Stromverbrauch im Winter

Wieso ist der Luftwiderstand meiner fahrenden Schrankwand bei 30K Unterschied soviel größer?

Der Luftwiderstand ist direkt proportional zur Luftdichte ρ. Und die ist temperaturabhängig, Tabelle z.B. http://de.wikipedia.org/wiki/Luftdichte

Also würde eine Akkuheizung oder so nur begrenzte Wirkung haben?

Ja, die könnte die alleine durch die niedrigere Außentemperatur geringere Reichweite nicht wett machen. Außerdem hat man im Winter noch weitere Zusatzwiderstände wie die im Durchschnitt höhere Windgeschwindigkeit, die (auch bei Seitenwind) zu höherem Energiebedarf führt, und die bremsenden Winterreifen sowieso.

Das gilt natürlich auch für Verbrenner. Fahrversuch-Tests zum Energieverbrauch sind daher nicht fair, wenn sie nicht bei fast gleichen Außentemperaturen und Windverhältnissen vorgenommen werden.

Ein Autobahntest mit Bleifuß, bei dem fast die gesamte Leistung zur Überwindung des Luftwiderstands eingesetzt wird, würde bei -15°C einen um 20% höheren Verbrauch als bei +35°C ergeben.

[Twizyflu]

Das liest sich ja alles katastrophal für elektroautos bzw deren akkus.
Na da bin ich gespannt wie weit mein neuer Zoe im Winter dann kommt.
Puh...

[mlie]

Vielen Dank Spürmeise für die Erläuterung.
Nun bin ich jedenfalls schlauer. So hat jeder sein Fachgebiet.

Die ZOE wird das Problem wohl etwas reduziert haben, da das Auto ja etwas strömungsoptimierter ist als meine fahrende Schrankwand. Wieviel das ausmacht, können die ZOEaner ja mal an den ersten arschkalten Tagen machen. Fahren auf Neuschnee ist ja auch was anderes als fahren auf trockener Fahrbahn. Das Kälteproblem des Akkus bleibt...

Ich weiß nur, dass mein Kangoo im Sommer so 110-115km Reichweite hat, und im Winter 60-67km. Ich hatte gehofft, dass mittels der Dieselheizung die Reichweite im Winter auf 95-105km kommt, aber nach Spürmeises Ausführungen wird das wohl nicht so klappen. Schade eigentlich. Ich hatte den 4kW Heizstab in Verdacht, meinen Akku leerzunuckeln.

Also sollte ich am besten auswandern in ein Land mit weniger wechselnden Temperaturen, z.B. näher am Äquator.
Ob es in Afrika oder Tadschikistan Typ2-Dosen an jeder Ecke gibt?

[Twizyflu]

Laut e-Tankstellenfinder gibt es eine RWE Ladesäule auf Malta.
Weiter südlich ist leider das Erdöl wohl noch zu günstig

[PowerTower]

Zur Ausgangsfrage: Ja, es müssen weniger kWh geladen werden, weil die 120 km mit weniger verfügbarer Akkukapazität erreicht werden. Allerdings ist das Verhältnis nicht direkt proportional, aus den schon hier geschriebenen Gründen. Als zusätzliche Begründung kann man noch erwähnen, dass durch die geringere Spannung der Traktionsbatterie für die gleiche Antriebsleistung mehr Strom benötigt wird. Allein das treibt den Verbrauch im Winter um einige Prozent nach oben, wenn das Fahrzeug keine Akkuheizung besitzt.*

*Um das zu verstehen hier ein kleines Rechenbeispiel.

Für eine Geschwindigkeit X werden 10 kW benötigt.
Bei +20°C hat die Batterie bei dieser Leistung eine Spannung von 100V, der Strombedarf beträgt 100,0A.
Bei -5°C hat die Batterie bei dieser Leistung eine Spannung von 95V, der Strombedarf beträgt 105,3A. (+5,3%)

Für eine Geschwindigkeit Y werden 20 kW benötigt.
Bei +20°C hat die Batterie bei dieser Leistung eine Spannung von 98V, der Strombedarf beträgt 204,1A.
Bei -5°C hat die Batterie bei dieser Leistung eine Spannung von 90V, der Strombedarf beträgt 222,2A. (+8,9%)

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Die Reichweite ist nur ein Thema, es gibt aber ein wie ich finde weitaus größeres Problem. Da bei Kälte der Innenwiderstand der Zellen ansteigt sind diese weniger strombelastbar, die Spannung bricht deutlich ein. Eine Reichweite von nur 50 km statt der 70 km im Sommer stört mich nicht, aber dass ich eine 12% Steigung nur noch mit 10 km/h hochfahren kann anstatt mit 60 km/h, nur um die Akkus nicht kaputt zu machen, das stört mich schon sehr. Wenn man dann noch Nebenverbraucher wie die Innenraumheizung anschaltet, dann sind es nur noch 5 km/h. Letzten Winter erst erlebt und diesen Winter wird es nicht viel besser sein. Da gibt es dann viele böse Blicke von Verbrennerautofahrern, zumal sie ja unübersehbar den Elektroautoaufkleber auf der Heckscheibe erkennen.

