serielle Range Extender - eine unterschätzte Option

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serielle Range Extender - eine unterschätzte Option

umali
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Liebe Forengemeinde,

nachdem in verschiedenen Threads umfangreiche Diskussionen zu seriellen Range Extendern stattfanden, wurde häufig angemerkt, dieser Spezies endlich ein eigenes Kapitel zu widmen. Es handelt sich um allgemeine Infos, die sich nicht nur auf den i3 beziehen, welcher in der Akkuversion 60 und 94Ah als einziges BEV in DE mit Rex erhältlich war (im Ausland teilweise auch mit 120Ah-Akku).

update 21.02.2020:
neuer Prototyp eines 2-Zylinder-Rex von Obrist hinzugefügt
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Serielle Range Extender sind ein wichtiges Hilfsmittel auf dem Weg zur reinen Elektromobilität.

Ich werde in der Startseite enstprechend verfügbarer Zeit peu a peu die wichtigsten Infos zusammentragen. Ggf. können diese auch in das Wiki übernommen werden.

serieller Rex - auch sRex genannt:
Ein Verbrennungsaggregat wandelt chemische Energie (fossil, regenerativ) in eletrische Energie um, welche dem Akku eines E-Motor betriebenen Fahrzeuges zugeführt wird. Der Hauptantrieb des Fahrzeuges ist und bleibt der E-Motor (im Gegensatz zu PHEV, welche den Verbrenner auch für Direktantrieb der Räder nutzen).
Es handelt sich also um ein Aggregat, welches als reines LADEGERÄT für den Akku fungiert. Seriell bedeutet, dass es sich in die Antriebskette einreiht:
serieller Rex* => Ladeelektronik=> Akku => Leistungselektronik/Motorsteuerung => E- Motor
(* Nutzung nur während der Fahrt (optimal: außerorts) und nur bei nicht ausreichender Akkureichweite.)

Vorteile:
# klein, leicht
# kann verbrauchsoptimiert betrieben werden, da Lastschwankungen weiter durch den Akku ausgeglichen werden
# gut kapselbar (Geräuschreduzierung)
# hoher Reichweitenzuwachs für die üblicherweise geringere Anzahl der Langstreckenfahrten (z.B. 10-20% der deutschen Durchsschnittsfahrten)
# Vermeidung von Ladestops bei zeitkritischen Fahrten (Geschäftsreise, Urlaub mit Terminvorgabe (Flughafen/Fährüberfahrt))

Nachteile:
# Stand 06'2018: in Serie nur im i3 Rex erhältlich
# aktuell fossile Brennstoffe
# Abgase (ggf. Reinigung erf.)
# Wartung ähnlich Verbrenner, aber wegen weniger Zylinder geringer, noch optimierbar (bei Wenignutzung als Backup)

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Bekannte sRex-Typen
in Serie:
# i3 Rex als 2-Zylinder BMW-Rollermotor kombiniert mit 60/94Ah (2013...2018), in DE nicht mehr mit 120Ah angeboten
(wassergekühlter Zweizylinder-Reihenmotor, 647 cm³ Hubraum, Nennleistung von 28 kW (38 PS) bei Drehzahl von 5000/min, wird auch in den Motorrollern C650GT/C600Sport eingesetzt)


Prototypen
# 2-Zylinder-Obrist-Powertrain-Rex (2020)
https://www.obrist-powertrain.com/
https://www.obrist-powertrain.com/components/
für 2x20kW bis 2x42,5kW (mit Turbolader) elektrische Abgabeleistung

# 2-Zylinder-KSPG-Rex (2013)
https://www.youtube.com/watch?v=rVg1MVhTMUM

und sehr hilfreiche Detailinfos + Hintergrundinformationen von JP ;-):
Teil 1: https://www.youtube.com/watch?v=xtzqI1ouxi8
Teil 2: https://www.youtube.com/watch?v=-Hn43WGe4ws

# 1-Zylinder-Rex (mit Bioethanol 2 (aus Holzabfall)) - ETH Zürich
Einsatz in einem auf E-Antrieb umgebauten Skoda Oktavia Kombi (voll alltagstauglich)
Reichweite mit Rex = 800km
https://www.sun-car.ch/fahrzeuge/

