Mehr Gewicht = Höherer Verbrauch; oder doch nicht?

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Re: Mehr Gewicht = Höherer Verbrauch; oder doch nicht?

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TY12 hat geschrieben:Kofferaum wie Golf, vier Sitzplätze bei 4 m Länge, 850 kg Masse + Insassen, cw = 0,25! Das als Blaupause wäre ein Knüller BEV!!!!
Liest sich fast wie die technischen Daten des Sion....!
:mrgreen:
;)
Seit 11/2015 Leaf Tekna 24kWh (EZ 03/2015), 227.000 gefahrene km
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seit 04/2023 Leaf Tekna 62kWh (EZ 08/2021), 8t gef. km
Rest in Peace, Sono Sion! :cry:
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Re: Mehr Gewicht = Höherer Verbrauch; oder doch nicht?

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spiegl hat geschrieben:Laut
https://www.leifiphysik.de/mechanik/rei ... -beim-auto gilt:
Der Anteil des Rollwiderstands am Gesamt-Fahrwiderstand liegt zwischen 30 Prozent in der Stadt und etwa 20 Prozent auf der Autobahn. Die Überwindung der Fahrwiderstände kostet Energie, die im Tank als Kraftstoff gespeichert ist. Entsprechend kann man den Anteil des Rollwiderstands auch als Spritverbrauch berechnen. Ein Beipiel: Bei einem Fahrzeug, das im gemischten ECE-Fahrzyklus 6,71/100 km verbraucht, bewegt sich der Verbrauchsanteil der Reifen im Schnitt zwischen 1,4 Liter (Autobahn) und 2,6 Liter auf 100 km (Stadt). ......
Mit anderen Worten ist die Walkarbeit nicht proprotional der Geschwindigkeit!
Inwieweit das gewicht in den Rollwiderstand eingeht bin ich mir nicht sicher: natürlich ist laut Formel der Rollwiderstand proportional zum Gewicht. Allerdings sind die Reifen/Felgen natürlich auf das höhere Gewicht ausgelegt, so dass sich der Rollwiderstandsindex von Autos mit 1200kg (Benziner) und 1600kg (e-Auto) unterscheiden.
Bei einem Wirkungsgrad bis 90% der Rekuperation bleibt die Frage, wie hoch der Anteil der Bremsenergie am Gesamtenergieverbrauch (also vor allem Luftwiderstand/Rollwiderstand und Wirkungsgrad des Antriebs) ist, wozu ich auf die schnelle nichts gefunden habe.
Ich vermute, da eher einen Fehler in der Herleitung. Im ersten Satz ist von Leistungsbedarf die Rede, später resultiert daraus aber Verbrauch.
Der Kraftstoffverbrauch bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor ist nicht linear mit dem Leistungsbedarf.
Hier führt der bessere Wirkungsgrad bei einem optimaleren Betriebspunkt (höherer Last Autobahn) zu einem proportional geringerem Mehrverbrauch.

Der Rollwiderstand erzeugt eine mehr oder weniger konstante Gegenkraft, die Abhängig von der Geschwindigkeit zu einem Leistungsbedarf führt.
AbRiNgOi hat es doch gut hergeleitet.
Der Rollwiderstandsbeiwert (0,006 bis 0,010 N/N - System Straßenbelag/ Reifen) führt dabei zu einem festen Energiebedarf pro Tonne Fahrzeuggewicht von 3-5kWh/100km
SmartED - einfach, wie für mich gemacht

Re: E-Mobilität - Wie nachhaltig ist sie wirklich?

Duke711
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Ioniq1234 hat geschrieben: Ach guck an! Warum behauptest Du dann, dass die Masse den größten Einfluss hat?
Das wurde in einem Beispiel doch nun wirklich mehr als deutig erklärt. Ansonsten siehe einfach die Diagramme.

Ioniq1234 hat geschrieben: Naklar ist es der Wirkungsgrad, der den größten Einfluss hat. Ebenso der Rollwiderstandbeiwert. Wobei der I3 bestimmt besser aufgestellt ist, mit seinen schmalen Reifen.
Noch mal, siehe Beispielrechnung. Mehr gibt es dazu nicht zu sagen. Niemand bestreitet den größten Einfluss des Wirkungsgrades, das stand nie zur Debatte. Warum versucht man hier nun von der eigentlichen Diskussion abzulenken?