Hier wären Isolierung & Akkuheizung sehr von Vorteil, einfach damit man wieder normal fahren kann. Zumindest die Isolierung möchte ich gern noch vor dem Winter drin haben, da sich die Akkus bei entsprechender Benutzung auch selbst ein wenig erwärmen und so das Problem minimiert wird.

Damit dauerhaft Ruhe ist wird eine andere Akkuchemie benötigt. Gibt ja genug in den Laboren, die Marktreife lässt auf sich warten. Alle heute auf dem Markt erhältlichen Akkus nutzen flüssige Elektrolyten, deren Eigenschaften stark von der Temperatur abhängig sind. Große Hoffnungen setze ich auf die Entwicklung von Feststoffelektrolyten, deren Ionen-Leitfähigkeit bei -40°C noch genau so gut ist wie bei +40°C.

Bei einem modernen Auto, bei dem der Akku permanent durch Heizung / Kühlung im optimalen Temperaturfenster gehalten wird ist auch die Fahrt im Winter sehr entspannt. Und auch mit dem ZEBRA gibt es da natürlich keine Probleme, das will aber regelmäßig genutzt werden, sonst ist die Energiebilanz einfach mies.

Gruß
Micha

[Twizyflu]

Naja der Zoe kühlt soweit ich weiß die Akkus mit einem Lüfter (also Luftgekühlt).
Aber ich glaube nicht, dass es beim Zoe so arg werden wird.
Sicher wird der Verbrauch schon allein aufgrund der Effizienz des Akkus im Winter und der Wärmepumpe usw. höher sein, aber es wird wohl bei einem reinen Reichweitenverlust bleiben. Der Fahrkomfort an sich, also das Fahren mit XX km/h wie sonst auch, wird da wohl eher durch die Wetterverhältnisse (Schnee, Sicht, Eis, Dunkelheit usw.) beeinträchtigt werden.

[Kelomat]

Mich würde interessieren mit welchem Auto bzw. mit welchem Akku solche Horrorgeschichten zustande kommen?

[Twizyflu]

Ich nehme mal an das Auto, was er als Avatar (Benutzerbild) hat?
Keine Ahnung wie das Auto heißt!

Aber Spaß macht das sicher nicht. Ich hoffe, dass sich da eine Lösung irgendwie/irgendwann findet?

[PowerTower]

Es geht um den Think im Avatar / in der Signatur. Akkus sind Lithium-Eisen-Phosphat Zellen von Winston mit 11,5 kWh Kapazität. Teilweise aber schon 6 Jahre alt und aus der alten Generation (wurden 2010 überarbeitet). Nicht isoliert und nicht beheizt. Eine Batteriekühlung bringt im Winter keine Vorteile. Sicher werden ZOE und Co. besser funktionieren, aber ohne Akkuheizung würde es mich sehr wundern, wenn das entsprechende Auto die volle Motorleistung zur Verfügung stellt. Und wenn es das doch kann, dann würde mich interessieren, wie es technisch umgesetzt wurde. Bei Frost ist eine Belastung von 3C oder mehr für alle heutzutage eingesetzten Zellen keinesfalls gesund (Ausnahme: japnischer i-MiEV mit Toshiba SCiB Zellen). Nicht umsonst werden Zyklentests bei -20°C mit nur 0,5C durchgeführt. Ich könnte sicher auch mit 50 km/h den Berg im Winter hochfahren, aber dann hab ich 5.000 Euro Akkuschrott. Die Schutzeinrichtungen sind durch die umgerüstete Akkutechnik nicht mehr aktiv, man muss den Gasfuß selber entsprechend dosieren.

Wie es bei den modernen Autos ist und was da alles im Hintergrund funktioniert, wird man nur schlecht nachvollziehen können. Dafür bräuchte es eine Anzeige der Zellspannung & -temperatur. Ich wollt auch keine Horrorgeschichten verbreiten, sondern nur von meinen Wintererlebnissen berichten. Jedes Fahrzeug verhält sich anders und Renault, Nissan und Co. werden sich schon was überlegt haben, wie man dem entgegenwirken kann. Idealerweise eben mit einer Akkuheizung.

[eDEVIL]

Ich weiß nur, dass mein Kangoo im Sommer so 110-115km Reichweite hat, und im Winter 60-67km. Ich hatte gehofft, dass mittels der Dieselheizung die Reichweite im Winter auf 95-105km kommt...

90-100km sollte schond rin sein, wennd er Akkku auch etwas wärme ab bekommt.