Ökologie von Elektroautos

Hallo,

ich verfolge hier auch immer wieder die Diskussionen wenn es um die Ökologie von Elektroautos geht. Es werden viele interessante Argumente für und gegen E-Mobilität gebracht, jedoch fehlten mit immer genaue Daten.
Ich habe zwar meinen P85+ nicht aus Öko-Gründen gekauft, aber es ist doch interessant was bei meinen Berechnungen herausgekommen ist.
Vorweg: Ich hoffe natürlich, keinen schweren Fehler hier enthalten zu haben, seht mal selbst:

Wir wissen alle, dass der Strom idealerweise aus Wind- oder Photovoltaikkraftwerken erzeugt wird. Nun möchste ich jedoch vom Worst-Case ausgehen.
Worst Case sehe ich so, dass der Strom in Kraftwerken aus Diesel / Benzin erzeugt wird.

Für die Berechnung muss ich wissen, wie es denn mit dem Energiegehalt von Diesel / Benzin aussieht:
[url]http://de.wikipedia.org/wiki/Heizwert[/url]
Benzin: Heizwert = ca. Brennwert = 11,5 kWh / kg = ca. 8,2 kWh / Liter
Diesel: Heizwert = ca. Brennwert = 11,8 kWh / kg = ca. 9,8 kWh / Liter

Nun muss aus Diesel / Benzin Strom erzeugt werden, in einem Kraftwerk. Hier ist der zu erzielende Wirkungsgrad interessant:
[url]http://de.wikipedia.org/wiki/Kraftwerk[/url]
Ölkraftwerk: Wirkungsgrad 45 %
Kraft-Wärme-Kopplung: Wirkungsgrad >80 %
Die 45 % bei Ölkraftwerken sind schon sehr beachtlich, jedoch die 80 % bei Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) sind noch interessanter.
Vereinfacht kann man sich KWK so vorstellen: Mit dem Treibstoff wird ein (normaler) Ottomotor / Dieselmotor betrieben, der einen Generator speist und Strom erzeugt. Zusätzlich (und das ist der Clou) wird die Abwärme ebenfalls genutzt (z. B. in Dampfturbinen zur zusätzlichen Stromerzeugung, für Fernwärme,…), wodurch der Wirkungsgrad massiv steigt.
Also das könnte ich mir als das ideale Kraftwerk für die Problemlösung vorstellen, wie wir den Strom aus Benzin / Diesel gewinnen können. Sozusagen wäre das die Lösung, was wir mit dem nun nicht mehr benötigten Benzin / Diesel machen (damit die Ölindustrie beruhigt ist).

Nun muss der Strom noch vom Kraftwerk zur Ladestation kommen, wo es wiederum Verluste gibt:
[url]http://de.wikipedia.org/wiki/Übertragungsverlust[/url]
Übertragungsverluste Strom Deutschland: ca. 7 %

Und dann hat unser E-Auto auch noch Ladeverluste. Ich habe bei meinem P85+ folgendermaßen gemessen:
Was mir das Auto an verbrauchter Energie in kWh anzeigt vs. Was mein Stromzähler beim Laden wieder auf 90 % misst.
Mehrmals geladen und gemessen mit: 3phasig, 8 A und 13 A
Dabei komme ich auf Ladeverluste von ca. 12 %.

Beispiel 1 (worst case)
5 Liter Diesel, im Ölkraftwerk verheizt:
Energiegehalt Diesel: 9,8 kWh / Liter = 49 kWh
Wirkungsgrad 45 % im Ölkraftwerk: 22 kWh
Übertragungsverluste: 7 %: 20,5 kWh
Ladeverluste 12 %: 18 kWh

Beispiel 2 (better case)
3 Liter Diesel, im KWK-Kraftwerk verwertet:
Energiegehalt Diesel: 9,8 kWh / Liter = 29,4 kWh
Wirkungsgrad 80 % im KWK-Kraftwerk: 23,5 kWh
Übertragungsverluste: 7 %: 21,9 kWh
Ladeverluste 12 %: 19,2 kWh