# Freikolbenlineargenerator (FKLG) oder english: free piston engine
schöne Zusammenstellung von FKLG: https://www.freikolben.ch/lineargeneratoren
Original vom DLR: https://www.youtube.com/watch?v=7HmxNazMJVI
Fortführung durch Fa. Swengin: http://swengin.de/
weiterer Mitstreiter: https://www.youtube.com/watch?v=u4b0_6byuFU
neu aus Israel: http://www.aquariusengines.com/ , https://www.youtube.com/watch?v=RdEBG1gDtxw
top Zus.-fassung aus der Schweiz: https://www.freikolben.ch/lineargeneratoren

# Wankel-Rex
bmw-i3-allgemeines/range-extender-als-w ... 20extender

!!! vielversprechend !!! Mazda (geplanter Start Ende 2019/Anfang 2020):
https://ecomento.de/2019/09/05/mazda-br ... ben-motor/
https://www.motor-talk.de/news/so-elekt ... 65377.html
https://youtu.be/2ZJRuSo0r6w

Audi A1 Wankel-Rex (vielversprechender Prototyp 2012 eingestellt):
http://m.spiegel.de/auto/aktuell/e-auto ... 37483.html

sehr interessant:
https://www.youtube.com/watch?v=v5fxoEisKxo
https://www.youtube.com/watch?v=fIPCx1az7ks

https://robotpig.net/automotive-news/av ... icle-_1979

# Turbinen-Rex
http://euro-k.de/index.php/de/entwicklu ... e-extender

# Brennstoffzellen-Rex
http://www.e-go-mobile.com/de/newspool/ ... cell-gmbh/

sehr gute Zusammenfassung aus ResearchGate - Stand 2013
https://www.researchgate.net/publicatio ... c_vehicles

VG U x I

ps
und aus Wikipedia:
https://de.wikipedia.org/wiki/Reichweit ... 3%A4ngerer
Zuletzt geändert von umali am Fr 21. Feb 2020, 14:52, insgesamt 27-mal geändert.
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Re: serielle Range Extender - eine unterschätzte Option

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Free-piston Engine Range Extender Technology

Re: serielle Range Extender - eine unterschätzte Option

umali
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Danke - ist jetzt mit drin.
VG U x I

Re: serielle Range Extender - eine unterschätzte Option

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umali hat geschrieben:Nachteile:
# Stand 06'2018: in Serie nur im i3 Rex erhältlich
Das ist ja kein prinzipieller Nachteil des Konzeptes.
umali hat geschrieben:# Wartung ähnlich Verbrenner, aber noch deutlich optimierbar
Das ließe sich denke ich auch reduzieren wenn es nur wenige Betriebsstunden sind.
umali hat geschrieben:Es handelt sichnalso um ein Aggregat, welches als reines LADEGERÄT für den Akku fungiert. Seriell bedeutet, dass es sich in die Antriebskette einreiht: sRex => Ladeelektronik=> Akku => Leistungselektronik/Motorsteuerung => E- Motor
Nicht ganz, eigentlich ist der Gedanke ja mehr, dass bei den Langstrecken (hier ist der RE ja am interessantesten, für den Alltag sollte der Akku komplett reichen) der vom RE erzeugte Strom zu einem möglichst großen Anteil auch direkt genutzt wird, weil auch die Speicherung im Akku Verluste hat und der Akku Zyklen kriegt.

Also Ansatz man braucht im Mittel 20kW, die der RE erzeugt. kurzzeitige Lastspitzen werden aus dem Akku abdeckt und wenn zwischendurch nur 10 kW gebraucht werden, geht halt ein Teil des vom RE erzeugten Stromes wieder in den Akku.
Es ist aber nicht sinnvoll, den wieder komplett zu laden, sondern nur ihn auf einem gewissen unteren Niveau zu halten. Wenn er sich diesem nähert, sollte er seine Leistung reduzieren oder dann eben auch ganz ausgehen.

Natürlich sollte das auch flexibel sein - also wenn man sich dem Ziel nähert, sollte man auch die Möglichkeit haben, den Akku komplett leer zu fahren oder ihn vor einem größeren Berg weiter auf zu laden.
Vor dem Berg wäre es natürlich vorausschauender, den Akku vorher erst gar nicht so weit zu entladen.
Also Ansatz ich fahre in die Alpen und will vor dem großen Anstieg 40% SOC haben, während es im Flachland auch 20% tun. Dann sollte ich den Akkustand natürlich nicht 50km vorher schon auf 20% fallen lassen, sondern ihn bei 40% einfrieren, weil so der erzeugte Strom nicht zwischengespeichert werden muss.
Auch kann der RE verschiedene Betriebspunkte haben
- wärmegeführtes BHKW (geringe Leistung)
- optimaler Wirkungsgrad (mittlere Leistung)
- maximale Leistung weil Bedarf vorhanden

Und der letzte Punkt lässt sich hier vermeiden wenn man rechtzeitig den vorletzten aktiviert.