Deine Ursprüngliche Aussage war, sinngemäß, Zitat:

"Die Masse hat Aufgrund der Rekuperation etc. keinen erheblichen oder nur einen geringen Einfluss"

Von dem Wirkungsgrad war nie die Rede. Um den Einfluss der Masse heraus zu finden müssen die Vergleichskriterien und somit der Wirkungsgrad identisch sein. Ansonsten kann man die Diskussion gleich zum Absurdum führen. Bzw. dem nach hätte die Masse bei einen BEV nie einen Einfluss im Vergleich zum einem Verbrenner, da der Verbrauch generell niedriger ist. Das ist nicht nur eine absurde und falsche Annahme, sondern hat auch mit einen physikalischen Diskurs nichts mehr zu tun.


Ioniq1234 hat geschrieben: Also der Wirkungsgrad ebenfalls doppelt so hoch. Klar wird dieser durch das höhere Gewicht etwas relativiert, aber nicht vollständig.
Wie kommt man zur der Annahme des doppelt hohen Wirkunggrades? Kann ich gerne auch vorrechnen, schön wäre es wenn von Dir auch mal Fakten zu deinen Behauptungen kommen würden. Der Wirkungsgrad vom Akku ist maßgeblich von der Entladerate abhängig und liegt bezüglich WLTP bei einem 60 kWh Akku durchschnittlich bei 95%. Somit ist die Behauptung des doppelt so hohen Wirkunggrades einfach falsch. Auch ist die Zelltemperatur entscheidend. Wird ein kleiner Akku mit einer höheren Entladerate als ein größerer Akku bei gleicher Leistung entladen. Hat der kleinere Akku eine höhere Zelltemperatur als der größere Akku und somit einen kleineren Innenwiderstand.
Das ein größerer Akku bei kleinerer Entladerate einen angeblich kleineren Wirkungsgrad wegen mehr parallel verschalteter Zellen hat, ist pauschal einfach falsch. Entscheidend ist die Zelltemperatur im Zusammhang mit den resultierenden Gesamtwiderstand.

Ioniq1234 hat geschrieben: Das trifft um so mehr auf die Rekuperation zu. Ich lese immer, dass die Reku nur 60-70% Wirkungsgrad aufweist. Woher stammen diese Daten? Ich meine, wenn ein Fahrzeug über 90% Systemwirkungsgrad hat, warum soll die Reku dann um den Faktor 2 schlechter sein?
Dann bitte ich um Fakten oder Quellen. Meine Daten basieren auf Wirkungsgradkennlinien von dem Akku in Abhängigkeit von dem Innnenwiderstand als Funktion der Zelltemperatur, Getriebe, Inverter und Elektromotor.
Ich kenne kein BEV mit angeblich 90% Systemwirkungsgrad als pauschaler Durchschnittswert.

Ioniq1234 hat geschrieben: Mal davon abgesehen. Der Systemwirkungsgrad, also auch der des Akkus, wirkt sich doppelt aus. Einmal beim Beschleunigen und dann nochmal bei der Rekuperation. Aber auch beim Laden, insbesondere beim Schnellladen, ist ein größerer Akku besser. Nicht nur schneller sondern auch weniger verlustbehaftet. Und beim Laden da steht das Fahrzeug. Da spielt das Gewicht überhaupt keine Rolle.
Die Aussage wird nicht richtig wenn man diese mehrmals wiederholt. Der Wirkungsgrad bezüglich eines Akku liegt durchschnittlich bei 95% und spielt kaum eine Rolle.


