REEV - Range extened electric vehicle - die Zukunft des ICE und der FC

[AbRiNgOi]

Du sprichst also von einem Langstrecken REX, also einer der normalerweise in seiner elektrischen Reichweite bewegt wird und nur hin und wieder wenn die elektrische Reichweite nicht ausreicht eben mit dem Verbrenner fährt. Davon gibt es aber gaaaanz viele PHEV, die mit dem parallel Hybriden genau dafür optimiert sind. Weil der Sprung von 75km Reichweite auf 200km Reichweite nur marginal weniger ICE Fahrt bewirkt, ist hier eine BEV Batterie nicht notwendig, aber auch keine Schnellladefähigkeit. Und den Energieverlust des Verbrenners in REX Konfiguration auf der Langstrecke bekommst du mit dem Stromsparen im Kurzstreckenbetrieb niemals wieder rein. Kurzum, der von dir beschriebene Langstrecken REX wäre durch einen handelsüblichen PHEV heute schoin abgedeckt, da gibt es kaum mehr etwas zu optimieren.

[iOnier]

Weil die Oberfläche der Brennkammer einfach zu groß ist und daher das größte Problem der Hubraumsachwachen Motoren noch einmal verstärkt wird: Abkühlung des Carnot-Prozess in der Isotherme Expansion.

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Blöd gefragt: ist das nicht relativ einfach dadurch behebbar, dass man weniger kühlt?

Braucht natürlich geeignete Materialien, damit es dann nicht zu Kolbenklemmer / Kolbenfresser kommt. Zum Beispiel keramische Kolben etc.; Schmierstoffe müssen auch auf die höheren Temperaturen ausgelegt sein.

[iOnier]

Du sprichst also von einem Langstrecken REX, also einer der normalerweise in seiner elektrischen Reichweite bewegt wird und nur hin und wieder wenn die elektrische Reichweite nicht ausreicht eben mit dem Verbrenner fährt. Davon gibt es aber gaaaanz viele PHEV, die mit dem parallel Hybriden genau dafür optimiert sind.

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Die haben aber alle den viel zu schwach ausgelegten Elektromotor und den unnötig starken Verbrenner, der dann bei jedem "artgerechten" Beschleunigungsvorgang (man hat ja eine super Systemleistung) anspringt und auch diesseits der Langstrecke Sprit verbraucht. Also richtig gut optimiert finde ich das nicht. Oder sehe ich da was falsch?

Klar kann man damit auch rein elektrisch "schleichen" .

Dann geht aber auch das Elektroauto mit der "kleinen" Batterie auf Langstrecke, mit "Schleichen" kommt das auch weit

[AbRiNgOi]

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Blöd gefragt: ist das nicht relativ einfach dadurch behebbar, dass man weniger kühlt?

Du musst das System auf einer Temperaturdifferenz halten, aber natürlich,je höher die Temperatur an der Zylinderwand ist, desto besser ist der Thermische Wirkungsgrad, dann aber kommt sehr schnell das Thema klopfen zum tragen, also die Selbstzündung vor dem Zündfunken. Es ist daher sehr schwer in einer ICE (Internal combustion engine) die Zündung exakt zu halten aber auch ein Optimum für den Arbeitsprozess zu gewährleisten. Nicht um sonst ist die Turbine im Wirkungsgrad besser, da zündet das Gemisch nicht direkt neben der Flächen wo die Energie übertragen werden soll. Oder anders herum dort ist an diesen Flächen der Energieübertragung keine zünd-fähige Mischung die noch nicht zünden soll.

Daher sehe ich all diese theoretischen Wirkungsgrade in einer Internal combustion engine als sehr fragwürdig, weil eben erst durch die Realität es sich einstellt wie die Temperaturverhältnisse im Zylinder sein werden, sein sollen.

Wenn also diese Temperaturdifferenz gehalten werden muss und nicht unterschritten werden darf, dann ist jedem Häuselbauer klar, bei Vergrößerung der Fläche mit gegebener Temperaturdifferenz ergibt sich ein größerer Verlust.

[RiffRaff]

Nur so als kleiner Fakt zum Nachdenken: die Höchst- und Mittlere Arbeitstemperatur eines Diesels ist höher als die einer Gasturbine.

Warum? Der Brennraum eines Diesels wird nur sehr kurz mit der Höchsttemperatur beaufschlagt und dazwischen mit Frischgas bzw. durch die Expansion gekühlt.

