Ladegeschwindigkeit

Das Herzstück des Roadsters - die Batterie...

Ladegeschwindigkeit

von Volker.Berlin » 19. Nov 2012, 23:29

Hallo zusammen,

eigentlich bin ich hoffnungsvoller künftiger Model S-Fahrer, aber Strom ist Strom und Ihr Roadster-Fahrer habt einfach schon viel mehr Erfahrung sammeln können... Und der Physik-Unterricht ist schon so lange her! Ich versuche gerade abzuschätzen, wie lange ich an einer normalen Haushaltssteckdose laden würde, die mit 16 Ampere abgesichert ist und an der sonst keine Verbraucher hängen.

Wenn ich das richtig sehe, wären das 16 Ampere x 220 Volt = 3520 Watt. Um die vollen 85 kWh der Model S zu laden -- was in der Praxis hoffentlich nicht vorkommt weil der Akku die Tiefentladung nicht so gern hat -- müsste ich also 85 kWh / 3.52 kW = 24 h lang Strom zapfen. Nun hört man, dass man eigentlich nicht dauerhaft 16 A aus einer Haushaltssteckdose ziehen sollte, weil die für 10 A Dauerlast und 16 A Spitzenlast konstruiert sind. Folglich würde eine komplette Ladung 85 kWh / (220 V x 10 A) = 39 h dauern. Macht das Sinn oder habe ich da Unsinn gerechnet?

Alternativ an einer 400 Volt Drehstromdose mit 32 Ampere wären das nach meiner Rechnung 400 V x 32 A = 12,8 kW, also 6,6 h. Irgendwas habe ich da übersehen, denn auf der Seite vom Drehstromnetz steht dass eine solche Dose 22 kW leisten könne (was einer Ladezeit von nur 4 Stunden entsprechen würde): http://www.drehstromnetz.de/stecker.html

Der Grund ist sicherlich das "Dreh" im "Strom" -- ich habe einfach keine Ahnung, wie ich die Leistung an einem Dreiphasenanschluss berechnen muss. Soweit ich weiß kann der Roadster mit Drehstrom nichts anfangen, aber vielleicht hat ja doch einer von Euch genug Ahnung, um mir das kurz zu erklären.

Danke und Grüße!
Volker
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Re: Ladegeschwindigkeit

von nils » 20. Nov 2012, 00:04

Also prinzipiell liegt die Netzspannung heutzutage für Haushaltssteckdosen bei 230V (220V war früher), unter Last ist die allerdings etwas niedriger wegen den Leitungs- und Übergangswiderständen. Die Scheinleistung (Berechnet durch Multiplikation der max. Spannung mit dem max. Strom) beträgt also 3680W im Idealfall. Aber das ist eben auch nur die Scheinleistung, die Wirkleistung ist nur bei Gleichstrom gleich der Scheinleistung. Bei Wechselstrom ist die Wirkleistung, die auch wirklich in chemische Energie (=>Akku) umgewandelt werden kann geringer, da Spannung und Strom auf die Zeit aufgetragen sinusförmig verlaufen und somit nicht immer die Maximalwerte besitzen. Vielleicht ist der Wikipediaartikel da aber auch etwas verständlicher: http://de.wikipedia.org/wiki/Wirkleistung
Die Drehstromdosen haben 3 Phasen, also quasi 3 mal Wechselstrom um jeweils 120° Phasenversetzt. Eigentlich fließt der Strom bei realen Drehstromverbrauchern nur über die 3 Außenleiter (äquivalent zu den Phasen), dabei fließt auf jedem Leiter der strom mal "rein" und mal "raus". Dabei ist jede Phase mit 32A abgesichert, wodurch eben eine größere Leistung übertragen werden kann als bei Wechselstrom mit 400V bei 32A.

Ich hoffe mal das war soweit alles halbwegs verständlich und richtig.
lg
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Re: Ladegeschwindigkeit

von nikwest » 20. Nov 2012, 00:10

also bin auch kein Elektriker, aber eine Haushaltssteckdose kannt Du mit 13A Last dauerhaft nutzen. Wenn Du eine blaue CEE Dose (Campingstecker) nimmst, dann sind es tatsächlich 16A Dauerlast.

Bei einem Drehstromanschluss hast Du im Prinzip 3x230V. D.h. eine Phase hat eine Leistung von 230Vx32A = 7360Watt und damit eine Gesamtleistung von 3x7360 = 22080Watt also 22kW.
Die 400V hast Du zwischen 2 Phasen (220V x Wurzel 3) während Du zwischen Nullleiter und einer Phase 220V hast. Die höhere Spannung ergibt sich aus der Tatsache, dass die Phasen versetzt sind.
 
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Re: Ladegeschwindigkeit

von volker » 20. Nov 2012, 11:17

Wie "leer" kommst du denn heim und wie schnell musst du wieder los?
Ich denke, der Fall "Lade von 0% auf 100%" kommt in der Praxis nicht vor. Aber egal. nehmen wir mal 80kWh für eine Standard-Ladung auf 90% SoC an. Bei der 60kWh Batterie wären es entsprechend weniger - vielleicht 55kWh?