Was gibt es eigentlich an diesen Diagrammen und der einfachen Rechnnung als Beispiel:

download/file.php?id=128041
download/file.php?id=128042


-------------------------------------------------------------------------------
0 km/h -> CW: 1.2 * 0.5 * 0.25 * 2.2 * (30/3.6)^2 = 23 N oder 190 W
30 km/h -> Roll: 0.009 * 1700 kg * 9.81 = 150 N oder 1251 W
30 km/h --> a :1700 kg * 1.5 m/s² = 2550 N oder 21250 W

70 km/h -> CW: 1.2 * 0.5 * 0.25 * 2.2 * (30/3.6)^2 = 124 N oder 2426 W
70 km/h -> Roll: 0.009 * 1700 kg * 9.81 = 150 N oder 2918 W
70 km/h --> a :1700 kg * 1.5 m/s² = 2550 N oder 49583 W

.......................................................................


nicht zu verstehen?

Deine Aussage bezüglich der Masse wurde doch anhand von Fakten zweifellos widerlegt.

Re: E-Mobilität - Wie nachhaltig ist sie wirklich?

Odanez
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Zum Wirkungsgrad von E-Motoren:
Beim Antrieb von E-Autos kommen im Grunde nur zwei Typen vor: Die etwas komplexeren Synchronmotoren und die einfachen, aber robusten Asynchronmotoren. Bei Letzteren liegt der Wirkungsgrad mit 75 bis 80 Prozent etwas niedriger, sodass sich Synchronmotoren durchgesetzt haben, die auf einen Wert von 90 Prozent kommen können.
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Seit 2021: Kia e-Niro Spirit 64kWh

Re: E-Mobilität - Wie nachhaltig ist sie wirklich?

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Zu der Rechnung, hier werden zwei Dinge bezüglich Gewicht unterschlagen und geben daher ein schlechteres Bild:

1.: Der Rollwiderstand und somit die benötigte Leistung steigt mit höherer Geschwindigkeit, da man aber die gleiche Strecke dann schneller hinter sich gebracht hat, ist der Verbrauch unabhängig von der Geschwindigkeit. (bei dir 2,5 fache Geschwindigkeit, daher ist man auch nur ein 2,5tel der Zeit unterwegs und die Energie (Leistung mal Zeit) die für diese Strecke benötigt wird bleibt gleich.

2.: Die Beschleunigung berücksichtigt nicht die Recuperation danach, weil auch wenn man ausrollt ist das Recuperation, sogar ohne Verluste über die Batterie, also Schwung wird in Roll und Reibungswiderstand verheizt. Das funktioniert auch beim Verbrenner, solange man die Reibbremse oder Motorbremse nicht verwendet. Es ist auch dort so, dass das Gewicht kaum eine Rolle spielt, egal wie schnell man beschleunigt, wenn man danach ausrollt am Besten ohne Leerlauf. Der Verbrauch bleibt fast gleich, es ist also auch hier nicht das Problem der Beschleunigung der Masse, diese muss ja gemacht werden, egal wie schnell oder langsam, sondern die Art des Bremsens. Dazu der Gedanke: Beim Beschleunigen der Masse A und der doppelt so großen Masse B benötigst du für die Masse B genau doppelt so viel Energie um diese auf die Gleiche Geschwindigkeit wie die Masse A zu bringen. Egal wie schnell oder langsam du das machst. Diese Energie aber steht dir ab jetzt jederzeit zur Verfügung diese in Luft und Rollwiderstand zu verheizen. Also die Masse B hat nun doppelt so viel Energie für Roll und Luftwiderstand um nun weiter zu rollen. Es ist auch egal wie viele Stunden dazwischen liegen, zwischen Beschleunigen und ausrollen, die Energie ist Verlustfrei als Bewegungsenergie in der Masse gespeichert.

Daher hat die Beschleunigung so gut wie keinen Einfluss auf der Langstrecke. Am Berg gilt übrings das Gleiche, solange man die Reibbremse oder die Motorbremse nicht verwendet.

Real bleibt dann nur der Rollwiderstand über, der bei hohem Gewicht höher ist, nicht aber bei der Geschwindigkeit, da hat das Gewicht keinen Einfluss. Die Frage der Fahrweise aber, wie oft gebremst wird, hat einen Einfluss der auch mit dem Gewicht vergrößert wird. Die Recuperation kann hier vielleicht 83% zurück holen.
(Wirkungsgrad Motor x Batterie x Umrichter, 0,9 * 0,95 * 0,98 ), aber auch beim Beschleunigen sind die gleichen Verluste aufgetreten, diese kommen auch nicht mehr zurück und sind daher vom Gewicht abhängig, am Schluss bleibt etwa 70% Wirkungsgrad über die Beschleunigung und Recuperation über, also 30% Verlust durch Beschleunigen und Recuperieren.

