Futurologe: Wasserstoff am Ende, E-Autos zum 1/2 Preis

[agentsmith1612]

in den großen zellen wird die gleiche chemie verwendet wie bei den kleinren 18650, allerdings sind die kleineren zellen wegen dem besseren massen/oberflächenverhältnis thermisch wesentlich unkritischer. also haben die großen zellen mehr nachteile als vorteile.

lg

eberhard

Bei der Packungsdichte der Zellen macht die größere Oberfläche auch nichts mehr aus. Ganz im Gegenteil, an flachen Zellen kann man relativ leicht dünne Flüssigkeitskühlelemente montieren, bei zylindrischen Zellen bleibt praktisch nur die Möglichkeit der Luftkühlung.
Umgekehrt gilt es natürlich auch im Winter, wenn man die Zellen vorheizen möchte.

Genau so ist es. Aus thermischer Sicht sind die Flachzellen besser, da höhere Oberfläche. Denn eine Rundzelle ist eine Fachzelle die aufgewickelt wurde und in eine Hülse gesteckt wurde. Dadurch hat man nicht mehr Vorder- und Rückseite sondern nur noch die Fläche des Zylinders. Ein anderer thermischer Nachteil der Rundzelle ist der Temperaturgeradient in der Zelle selber. Die äußere Schicht wird die gut gekühlt aber ins Innere kommt man mit dem Kühlmedium nicht. Dort kann ich nur durch Konvektion kühlen.
Von daher ergibt die Flachzelle mehr Sinn.
Aber jetzt kommen wir zu einem Punkt wie baue ich die Zellen ins Auto ein und wie baue ich ein Kühlsystem.
Im Prinzip ist die beste Lösung für den Akku er sollte lang und breit und flach sein. So wie er beim Tesla ist. Jeder cm mehr in der Höhe macht im Auto Probleme, weil dafür kein Platz da ist. Man möchte ja auch noch viel vom Kofferraum haben und auch keinen Mitteltunnel.
Flachzellen lassen sich bei dieser Bauart halt nur hinlegen und ein wenig stapeln. Das macht das Kühlsystem aber aufwendiger und schwirieger.
Die Rundzellen kann man alle nach der Reihe hinstellen und die Bauhöhe ist gerade mal etwas größer wie die Bauhöhe der Zelle selber. Kühlung kann per Luft oder per Flüssigkeit erfolgen zwischen den Zellen entlang. So macht es Tesla.

Wenn man sich den Leaf Akku anschaut, in dem mehrere Flachzellen zu einem Modul aufeinander gestapelt sind und diese Module dann auch noch hingestellt werden, ist er ziemlich hoch inder Bauform im vorderen und hinten Teil und ein Kühlsystem was im Leaf nicht vorhanden ist, wäre bei der selben Anordnugn sehr kompliziert (http://www.wired.com/images_blogs/autop ... y_pack.jpg)

Beim Ampera Akku (http://www.greenerideal.com/wp-content/ ... attery.jpg) hat man auf das hinlegen und Stabeln der Flachzellen verzichtet auf Grund der Kühlung, sondern man hat die Flachzellen hingestellt und an einander gereiht. Zwischen jeder Zelle auch noch ein Temperierelement geschaltet welches für den Wärmeaustausch sorgt.
Sehr genial und einfaches Kühlsystem. Problem dabei nur, die Batterie ist sehr hoch und sperrig.
Im Fahrzeug ist sie im Mitteltunnel und unter den Fondsitzen. Zeigt eben nicht gerade einen Vorteil den ein E-Auto haben soll.


Eigentlich kann jede Flachzelle auch als Rundezelle gebaut werden, von daher ist es einfach nur eine Frage was die Hersteller wollen.
Tesla hat einfach gesat wir wollen nicht selber forschen sondern gebt uns mal die günstigsten und besten Akkus wir gucken dann mal wie wir das einbauen und diese in den ensprechenden Bedigung halten, das ist schon alleine eine sehr schwiriege Aufgabe.