Fazit:
Selbst wenn der Strom für E-Autos „schmutzig“, also durch Verwertung von Benzin / Diesel erzeugt wird, entspricht der Verbrauch je nach Herstellungsmethode zwischen 3 und 5 Liter / 100 km.
Also wenn ein Model S vergleichbares Verbrennerfahrzeug einen realen Kraftstoffverbrauch von weniger als 3 Liter aufweisen würde, wäre die Ökologie der E-Mobilität erst grenzwertig.
Kleinere E-Autos haben einen etwas geringeren Stromverbrauch, wodurch die Grenze bei ca. 2 bis 4 Litern liegen würde.
Weiters wirkt sich positiv aus, dass Schadstoffe in Kraftwerken einfacher umgewandelt / entsorgt werden können, als beim Verbrenner-Fahrzeug.

All dies ist jedoch der worst case. Die berechtigte Hoffnung für die Zukunft unserer Energiewirtschaft wäre für mich die gleichzeitige Lösung der Energieüberschüsse durch erneuerbare Energien:
Ladegeräte, die (wenn möglich und sinnvoll) dann laden, wenn Überschüsse vorhanden sind. Eine Anfrage bei meinem Energieversorger (EVN - Niederösterreich) wurde jedoch abgetan mit „noch kein Bedarf“.
Also derzeit dürfte es noch keine nennenswerten Überschüsse geben, die E-Autos zumindest teilweise abbauen könnten. Aber irgendwann wird es so weit sein.

Vielleicht ist hier gleich ein Exkurs zu erneuerbaren Energien passend:
Photovoltaik: Das Problem ist ja angeblich, dass bei Sonnentagen zu viel Strom erzeugt wird. Einerseits müssten an so einem Sonnentag jedoch auch die diversen Klimaanlagen auf Hochtouren laufen, die den Überschuss wohl gleich verbrauchen.
Aber auch wenn ein E-Auto geladen werden soll wird immer wieder das Argument aufgeworfen, dass ja E-Autos nur in der Nacht geladen werden. Stimmt meiner Meinung nach nicht unbedingt, denn viele laden schon jetzt am Arbeitsplatz - also Problem gelöst.
Windkraft: Hier sollen die Überschüsse bei windigen Nächten das Problem sein. Nur genau in der Nacht laden doch angeblich E-Autos - also wieder Problem gelöst.
Ich will damit sagen, dass E-Autos genau die Lösung für das Problem der Überschüsse bei erneuerbaren Energien sind. Oder sein können. Oder sein müssen!
Voraussetzung ist nach meiner Meinung vielleicht eine ganz einfache Sache, eine einfache Idee - vielleicht kommt so etwas ja irgendwann:
Unsere E-Autos sind ja schon jetzt vernetzt. Wir könnten dem E-Auto sagen, dass wir z. B. 50 % Ladestand gerne hätten (weil nicht mehr benötigt wird), aber wenn Überschüsse da sind, dürfen es auch 90 % sein.
Wenn nun unsere Energieversorger z. B. ein Portal im Internet haben, eine Schnittstelle, die dem Auto sagt „jetzt ist Überschuss, bitte lade wenn möglich“, bräuchten wir keine Smart-Meter oder was auch immer.
So wie unsere Tesla-App mit dem Auto kommuniziert, könnte das Auto z. B. alle 10 Minuten unseren Energieversorger fragen, ob es Überschüsse (in meiner Region) gibt.
Es wären keine aufwändigen und kostspieligen Installationen nötig, nur eine winzige Schnittstelle im Web - und schon wäre vielleicht unser (erneuerbare) Energieproblem gelöst.