Wenn man also die Beschleunigung beim BEV wie in Deiner Formel rechnet, also diese Beschleunigung mit 50kW und genauso wieder mit 1,5m/s² und 50kW recuperiert gehen nur 30% davon tatsächlich in den Verbrauch ein.
ZOE Live Q210 6/2013 * AHK legal Typisiert 18.07.2017 * 40kWh Batterie 12.03.2019
Aktuell: 149.000 km

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Re: E-Mobilität - Wie nachhaltig ist sie wirklich?

Odanez
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aber auch beim Beschleunigen sind die gleichen Verluste aufgetreten, diese kommen auch nicht mehr zurück und sind daher vom Gewicht abhängig, am Schluss bleibt etwa 70% Wirkungsgrad über die Beschleunigung und Recuperation über, also 30% Verlust durch Beschleunigen und Recuperieren.
Dieser Gesamtwirkungsgrad von 70% wäre dann aber nur das theoretische Minimum, angenommen die 3 Werte der Wirkungsgrade sind konstant, und zwar nur dann, wenn man jede eingesetzte Energie wieder rekuperiert. Denn du sagtest ja selber, wenn man nie rekuperiert und immer nur ausrollen lässt, kommen 83% Wirkungsgrad bei heraus. Jetzt ist es dann abhängig wieviel man rekuperiert, wo man dann am Ende landet, nämlich irgendwo zwischen 70 und 83%.
Alles zu rekuperieren, was man reinsteckt ist praktisch unmöglich, weil immer Energie über Reibungsverluste (Luft, Straße, Getriebe) verlorengehen und nicht rekuperiert werden müssen.
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Seit 2021: Kia e-Niro Spirit 64kWh

Re: E-Mobilität - Wie nachhaltig ist sie wirklich?

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@ Duke.... Der alte Kirchhoff, welcher alle Elektrotechnik Schüler nervte, stellte da mal so ein einfaches Gesetzbauf:
"Die Summe von parallel geschalteten Widerständen ist kleiner, als der jeweilige Einzelwiderststand.
Setze das mal um und erkläre dann, warum eine Parallelschaltung von Batterien egal sein soll in Bezug auf die Effizienz.
Dann erst trifft Deine Aussage betr. Der Entladerate zu, da der Strom dann im Strang halbiert wird und demnach die Effizienz steigt."Kleiner als der kleinste einzelwiderstand"....
Wir haben den Vergleich vor der Tür stehen....
Diverse E Fahrzeuge von 18 bis 90 Kwh.

Re: E-Mobilität - Wie nachhaltig ist sie wirklich?

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Auch eMaschinen haben eine Wirkungsgradkurve, die sich aus Batterie, Leitungen, Leistungselektronik/Wechselrichter, Getriebe und Differenzial, den Lagern und Rädern zusammen setzt.

Somit kommt man auf maximale Gesamtwirkungsgrade zw. 65-80%. Rekuperation bedeutet, dass ich die eingesetzte Energie aus Beschleunigung und linearer Bewegung wieder zurückgewinnen will - soweit verständlich.

Wo ich einst 100 Einheiten eingesetzt habe, damit der Wagen fährt, erhalte ich defakto nur gemittelte 73% wirklich zum Vortrieb - bremse ich nun ab, läuft das Spiel rückwärts.

Von den verbleibenden 73 Einheiten, kann ich wiederum nur 73% zurückgewinnen, wodurch ich wieder 53 Einheiten der ehemals 100 zurückerhalte.

Wir sprechen also davon 53% der ursprünglichen Energie durch Rekuperation zurück zu gewinnen.

Je nach Last an der E-Maschine sieht das Ganze nochmals anders aus, denn gerade bei geringen Lasten, also auch geringer Geschwindigkeit, fällt die Wirkungsgradkurve der E-Motoren deutlich ab, wodurch man eher bei den 65% Antriebseffizienz läge, als an den 80%.