Bei knapp 3kW braucht es 19h für 55kWh und 27h für 80kWh. Wenn es reicht, dass das Auto am nächsten morgen erst "halb voll" ist, kein Problem. Die Haushaltssteckdose bei 230V mit 13A auf Dauer zu belasten - da kann es schon warm werden in der Dose. Also schön sauber halten, korrodierte Stecker austauschen. Und regelmäßig die Abdeckung der Steckdose entfernen und schauen, wie die Kontakte aussehen. Höhere Temperaturen könnten die Bildung einer Oxidschicht fördern, Messing sieht dann aus wie "angelaufen".

ich würde sagen: Haushaltssteckdose = 80km täglich.
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Re: Ladegeschwindigkeit

von Eberhard » 20. Nov 2012, 11:25

lieber Volker,

da das Model S für Europa mit einem 3-phasen Ladegerät kommen wird, kann man bei 16A Drehstrom mit 11kW und bei 32A mit 22kW Ladeleistung rechnen. Da aber das Ladegerät, Leitungsverluste mit eingerechnet, nur einen Wirkungsgrad von ca. 90% hat, kommt eine entsprechende geringere Leistung bei der Batterie an. Dann gibt es noch andere parasitäre Lasten beim Laden, wie z.B. die ganze Lade-Elektronik mit den Antrieben für Pumpen und Kühlung. Dann kann bei 10A einphasig schon mal die Hälfte verloren gehen.

lg

Eberhard
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Re: Ladegeschwindigkeit

von Volker.Berlin » 20. Nov 2012, 11:59

volker hat geschrieben:Wie "leer" kommst du denn heim und wie schnell musst du wieder los?

Das ist natürlich unterschiedlich. In der Regel wird das Auto nicht leer sein und hat dann mehr als genug Zeit, sich wieder aufzuladen -- und selbst wenn es bis zur nächsten Fahrt nicht ganz voll wird, macht das auch nichts, so lange noch genug Saft drin ist. Soweit der Normalfall.

Ich bin da vielleicht ein Sonderfall, weil ich das Auto eben gerade nicht primär für den Stadtverkehr anschaffe, sondern für längere Strecken. Es gibt natürlich gute Gründe, dafür eher einen klassischen Verbrenner einzusetzen... Will ich aber nicht, und Euch muss ich davon nicht überzeugen. Das Model S wird es nicht leicht haben mit mir, weil ich es primär für einen Zweck einsetzen werde, für den es nun gerade nicht besonders gut geeignet ist, aber ich bin sicher, wir kommen trotzdem gut miteinander aus. :mrgreen:

Konkret haben wir gerade einen Trip von Berlin an die Nordsee geplant, mit Zwischenladung bei meinen Eltern in Hamburg. Und da stellen sich dann eben diese Fragen.

volker hat geschrieben:Die Haushaltssteckdose bei 230V mit 13A auf Dauer zu belasten - da kann es schon warm werden in der Dose. Also schön sauber halten, korrodierte Stecker austauschen. Und regelmäßig die Abdeckung der Steckdose entfernen und schauen, wie die Kontakte aussehen. Höhere Temperaturen könnten die Bildung einer Oxidschicht fördern, Messing sieht dann aus wie "angelaufen".

Danke, werde darauf achten!

Eberhard hat geschrieben:Da aber das Ladegerät, Leitungsverluste mit eingerechnet, nur einen Wirkungsgrad von ca. 90% hat, kommt eine entsprechende Leistung bei der Batterie an. Dann gibt es noch andere parasitäre Lasten beim Laden, wie z.B. die ganze Lade-Elektronik mit den Antrieben für Pumpen und Kühlung.

Ja, danke für den Hinweis. Für meine Pi-mal-Daumen-Rechnung habe ich das erstmal außen vor gelassen. Ich fürchte, die Netto-Lade-Effizienz ist im Moment noch sehr spekulativ. Wenn ich erste Erfahrungswerte mit dem Model S habe, werde ich diese Faktoren möglichst präzise berücksichtigen. Bis dahin genügt mir die grobe Abschätzung: Für eine volle Ladung an einer Haushaltssteckdose brauche ich mindestens 24 Stunden. Das sind Größenordnungen, die muss man bei der Planung schon berücksichtigen. Auf 2 Stunden hin oder her kommt es dann auch nicht mehr an...
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Re: Ladegeschwindigkeit

von nils » 20. Nov 2012, 14:23

Auf jeden Fall macht bei geplanter Langstreckennutzung eine Mitgliedschaft im Drehstromnetz Sinn, gerade wenn auch wirklich Drehstrom geladen werden kann. Wenn das mit der Eigentümergemeinschaft nicht unter einen Hut passt kannst du ja immer noch Pate werden und hast dann auch Zugang zu allen Kisten.
lg
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Re: Ladegeschwindigkeit

von Volker.Berlin » 20. Nov 2012, 14:33

nils hat geschrieben:Auf jeden Fall macht bei geplanter Langstreckennutzung eine Mitgliedschaft im Drehstromnetz Sinn, gerade wenn auch wirklich Drehstrom geladen werden kann. Wenn das mit der Eigentümergemeinschaft nicht unter einen Hut passt kannst du ja immer noch Pate werden und hast dann auch Zugang zu allen Kisten.

Das habe ich fest eingeplant! :-) Ich bin schon mit Holger in Kontakt, habe meine Mitgliedschaft aber erstmal noch aufgeschoben, bis ich das Model S auch wirklich habe. Ich finde das Konzept vom Drehstromnetz super, und finde es bemerkenswert, dass es schon so lange anscheinend ganz gut funktioniert. Das werde ich auf jeden Fall unterstützen (und natürlich selbst davon profitieren).
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Re: Ladegeschwindigkeit

von Eberhard » 20. Nov 2012, 16:21

selbst bei park&charge bist du mit 3x16A günstig dabei.
Bei RWE gibt es auch 3x32A per SMS.

lg

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Re: Ladegeschwindigkeit

von Talkredius » 20. Nov 2012, 20:06

Eberhard hat geschrieben:Bei RWE gibt es auch 3x32A per SMS.


aber nur manchmal, wenn nicht gerade ein SAP Update gemacht wird oder Du in Berlin mal wieder versuchst zu laden oder .... :mrgreen:
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