Der Wirkungsgrad von E-Autos - Model S, i3, eGolf, Leaf, Zoe

[ederl65]

Kommt mir ein bisschen so vor wie wenn Kinder Quartett spielen. Irgend ein Wert ist bei jedem Auto der Größte/Kleinste oder Beste/Schlechteste.

[jollyjinx]

Ja das ist sicher so wie beim Kinderquartett. Ich habe die Fahrzyklen nachgerechnet, da ich mir überlege einen persönlichen Routenplaner für mein Fahrprofil zu bauen.

Ich habe mir die Werte nochmal genau angesehen und nachgerechnet. Folgendes stimmt nicht:

1. Wieso sollte der Tesla mit soviel schlechteren Reifen beim Test fahren als alle anderen Autos ? 0.012 zu 0.008 das macht 50% höheren Rollwiderstand und damit den theoretischen Wirkungsgrad des Teslas natürlich besser weil der Tesla dann berechnet natürlich mehr Energie benötigt.
2. Die Durschnittsgeschwindigkeit für den Wirkungsgrad zu benutzen ist auch falsch, da die Energie Quadratisch mit dem Windwiderstand steigt ist das Integral der Windenergie die es zu überwinden gilt zu berechnen.
3. Den Verbrauch rückwärts zu rechnen über die verfügbare Batteriekapazität ist auch falsch. Beim EPA wird eindeutig eine MPGe (Miles per gallon electric entspricht 33.7 kWh) bzw. der Durschnittsverbrauch direkt.

Der Durchschnittsverbrauch LAUT EPA ( http://www.fueleconomy.gov/feg/Find.do? ... 3&id=37238 ) ist:

Tesla Model S70: 89 MPGe
Tesla Model S70D: 101 MPGe
Tesla Model S90D 104 MPGe
Nissan Leaf: 114 MPGe
BMW i3 60Ah: 124 MPGe
BMW i3 90Ah: 118 MPGe
VW eGolf: 117 MPGe
Kia Soul: 108 MPGe

Um die Effizienz zu berechnen muss man nur den gesamten EPA Zyklus durchrechnen und erhält folgende Werte:

Tesla Model S70: 34%
Tesla Model S70D: 39%
Tesla Model S90D 40%
Nissan Leaf: 40%
BMW i3 60Ah: 42%
BMW i3 90Ah: 41%
VW eGolf: 41%
Kia Soul: 42%

Liegen alle also recht nah beieinander -einzig das Model S70 das nicht den effektiveren Vorderradantrieb benutzen kann (2.Generation ) fällt etwas ab. Alles einfach nachrechnebar auf https://github.com/jollyjinx/EV-Range

[ederl65]

Also die Durchschnittsgeschwindigkeit vom NEFZ schaff ich auch mit dem Rennrad (Ebene/kein Wind). Da trete ich so ca. mit 230 Watt. Also Verbrauch ich 0,23 KWh. Aber durch das geringe Gewicht vom Rennrad (10 kg), dem cw - Wert von 0,88, der Stirnfläche von 0,38 m2 und der Abrollwiderstandszahl von 0,0058 bin ich wahrscheinlich weniger "effizient" als ein VW-Käfer. Wieviele Joule ich dabei zu mir nehmen muss weiß ich nicht. Wenn ich jetzt noch einen Dynamo für Licht und Lenkergriffheizung dazuschalten würde, wäre die "Effizients" endgültig beim Teufel.

[Bernd_1967]

Also die Durchschnittsgeschwindigkeit vom NEFZ schaff ich auch mit dem Rennrad (Ebene/kein Wind). Da trete ich so ca. mit 230 Watt. Also Verbrauch ich 0,23 KWh. Aber durch das geringe Gewicht vom Rennrad (10 kg), dem cw - Wert von 0,88, der Stirnfläche von 0,38 m2 und der Abrollwiderstandszahl von 0,0058 bin ich wahrscheinlich weniger "effizient" als ein VW-Käfer. Wieviele Joule ich dabei zu mir nehmen muss weiß ich nicht. Wenn ich jetzt noch einen Dynamo für Licht und Lenkergriffheizung dazuschalten würde, wäre die "Effizients" endgültig beim Teufel.

Moment, ich fahre auch Rennrad

Du trittst mit 230 Watt - kann ich auch.
Und Du fährst 100km/h ? - Kann ich nicht!

Ich fahre z.B. bei 230 Watt geschätzte 33,3km/h.
Dann brauche ich für 100km 3 Stunden, macht dann 3h*230Watt=690Wh =0,69kWh

Kannst Deine Berechnungen doch mal mit E-Bike machen....

[ederl65]

@Dann brauche ich für 100km 3 Stunden, macht dann 3h*230Watt=690Wh =0,69kWh

Hast du recht. Für 100km muß ich (bei 33km/h) 0,7kWh aufs Pedal bringen. Verbrauchen tu ich aber 230W + Erwärmung der Muskeln + Kühlung (Schwitzen) + Sauerstoffversorgung + Hirnarbeit + Verdauung + usw.. Ich denke mein Gesamtverbrauch wird so ca. bei 600 - 700 Watt liegen. Also so ca. 2kWh für 100 km.
Was ich eigentlich damit sagen wollte: Umso geringer der Energieaufwand für die Fortbewegung ist, umso negativer wirken sich "Verluste" für Beschleunigen, Bremsen, Heizen, Kühlen, Licht, Scheibenwischer, usw. auf die Effizienz aus.

[Helfried]

Für 100km muß ich (bei 33km/h) 0,7kW aufs Pedal bringen. Verbrauchen tu ich aber 230W/Stunde

Watt pro Stunde gibt's nicht! Meinst du 0,7 kWh statt kW?