Wobei das ja auch wieder Mitdenken erfordert.... ganz wichtig ist wohl auch ein DAU-Modus :? :lol:
Gerade keine Lust auf GE.
Geht Radfahren, ist schöner.

Re: serielle Range Extender - eine unterschätzte Option

Solarmobil Verein
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weiterer Nachteil des "sREX":
In aller Regel kann die Abwärme nicht zum Heizen des Innenraums benutzt werden.

Re: serielle Range Extender - eine unterschätzte Option

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Solarmobil Verein hat geschrieben:weiterer Nachteil des "sREX":
In aller Regel kann die Abwärme nicht zum Heizen des Innenraums benutzt werden.
Auch das ist kein prinzipieller Nachteil des Konzeptes.
Es geht auch anders. Nur der einzige, der so was anbietet, hat es halt blöd umgesetzt.
Gerade keine Lust auf GE.
Geht Radfahren, ist schöner.

Re: serielle Range Extender - eine unterschätzte Option

Odanez
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Aus Umweltaspekten würde ich mal das Konzept Erdgas sREX in den Raum werfen. Das wäre mal was.

Muss denn nicht bis jetzt ein REX sich selber ab und zu auch ohne Bedarf starten umd Ablagerungen etc. zu verhindern? Das entspricht ja dann jedes Mal einen Kaltstart (und wie man inzwischen weiß soviel Abgase wie ca. 5000km konstante Fahrt damit)

Der REX muss ja nicht direkt den Akku aufladen, sondern der Generator, der am REX angeschlossen ist, könnte den Strom (oder einen Teil davon) auch direkt am Akku vorbei an den Antriebsmotor liefern. So wird der Akku verschont. Ist das bei heutigen sREX denn nicht auch so?
50€ Neukundenrabatt im Tibber Store: https://invite.tibber.com/ys75xqey
2017-2020: 2013 Nissan Leaf Acenta 24kWh
Seit 2021: Kia e-Niro Spirit 64kWh

Re: serielle Range Extender - eine unterschätzte Option

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wie wäre es eigentlich mit einer kleinen gasturbine mit generator? hohe leistung bei kleinen abmessungen, hohe drehzahl gibt einen kleinen generator. bei hohen abgastemperaturen auch noch einen guten carnot wirkungsgrad?

gruss
siegi
I3 Fluid Black 94Ah 20" + Sion Reserviert + E-Golf300 als Überbrückung zum Sion

Re: serielle Range Extender - eine unterschätzte Option

feph
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trilobyte hat geschrieben:wie wäre es eigentlich mit einer kleinen gasturbine mit generator? hohe leistung bei kleinen abmessungen, hohe drehzahl gibt einen kleinen generator. bei hohen abgastemperaturen auch noch einen guten carnot wirkungsgrad?

gruss
siegi
Dazu aber Lärm, extreme Abgastemperaturen und ein enges effizientes Drehzahlband. Dazu brauchst du noch eine Turbine, um aus dem Abgasstrahl Strom zu erzeugen. Das ganze wird kaum kompakter als ein i3 REX werden. Dann kommt noch hoher Verschleiß beim ständigen Ein- und Ausschalten dazu und kaum Knowhow für die Wartung von solcher Technologie. Für PKW (und vermutlich auch LKW) m.E. keine gute Wahl, nur für Insel- und Notstromgeneratoren, die im Zweifel 24/7 im Steady State laufen, dafür aber mit MW Output.
Renault Zoe Q210 12/2014 seit 02/2018 (zu verkaufen! -> Marktplatz)
+ Smart fortwo EQ seit 02/2019

Re: serielle Range Extender - eine unterschätzte Option

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Um die zyklen würde ich mir keinen kopf machen....jeder bremsvorgang ist auch ein teilzyklus.

Lieber klein/leicht/mobil/wartungsarm und optimiert auf den generator ...im winter als standheizung

Unterste grenze wären die 6A vom onboard 230v lader ....max dann die 16A
LEAF 75000 km <15 kWh Rest Akku-Schäm Dich Nissan....Hand-Made egolf Dresden...Ahk liegt bereit...EV6 RunawayRot AWD LR AHK P1+2 WPnutzlos…Citroen AMI Getriebedefekt 1300km-nie wieder Stellantis = Citroen D:Km=5500
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