Aber das andere Hersteller einfach das genau so machen, kommt denen ja nicht in den Sinn, man muss ja erstmal viel Geld in eine Akkuforschung stecken und eigene Akkus entwickeln, anstatt das zu nehmen was es schon gibt. Was eigentlich auch nur Vorteile mitbringt wie wir sehen.

[Guy]

Für mich sprechen derzeit auch nur zwei Punkte für die kleinen Laptopzellen.

Der erste Punkt ist der Preis. Genau die gleichen Zellen werden millionenmal in Laptops verwendet. Die Entwicklungskosten verteilen sich auf eine sehr große Anzahl Zellen und die Produktion ist dürfte recht gut ausgelastet sein.

Der zweite Punkt ist die Energiedichte. Die Zellen, die Tesla einsetzt, bieten die derzeit höchste Energiedichte. Wobei Leistungs- und Energiedichte immer ein Kompromiss ist. Verbesserungen auf der einen Seite führen immer zu Verschlechterungen auf der anderen Seite. Panasonic macht derzeit aber trotzdem noch den besten Job, wenn es um maximale Energiedichte geht.

Mit den kleinen Zellen hat man wesentlich größere Freiräume bei der Gestaltung der Batterie. Da kann man in jedem noch so kleinen Eck ein paar Zellen unterbringen.

Nun sinds drei Vorteile geworden

Damit kommen wir auch schon zu den Nachteilen.

Sobald größere Zellen in den entsprechenden Stückzahlen hergestellt werden, wird die Laptopzelle immer beim Preis verlieren, da der Materialaufwand einfach wesentlich größer ist. Zudem eignen sich die die kleinen Zellen nur in Anwendungen, in denen eine relativ geringe Leistung gefordert wird oder die Batterie entsprechend groß ist. Die Tesla Zellen im Ampera würden definitiv nicht funktionieren, zumindest nicht sehr lange.

Durch die geringe Kapazität pro Zelle sind tausende Zellen mit nicht weniger Verbindungen erforderlich. Dies bedeutet weiterer Aufwand und damit Kosten.

Auf lange Sicht wird das sicher eine Sackgasse.

[agentsmith1612]

Sobald größere Zellen in den entsprechenden Stückzahlen hergestellt werden, wird die Laptopzelle immer beim Preis verlieren, da der Materialaufwand einfach wesentlich größer ist. Zudem eignen sich die die kleinen Zellen nur in Anwendungen, in denen eine relativ geringe Leistung gefordert wird oder die Batterie entsprechend groß ist. Die Tesla Zellen im Ampera würden definitiv nicht funktionieren, zumindest nicht sehr lange.

Durch die geringe Kapazität pro Zelle sind tausende Zellen mit nicht weniger Verbindungen erforderlich. Dies bedeutet weiterer Aufwand und damit Kosten.

Auf lange Sicht wird das sicher eine Sackgasse.

Naja deine Äußerung: Sobald größere Zellen in entsprechender Stückzahl hergestellt werden [...]
Die Frage ist wann es so weit sein wird, ich denke das wird noch lange dauern bis eine Flachzelle so günstig wird wie eine Rundezelle die in Millionenstückzahlen hergestellt wird.

Zwar ist der Aufwand für Verdrahtung der Rundezellen und Materialaufwand größer dafür ist aber das Kühlsystem und Unterbringung der Flachzellen schwrieger und teurer.
Es kann gut sein, dass die Gesamtkosten beider Methoden in etwa gleich sein können.

Das größte Problem immer Kapazität und Leistung.
Ein Akku der eine große Kapazität hat bringt nichts wenn er nicht eine gewisse Strommenge pro Zeit abgegeben kann. Das ist auch der Grund wieso der Tesla im 40 bzw. 60 kwH Modell andere Leistungsdaten hat wie das 85kwH Modell, Motor und sicher auch Inverter sind in allen Modellen die selben.
Je mehr Zellen ich habe, je mehr Strom kann ich pro Zeit gefahrlos entnehmen ohne, dass ich die Zellen beschädige.
Ich gebe dir sicher Recht, dass die Panasonic Zellen im Ampera mit seinen 111 kW Motor nicht so gut funktionieren würden. Da die Ladeströme, durch Rekuperation, den RE und beim Beschleunigen ziemlich hoch sind für einen 16 kwH Akku.
Vielleicht auch der Grund wieso der Leaf und auch der Zoe nicht ganz so gute Beschleunigungswerte erreicht.
Vom Motor und Inverter wird die Leistung nie begrenzt sondern vom Akku selbst.