Und nun zu den Akkus. Keine Frage, NiCd und NiMh Akkus waren die Umweltsünden schlecht hin. Bei Lithium Akkus (egal welcher Bauart) scheint es jedoch ganz anders zu sein.
Einerseits ist die Lebensdauer schon sehr beachtlich (kennen wir von Notebooks / Mobiltelefonen), weiters ist die Verwendung nach dem Autoleben z. B. als Pufferspeicher für die Photovoltaikanlage zu Hause (oder in Kraftwerken) eine sinnvolle Möglichkeit, diese (bis zu 20 Jahren?) einzusetzen.
Aber irgendwann ist es so weit, und die Akkus müssen recycled werden:
[url]http://www.elektroniknet.de/power/energiespeicher/artikel/106499/[/url]
Wenn ich nun den obigen Bericht lese (habe diesen nur überflogen), scheint auch das Recyclingproblem schon gelöst zu sein.

Also mir gehen die Argumente gegen E-Mobilität aus. Deshalb würden mich natürlich auch kritische Meinungen (bitte mit Fakten und Herkunfts-Links), auch von den kritischen Schreibern hier interessieren.
Und ich hoffe, dass meine Berechnungen nicht fehlerhaft sind - danke just_cruise für das Aufdecken meines Rechenfehlers, ist korrigiert…

Grüße,

MMM

Siehe dazu auch:
:arrow_right: viewtopic.php?t=3063
:arrow_right: viewtopic.php?t=903

Nein, Du musst den Heizwert in kWh/kg mit der Dichte in kg/Liter multiplizieren, nicht dividieren, um den volumetrischen Energiegehalt zu errechnen.

Genau das, was Du vorschlägst MMM, wird bei uns an der Bäckerei bzw. am Ladepark Kreuz-Hilden in den kommenden Jahren im Rahmen eines Forschungsprojektes umgesetzt. Allerdings firmenintern, nicht übers Netz. Das klappt durch die bäckereitypischen Nacht-/Vormittagsarbeitszeiten und die exakt vorhersagbaren Liefertouren mit PV und E-Mobilität perfekt zusammen. Mitte 2015 rechnen wir mit dem ersten Prototypen-E-Lieferwagen.
Ende November ist der Kick Off.

die 80% aus dem KWK sind aber keine 80% strom, sondern auch nur 45%, der rest in wärme wird nur anders genutzt. gesamtwirkungsgrad ist 80%, reine verstromung geringer.

Moderne GuD Kraftwerke haben einen Wirkungsgrad von gut 60% (Irsching).

Ein kleines Heizöl BHKW z.B. der Dachs von Senertec hat 5,3kW elektrisch und 11,9kW elektrisch, gesamt 17,9kW
Wirkungsgrad 30% elektrisch 66% thermisch (mit Abgaswärmetauscher) Gesamtwirkungsgrad 96%.

Verbrauch ca. 2l/h

Und was machst du im Frühjahr,Sommer und Herbst mit 11,9kw thermische Energie? Ok Warmwasser ist dann in 2Stunden heiß, und weiter? :cry:
Es gibt Leute die glaube noch immer, dass 88 Millionen Fass (159L) Rohöl pro Tag der RICHTIGE Weg ist. :imp:
Gruß
Hanse62

Im Sommer habe ich ja meine PV. Der Dachs läuft nur in der Übergangszeit gelegentlich und im Winter mehr oder weniger voll durch. Dann macht auch eine eigene Speicherbatterie Sinn, die auch für die PV genutzt werden kann. Für die eingespeiste kWh gubts ja nur > 4cent/kWk. Am besten natürlich gesteuertes Laden (wenn Sonne oder BHKW).

Ja, ähnliche überlegungen habe ich auch schon angestellt. Wobei der Begriff „Überschüsse“ m.E. beim Stromnetz nicht verwendet werden sollte, denn es muss in jedem Bruchteil einer Sekunde genauso viel Elektrizität erzeugt werden wie vom System abgenommen wird. Wenn Erzeugung und Abnahme nicht übereinstimmen, ändert sich die Netzfrequenz. Die darf aber nur geringfügig von 50 Hertz (in Europa - in Nordamerika und anderswo, z.B. Teilen Japans, sind es 60 Hz) abweichen. Die aktuelle Frequenz mit ihren Schwankungen kannst Du übrigens hier verfolgen: netzfrequenzmessung.de/

