig, es ist ein Herd und nicht ein Energiespeicher. Ein Elektroauto ist erst mal in Auto und kein Netzoptimierer. Warum immer diese bescheuerte Kritik daran? Da fehlt nur noch die Beschwerde, dass das Auto fährt und dann ja nichtt das Netz glätten kann.

Für Langezeitspeicherung sind BEV-Fahtrzeuge nunmal ungeeignet - und das heisst man braucht andere Speichermöglichkeiten beim Komplettverzicht auf fossile Stromerzeugung.

Da ist PowerToGas eine wahrscheinliche, denn Deutschlands EEG „Chaos“ führt inzwischen zur zunehmenden Abschottung nationaler Stromnetze und -märkte, so dass ein Europa Netz immer mehr nur noch was für Träumer ist, das wird immer unwahrscheinlicher realisierbar.

Wenn man sowieso auf Energiespeicherung auf Wasserstoffbasis setzen würde bzw müsste, dann würden die Brennstoffzellenautos von der sowieo stattfindenen Speicherung profitieren- und das ist numal kein unrealistisches Zukunfts.Szenario.

Ich habe mich keineswegs über BEV-Autos beschwert - wie jeder lesen kann habe ich lediglich deren Eignung als Langzeitspeicher in Frage gestellt - aus objektiven Gründen.