Hier ein sehr schönes Video: http://www.youtube.com/watch?v=AEeIKNUZ_Jk
Sehr schön zu sehen wie unterschiedlich man die Leistungsabgabe auslegen kann.
Jemand sagte, dass der Leaf kurzzeitig zum Anfahren einen hohen Strom auf den Motor geben kann danach diesen aber runterregelt. Würde das Testergebnis auch erklären.

[Guy]

Naja deine Äußerung: Sobald größere Zellen in entsprechender Stückzahl hergestellt werden [...]

Ich glaube nicht, dass dies noch so lange dauert. Nissan und LG Chem dürften sicher auf einem ähnlichen Preisniveau liegen wie die Panasonic Zellen. Die bieten zwar nicht dieselbe Energiedichte, eigenen sich jedoch dagegen für Fahrzeuge mit kleineren Batteriekapazitäten.

Gib denen noch ein oder zwei Jahre, dann werden sie sicher günstiger sein.

Warum soll das Kühlsystem bei Flachzellen aufwändiger sein? Wie empfindlich die Zellen gegenüber schwankenden Umgebungstemperaturen sind oder wie viel Wärme abtransportiert werden muss, hängt doch nicht wirklich von deren Form sondern von der Zusammensetzung und dem Innenwiderstand ab.

[agentsmith1612]

Warum soll das Kühlsystem bei Flachzellen aufwändiger sein? Wie empfindlich die Zellen gegenüber schwankenden Umgebungstemperaturen sind oder wie viel Wärme abtransportiert werden muss, hängt doch nicht wirklich von deren Form sondern von der Zusammensetzung und dem Innenwiderstand ab.

Das ist mir durchaus bewusst, dass die Wärme vom Innenwiderstand abhängt.

Aber um das viellleicht nochmal zu verdeutlichen.

Ampera Akku: Flachzellen stehend, mit "Klima" Zelle dazwischen, einfaches System braucht aber viel Platz --> Nachteil wenn man viel Platz haben möchte im Innenraum

Leaf Akku: Flachzellen gelegt und gestapelt, um dort ein Flüssiges Kühlsystem einzubauen, müsste man so wie der Akku derzeit aussieht zwischen die Zellen und Module die wiederum alle anders angeordnet sind eben auch "Klima" Zellen packen, die zum einen alles dicker und Größer machen und würde es implimentiert werden wäre es nicht so einfach wie beim Ampera Akku Vorne rein einmal rum und vorne wieder raus. Sondern man hätte etliche Anschlüssel, Schläuche, Umlenkstücke usw. --> Etwas weniger Platzbedarf aber komplizierter

Tesla Akku: Stehende Rundzellen, die bei richtiger Anordnung kleine Zwischenräume haben, wo Flüssigkeit fließen kann, Vorne rein hinten raus, fertig. Keine Klimazelle, (außer die Außenhaut der Zelle selber). Wie Tesla das genau macht, weiß ich nicht, aber sie lassen nicht die Flüssigkeit durch die die Zwischenräume fließen sondern wickeln einen Schlauch ähnlich einer Fußbodenheizung zwischen den Zellen entlang. Im Prinzip sehr einfach und im ideal Fall auch nur ein Anfang und ein Ende und fertig.

Die Form spielt für die Wärmeentwicklung nicht wirklich eine Rolle nur Fakt ist mit Kühlsystem ist ein komplettes Batteriepack derzeit einfacher und besser bei weniger Platzbedarf herzustellen, wenn man Rundzellen verwendet. Denn nur die Erlauben geringe Bauhöhe und eine komplette "Unterbodenbatterie".