Da, wie Du korrekt schreibst, viele E-Autos heute schon vernetzt sind, halte ich eine Internet-Abfrage (API) des EV an das Stromnetz für sinnvoll. Beispiel: wenn ich als EV-Fahrer vorgebe „Um 7 Uhr morgens möchte ich 90% Ladestand haben“, dann wird je nach Strommix geladen: wenn z.B. für die Zeit von 23 Uhr bis 1 Uhr viel Windenergie vorhergesagt wird, erfolgt das Laden so weit wie möglich in dieser Zeitspanne - natürlich unter Berücksichtigung der Netzkapazitäten, analog zu Empfehlungen hier: netzentlaster.de/Start.php

Diese Rechnung wird seit Jahrzehnten von BHKW Fans geheiligt, so falsch diese auch ist

Ein GuD Kraftwerk mit 60% Wirkungsgrad, 7% Netzverlust und dann eine Wärmepumpe mit Arbeitszahl 5 müßte man
nach dieser falsch Rechnung mit 279% Wirkungsgrad rechnen.

Thermische und Elektrische Wirkungsgrade dürfen nicht vermischt und addiert werden.

Ich finde die Beschreibung von mmm interessant, weil es mE den Weg vieler Forumsmitglieder wiederspiegelt: Tesla kaufen weil sexy. Dann sieht man sich mit Fragen konfrontiert und man fängt an zu denken. Ich habe damals auch ähnlich gerechnet, mir die CO2 Menge von Kohlestrom aus dem Internet besorgt (900 bis 1200 g/kWh) = round about 200 gCO2/km bei AC 200Wh/km Verbrauch. Dann CO2 Ausstoß eines entsprechend großen Autos bei Spritmonitor.de rausgesucht, den Upstream CO2 Verbrauch von 20% aufgeschlagen (=WtW) und festgestellt, daß das MS auch bei Kohlestromrechnung gut gegen entsprechende Benzin/Diesel Limos anstinken kann und eher auf dem Niveau eines Prius liegt.

Zwischenbilanz: Selbst mit Kohlestrom ist ein MS CO2-technisch noch besser als ein entsprechendes Kohlenwasserstoff-OEM, wenn auch nur marginal. Dann hat das MS zwar kaum einen Öko-Vorteil, aber einen erheblichen weltpolitischen Vorteil… anderes Thema.

Bei mmm kann man gut ablesen, daß das Denken weitergeht: Die Regenerativen! Er wird spätestens jetzt PV nachrüsten und Wind, wenn er welchen hat und wenn es geht. Und er wird zunehmend widerwillig in Verbrenner einsteigen. Ganz normal.

Ja, man kann pauschal folgendes sagen (und als Argument pro EV verwenden):

a) in D ist der CO2-Ausstoß je km eines E-Autos - trotz des hohen Kohlestromanteils im Strommix (ca. 25% Braunkohle, fast 20% Steinkohle) - etwa halb so hoch wie der eines Verbrenners der gleichen Fahrzeugklasse.

b) in allen Nachbarländern von D - außer in PL und CZ - sieht die CO2-Bilanz aufgrund des geringeren Anteils fossiler Stromerzeugung nochmals deutlich besser zugunsten von EV aus.

Genau.
Freitag Abend Firmen-Stinker bekommen, um damit nach Hause und dann Montag weiter zum Kunden zu fahren.
Aber ich fahr lieber mit Tesla nach Hause und hab ihn das ganze Wochenende für mich :exclamation: :smiley:

Hallo,

zunächst gleich mal einen Dank an just_cruise, habe den von Dir erkannten Fehler gleich ausgebessert.
Und auch wie founder geschrieben hat, sollte beim worst case nur mal von den ca. 45 % Wirkungsgrad augegangen werden. Klar - was macht man mit der Abwärme aus BHKW im Sommer. Ich weiss schon, dass man damit auch etwas anfangen kann (Rechenzentren / Serverfarmen können die Abwärme auch verwerten), aber lassen wir das mal weg.