[ederl65]

@Watt pro Stunde gibt's nicht! Meinst du 0,7 kWh statt kW?

Ja! Tschuldigung. Ich habe ausgebessert. Passts jetzt?

[ederl65]

@Umso geringer der Energieaufwand für die Fortbewegung ist, umso negativer wirken sich "Verluste" für Beschleunigen, Bremsen, Heizen, Kühlen, Licht, Scheibenwischer, usw. auf die Effizienz aus.

Ich hab natürlich vergessen, dass ich die mir zugeführte Energie (Nahrung) nicht verlustfrei beziehe. Bis die Nahrung bei mir in Energie umgewandelt wird, wird bei Produktion, Transport, Lagerung, Kühlung, Erwärmung (Kochen), usw. auch eine beträchtliche Menge Energie benötigt. Zusammenfassend kann man sagen, das Radfahren, unter dieser Betrachtungsweise (Effizienz lt. Lüning), zu den Ineffizientesten Fortbewegungsmitteln zählt.

[graefe]

Aber durch das geringe Gewicht vom Rennrad (10 kg), dem cw - Wert von 0,88, der Stirnfläche von 0,38 m2 und der Abrollwiderstandszahl von 0,0058 bin ich wahrscheinlich weniger "effizient" als ein VW-Käfer. Wieviele Joule ich dabei zu mir nehmen muss weiß ich nicht. Wenn ich jetzt noch einen Dynamo für Licht und Lenkergriffheizung dazuschalten würde, wäre die "Effizients" endgültig beim Teufel.

Genau das ist die Logik des Autors. Der Effizienz-Begriff ist in hohem Maße irreführend. Das einzige, was am Ende interessiert, ist der Verbrauch.

[Joe-Hotzi]

Ja, der "Effizienz-Begriff" ist in der Praxis wenig relevant. Erst recht, wenn es wie bei Hr. Lünning nur um den Antrieb geht.

Aber wenn es darum geht, die einzelnen Antriebskonzepte zu vergleichen, hat er m.E.n. schon seine Berechtigung. Nur stellt sich die Frage, ob diese Unterschiede (im Vergleich mit dem Antrieb durch Verbrennermotor) bei E-Autos untereinander überhaupt noch signifikant sind.
Es gibt genug Leute, die den Synchronmotor des BMW für den deutlich besseren Motor halten. Für Asynchronmaschinen gibt es schon seit Jahren genormte, gesetzliche Vorgaben und da liegt kein Motor ab 30kW unter 90%, inkl. Leerlaufverluste. Der BMW-Motor mag da sogar in manchen Bereichen noch besser sein - nur über welche Größenordnungen wollen wir da sprechen?!? Dass ein Synchronmotor im oberen Drehzahlbereich effizienter ist, ist unbestritten - aber was macht dies praktisch aus?
Die Motorkonzepte wurde mit ihren Vor- und Nachteilen von den Autobauern bewusst gewählt. Tesla hat sicher Wert auf die (zeitweise) deutliche Überlastfähigkeit und die kostengünstige Bauweise gelegt. Ich glaube nicht, dass sich die praktischen Motorwirkungsgrade signifikant unterscheiden, wenn man ein normales Fahrprofil ansetzt.

Ob der einphasige BMW-Lader tatsächlich so ein Billigprodukt ist, wie es Hr. Lünning darstellt, kann ich nicht beurteilen. Der Ladewirkungsgrad eines Tesla beim einphasigen "Schnarchladen" ist jedenfalls schlecht. Denn der Tesla-Lader und das gesamte Konzept ist nun einmal auf Drehstromladen ab 11kW ausgelegt. Hier sehe ich eher einen "Schwachpunkt" bei der Betrachtung von Hr. Lünning. Denn der Ladewirkungsgrad hat eigentlich nichts mit der Effizienz des Antriebs zu tun, spielt aber bei seiner Art der "Rückrechnung" (wie eben auch die Reifen) eine wichtige Rolle. Ebenso die Effizienz der Motorsteuerung (Umrichter) und der Nebenaggregate.
Dass BMW mit der Akkuvergrößerung auch auf 11kW Ladeleistung wechselt, finde ich sehr sinnvoll und praxisgerecht. Wenn sich damit auch der Gesamtwirkungsgrad des Autos (Ladeeffizienz /Kosten) weiter verbessert - umso besser!

Dass der Rollwiderstand der breiten "Teslawalzen" deutlich höher ist, als die effizienten "Asphaltschneider" beim BMW i3, dürfte unbestritten sein. Ob es 50% sind, kann ich nicht einschätzen. Ich finde Breitreifen gerade beim E-Auto eher unsinnig und ungünstig für den tatsächlichen Verbrauch und die Reichweite des Fahrzeugs. Hat aber eben nichts mit der Effizienz des Antriebs zu tun (die Hr. Lünning untersucht hat), wohl aber mit dem Gesamtwirkungsgrad /Verbrauch des Fahrzeuges.

Dieser entscheidet aber letztlich, wie weit ich mit einer kWh fahren kann und was mich das elektrische Fahren kostet. Nur spielen da eben auch wieder Größe, Nutzlast, ... also individuelle Anforderungen eine Rolle, nach der der Nutzer seine Kaufentscheidung für das jeweilige Auto trifft.
Niemand kauft ein Auto weil dessen Motor 0,5% effizienter arbeitet wie der Motor eines Vergleichsmodells. Verbraucht das eine Auto aber mehr als das andere, ist das schon eher einer von vielen Vergleichspunkten.

Mir wäre eine konkret nachvollziehbare, belegte Gesamtwirkungsgradberechnung lieber. Aber das scheint ebenso schwierig zu sein, wie die Wirkungskette der Kraftstofferzeugung oder der Antriebe für die Verbrennerautos.