[PowerTower]

Das ist halt der Nachteil, wenn sich große Hersteller für Jahre an bestimmte Batteriehersteller oder Batteriesorten binden, sie werden dadurch einfach unflexibel. Denn es gibt schon heute Batterietechniken, die in der Produktion nur unwesentlich teurer sind, aber eben diverse Vorteile bieten. Wie eben beispielsweise den geringen Innenwiderstand, was dazu führt, dass die Zellen keine Kühlung mehr brauchen und im Winter nicht aufgeheizt werden müssen, weil sie auch bei -20°C noch locker 5C abgeben können. Noch dazu sind die Zellen eigensicher und können sich nicht von selbst entzünden, haben eine kalendarische Lebenserwartung von 25 Jahren und um Zyklen braucht man sich bei 10.000+ auch keine Sorge mehr zu machen. Das erste Serienauto mit dieser Batterietechnik (Lithium-Titanat) ist der japanische i-MiEV, das nächste wird der Lightning GT sein.

Die Zellen gibt es sowohl als Rund- (ECC Repenning), als auch als Flachausführung (Toshiba, Altairnano), aber wie gesagt sie sind rein thermisch unkritisch und von daher spielt das Gehäusedesign nur eine untergeordnete Rolle. Kann ich auf eine Heizung und Kühlung verzichten, spare ich gleichzeitig wieder Entwicklungskosten und Fertigungsaufwand und kann so das Fahrzeug in der Summe günstiger anbieten. Zellen die auf Temperatureinflüsse sehr empfindlich reagieren, so wie die aktuell eingesetzten, werden in Zukunft hoffentlich verschwinden und damit auch die ganze Diskussion diesbezüglich.

Aber vermutlich können die großen Hersteller diese Technik nicht nutzen, da sie sie nicht vermarktet bekommen. Man würde ja 20 km weniger Reichweite haben und das kannst du unserer Gesellschaft nicht verkaufen, einer Gesellschaft, die von Zahlen lebt. Wo eine 20 Megapixel Kamera automatisch besser ist als eine mit 6 Megapixeln. Und da wäre ein Auto mit 130 km Reichweite gegenüber einem mit 150 km Reichweite skandalös! Die sonstigen Vorteile zählen beim Großteil der Bevölkerung leider nicht. Die Diskussion dazu hatten wir schon in meinem Batteriethema, es ist nicht die eierlegende Wollmilchsau, aber es ist ein großer Schritt Richtung Zukunft. Und wenn es erstmal bei Plug-In-Hybriden Verwendung findet, wäre den Stückzahlen damit schon geholfen.

Ob Flach- oder Rundzelle ist mir prinzipiell egal. Ich hab einen quaderförmigen Akkukasten mit 86x74x26 cm unter den Sitzen mit Batterien zu füllen (ohne Heizung, ohne Kühlung) und das geht aus heutiger Sicht mit den großen Flachzellen am einfachsten, zumal die Verfügbarkeit der Rundzellen für Privatkunden und Umrüster nicht gegeben ist. Obwohl mir die 40 Ah LTO Rundzellen von ECC Repenning schon sehr zusagen.

[agentsmith1612]

(Lithium-Titanat)

Ich hatte schon einmal von der Zelle gehört aber konnte sie jetzt gerade nicht einordnen.

Habe mal ein bisschen gesucht und war erst erstaunt was der alles kann wie du schon sagst, geringe Temperaturabhängigkeit, hohe Leistung usw.
Dann kam aber der Punkt Energiedicht und die ist ja eher gering. Andere Lithiumionentypen sind da besser.
Liegt wohl der Tatsache geschuldet das die Titanat Elektrode eine höhere Dichte hat als die Graphit Elektrode. Das geht dann auf die Masse.

So lange der Akku unter die Sitze kommt habe ich nichts da gegen, wenn aber Kofferraum und/oder Mitteltunnel (der ja sonst nicht vorhanden wäre) dafür genutzt wird dann find ich das schon eine Einschränkung bzw. ein Verbrenner hat den ja auch aber eben kein Mehrgewinn.