Somit ist für mich die Welt immer noch in Ordnung, da im schlimmsten Falle (!) ein Model S nur ca. 5 Liter Diesel „verbraucht“.

Aber sicher ist die große Hoffnung für unsere Zukunft bzw. unsere Umwelt, dass wir mehr Erneuerbare haben, denn dann brauchen wir uns gar nicht zu schämen einen 2,1 Tonnen Schlitten zu bewegen.

Dann finde ich noch just_cruise´s Ausführungen über die Netzfrequenz sehr interessant. Mir war nicht gewusst, wie hochfrequent die Sache eigentlich ist! Ich denke zwar, dass so ein Abfragen im z. B. 10 Minuten Rhythmus der „Stromsituation“ schon ganz ausreichend wäre, aber wenn ich mir vorstelle, dass vielleicht einmal unsere Ladegeräte die Frequenz messen und danach entscheiden, wie geladen werden sollte, wäre es noch toller - und zwar wäre das für mich die perfekte und automatisierte und günstige Lösung dieser ganzen Erneuerbaren-Probleme.
Immerhin denke ich, dass wir (als Menschheit) nur dann etwas bewegen können, wenn es einfach umsetzbare Lösungen gibt. Und das sieht mir sehr danach aus!

Zu chris_bonn kann ich nur sagen: ich bin schon stolzer Besitzer eine 20kWp Anlage mit Trackern. Windkraft (Kleinwindkraft ist auch urban möglich) interessiert mich auch seit Jahren, aber was soll man machen wenn meine Gemeinde sofort „nein“ sagt, wenn ich das Wort „Wind“ in den Mund nehme…
Und das mit den Verbrennern stimmt auch - ja, ich hab sie, und werde sie auch nicht loswerden. Aber damit fahren hat einfach keinen Sinn mehr. OK - stimmt nicht ganz - eine Herzhafte Symphonie eines V-Motors in einem Tunnel hat schon seinen „Sex“, das vermisse ich schon etwas…

Grüße,

MMM

Besser wärs, weil es nämlich falsch ist: Die Brauchen Kühlung, keine Heizung.

@snooper77: Ich meinte, Rechenzentren können die Abwärme, die sie selbst produzieren (bzw. deren Kühlanlagen), verwerten. In meinem Rechenzentrum wird die Fernwärme Wien mit der Abwärme des Rechenzentrums gespeist.

Das findet sich per google auf die Schnelle:
energieatlas.bayern.de/thema … tzung.html

Ah sorry, das hab ich wohl genau gegenteilig verstanden.

Brauch man sich auch jetzt für nicht schämen, da durch die Rekuperation die Kinetische- und Lageenergie zu einem nicht unwesentlichen Teil zurückgewonnen werden kann, durch den Allrad der D Modelle sogar noch deutlich besser.

Interessant. Die Bausparkasse Schwäbisch Hall macht das (wenn ich noch richtig informiert bin) genau umgekehrt, indem sie die in BHKWs erzeugte Fernwärme der Stadtwerke SHA nutzen um Kälte zu erzeugen und damit ihr Rechenzentrum zu kühlen. :slight_smile:

Zum Prinzip z.B.: greenit-bb.de/projekte/k%C3% … w%C3%A4rme

Frank

Danke Franko30, das hab ich gesucht. Habs zwar im Kopf gehabt, aber keinen Link gefunden.
Ich gebe zu, so genau habe ich mir die Thematik nicht angesehen - aber wenn ich davon ausgehe, dass sogar das geht - dann ist das schon sensationell.
Wenn auch fast niemandem bekannt - ist ja etwas „pervers“, aus ungewollter Abwärme Kälte zu erzeugen.

Und hier schließt sich der Kreis. Die Abwärme von Verbrenner-KFZ müssen wir an die Umwelt abgeben.
Die Abwärme von Diesel / Benzin verwertenden Kraftwerken könnte zumindest teilweise genutzt werden, was den (elektrischen) Wirkungsgrad über Umwege doch deutlich hinaufschrauben sollte.