D.h. im Stadtverkehr erhalten wir vmtl. nur rund 40% unserer eingesetzten Energie zurück, wenn's besser läuft und der Motor 50% seiner Nennleistung erreicht, bis zu 64%.

Aber hieraus wird auch deutlich, warum gerade die Aussage Mercedes so imposant ist, dass der Antriebsstrang des EQXX eine max. Gesamt-Effizienz von 95% erreichen soll. Rekuperiert man hier im passenden Moment erhält man 90% der ursprünglichen Energie und damit "beinahe" 30% mehr, als bei den bislang bekannten Antriebsauslegungen.

One-Pedal-Driving und unnötig leistungsstarke Motoren erzeugen nur unnötig hohe Verluste, effizient dagegen ist es, wenn man auch bei BEV auf eine geringe Masse, wie auch sinnvolle Leistung (eher kleiner) schaut.

Bild

Quelle:
*1 https://de.wikipedia.org/wiki/Elektroau ... rkungsgrad
*2 https://www.servax.com/de/14/technologi ... zienz.html
Der Widerwille jemandem zuzuhören, beruht auf der Angst, die eigene Meinung zu ändern.
(c) Carl Rogers

Re: E-Mobilität - Wie nachhaltig ist sie wirklich?

Odanez
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Nein die 65% sind schon der Gesamtwirkungsgrad, da ist die Rekuperation bereits einberechnet. Und das nur nach Valentin Crastan. Dann wird noch erwähnt, dass weitere Quellen von 70-80% ausgehen. Alles aus der von dir verlinkten Quelle.

Deine Grafik zeigt ja auch sehr schön., dass der Motor an sich zwischen 90 und 95% liegen, vorausgesetzt die Last liegt bei über 20%.

40% ist natürlich Quatsch. Nehmen wir mal das an, was Valentin Crastan sagt stimmt, nämlich 20% Wirkungsgrad für einen Benziner und 65% für einen Stromer, so kommt das ziemlich gut hin wenn man Verbräuche und Energieinhalt von Benzin betrachtet.
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Re: E-Mobilität - Wie nachhaltig ist sie wirklich?

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Odanez hat geschrieben: Nein die 65% sind schon der Gesamtwirkungsgrad, da ist die Rekuperation bereits einberechnet. Und das nur nach Valentin Crastan. Dann wird noch erwähnt, dass weitere Quellen von 70-80% ausgehen. Alles aus der von dir verlinkten Quelle.
Falsch, das sind diese nicht.

Beispiel:

WLTP
Fahrstrecke: 23 km
Verbrauch: 4291 Wh
davon rekuperiert: 749 Wh
netto Verbrauch bei ƞ = 1: 3219 Wh

Rekuperationsfaktor: 791 / 4291 Wh = 0,18


Wirkungsgrad BEV: 3219 / 4291 Wh = 0,75

Wirkungsgrad BEV inkl. Rekuperation: 0,75 * 0,74 = 0,555


Aufschlüsselung Beschleunigung:

Wirkungsgrad Motor: 0,85
Wirkungsgrad Antrieb: 0,88
Wirkungsgrad Akku: 0,95


Aufschlüsselung Rekuperation:

Wirkungsgrad Motor: 0,84
Wirkungsgrad Antrieb: 0,88
Wirkungsgrad Akku: 0,94

Odanez hat geschrieben: Deine Grafik zeigt ja auch sehr schön., dass der Motor an sich zwischen 90 und 95% liegen, vorausgesetzt die Last liegt bei über 20%.
Das täusch, Wirkungsgradkennfeld von o.g. Motor:

97% als Spitzenwirkungsgrad:
Unbenannt.jpg
Odanez hat geschrieben: 40% ist natürlich Quatsch. Nehmen wir mal das an, was Valentin Crastan sagt stimmt, nämlich 20% Wirkungsgrad für einen Benziner und 65% für einen Stromer, so kommt das ziemlich gut hin wenn man Verbräuche und Energieinhalt von Benzin betrachtet.
40 bzw. 55% beträgt der Gesamtwirkungsgrad inkl. Rekuperation und diese Aussage stimmt auch so.
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