[PowerTower]

Habe mal ein bisschen gesucht und war erst erstaunt was der alles kann wie du schon sagst, geringe Temperaturabhängigkeit, hohe Leistung usw.
Dann kam aber der Punkt Energiedicht und die ist ja eher gering. Andere Lithiumionentypen sind da besser.
Liegt wohl der Tatsache geschuldet das die Titanat Elektrode eine höhere Dichte hat als die Graphit Elektrode. Das geht dann auf die Masse.

Deswegen sagte ich ja, es ist nicht die eierlegende Wollmilchsau, obwohl die Energiedichte nicht schlechter ist als bei Lithium-Eisen-Phosphat und das wird sehr gern eingesetzt - bei kleinen Unternehmen und Umrüstern. Um die Reichweiten sicherzustellen, die das Volk haben will, reichen ohnehin alle heute am Markt verfügbaren (Labor zählt nicht) Akkutechniken nicht aus. Ich wollte damit aber nur deutlich machen, dass elektrische Fortbewegung nicht gleichzeitig an aufwändige Temperierungsmaßnahmen geknüpft ist. Denn auch die Wasserkühlung bringt sicher einiges an Gewicht und eben Aufwand mit. Und wenn man dann noch Aufpreis bei der Akkumiete bezahlen soll, wenn man die Schnellladung nutzen möchte, dann zeugt das nicht gerade von einer ausgereiften Akkutechnik.

So lange der Akku unter die Sitze kommt habe ich nichts da gegen, wenn aber Kofferraum und/oder Mitteltunnel (der ja sonst nicht vorhanden wäre) dafür genutzt wird dann find ich das schon eine Einschränkung bzw. ein Verbrenner hat den ja auch aber eben kein Mehrgewinn.

Das schlimme daran ist ja, dass man das vor 15 Jahren schon genau so gemacht hat. Kein Mitteltunnel, Akku gekonnt versteckt und schwerpunktgünstig angeordnet. Und dabei war man bei weitem nicht so flexibel bezüglich der Abmaße der Zellen. Das ist bei heutigen Autos noch lange keine Selbstverständlichkeit, auch wenn hier und da natürlich ein paar Lichtblicke dabei sind.

[agentsmith1612]

Ja du hast recht die Eierlegendewohlmilch Sau gibt es eben noch nicht, kann mir nur hoffen das die Li-Luft Batterie oder die Si und S Elektroden einiges rausreißen.

Aber mal zurück zum Thema Wasserstoff:
Mit vielen Leuten/Kommilitonen mit denen ich über Autos hauptsächlich über EVs gesprochen habe, glauben an den Full EV nicht. Weil sie immer meinen zu teuer und zu geringe Reichweite und die Angst um den Totalausfall des Akkus.
In dem ersten Punkt derzeit gebe ich denen auch recht, im zweiten hängt es davon ab was man erwartet und letzteren ist natürlich unbegründet.
Aber jedesmal werden die Brennstoffzellen erwähnt die ja um so viel besser wären, weil man dort ja ganz schnell H2 tanken könnte.

Ich lach dann immer nur, weil die Brennstoffzelle wird mit Sicherheit nicht billiger sein als BEVs.
Der Hauptgrund wieso wir hier im Forum doch mit Strom fahren wollen sind neben dem Umweltgedanken und dem Komfort und der Lautlosigkeit doch die geringen Betriebs bzw. Verbrauchskosten.

Bei dem F-Cell Fahrzeugen von Mercedes wurde in etwa 1 kg H2 für 100 km benötigt der kostet heute zwischen 8-10 €.
Auch mit Massenproduktion wird er sicher nicht billger werden, es sei denn wir haben so viel Strom übrig, dass wir H2 fast um sonst elektrolysieren können.
Wenn man mal Anschaffungskosten außer Acht lässt wird neben der Ineffizenz fahren mit H2 keinesfall günstiger sein als Fahren mit Benzin heute.