Die schwellende periodische Temperaturbeanspruchung klingt in der Wand sehr schnell ab.

Die erste Stufe einer Turbine hingegen wird permanent mit einem Schweißbrenner abgeblasen und würde das ohne Kühlung nur sehr kurz überleben.

Das sieht man auch durch den sehr viel größeren Luftüberschuss der Turbine, der den Wirkungsgrad aufgrund der Abgasverluste senkt.

[iOnier]

Du musst das System auf einer Temperaturdifferenz halten, aber natürlich,je höher die Temperatur an der Zylinderwand ist, desto besser ist der Thermische Wirkungsgrad, dann aber kommt sehr schnell das Thema klopfen zum tragen, also die Selbstzündung vor dem Zündfunken. Es ist daher sehr schwer in einer ICE (Internal combustion engine) die Zündung exakt zu halten aber auch ein Optimum für den Arbeitsprozess zu gewährleisten. Nicht um sonst ist die Turbine im Wirkungsgrad besser, da zündet das Gemisch nicht direkt neben der Flächen wo die Energie übertragen werden soll. Oder anders herum dort ist an diesen Flächen der Energieübertragung keine zünd-fähige Mischung die noch nicht zünden soll.

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Hm, genau genommen will ich nur die Temperatur halten, die der größere Motor mit seiner zum Volumen kleineren Oberfläche eh hält. Ich will ja nur auf dem gleichen Temperaturniveau arbeiten wie mit der größeren Maschine. Also so ganz habe ich das Problem offensichtlich noch nicht durchdrungen.

Edit: @Riffraff hat die Erklärung gebracht, danke!

[AbRiNgOi]

Die schwellende periodische Temperaturbeanspruchung klingt in der Wand sehr schnell ab.

ja, genau, aber die genau ist Verlust, daher ist in einem Brennraum mit einem schlechten Oberflächen/Volumen Verhältnis der Wirkungsgrad schlechter. Idealform wäre hier eine Kugel, aber ein Zylinder mit Durchmesser zu Hub in etwa gleich kommt da sehr gut hin, aber trotzdem, je kleiner der Hubraum, desto schlechter, und beim Wankel Motor zusätzlich noch die schlechte Geometrie.

Und weil die Expansion als Kühlung genannt wurde, ja genau da soll die Energie ja auch hin, aber alles was neben der Expansion die Kühlung verursacht ist Verlust.Und man kann eben die Bauteile daneben, egal ob Turbine oder ICE nicht beliebig heiß laufen lassen. Auch wäre der Wirkungsgrad bei zu warmen Gas vor dem Prozess auch schlecht, daher auch Intercooler und Co. Das Gas selber soll von einer möglichst geringen Temperatur in die Kompensation gehen, das aber ist bei warmen Wänden und heißer Ansaugtemperatur nicht möglich.

Ob eine Turbine nun Luftüberschuss hat,hat jetzt mit der Thermodynamik wenig zu tun, aber die Bauteile selber sollten halt auch überleben und nicht rot Glühend abtropfen. Die obere Temperatur des Prozesses kann man aber sehr gut einstellen und für einen optimalen Prozess an die Komonenten anpassen, weil der Wirkungsgrad sehr stark von der Temperaturdifferenz bei der Expansion abhängt. Das man dann gegen Ende des Prozesses wenige GEschwindigkeit zur Verfügung hat, kann man bei der Turbine dann durch große Schaufeln ausgleichen, natürlich nicht in mobilen Anwendungen, da hat man dann wieder ein Platzproblem. Daher auch hier wieder, der Wirkungsgrad einer mobilen Turbine wird niemals den eine stationären erreichen.

Der Diesel ist nun etwas anders gelagert weil bei dem das Klopfen weg fällt, aber ein zu warmes Gas vor der Kompression senkt auch den Wirkungsgrad.

[buddha]

Du sprichst also von einem Langstrecken REX, also einer der normalerweise in seiner elektrischen Reichweite bewegt wird und nur hin und wieder wenn die elektrische Reichweite nicht ausreicht eben mit dem Verbrenner fährt. Davon gibt es aber gaaaanz viele PHEV, die mit dem parallel Hybriden genau dafür optimiert sind. ...

Ist das Dein Ernst?
Das wissen schon Politiker, dass diese um parallelen E-Antrieb erweiterten ICE-Vehikel in den allermeisten realen Anwendungen mehr Schaden anrichten als Nutzen bringen.

Leute wie Jupp78 sind eine Ausnahme. Nach 2 Jahren Nutzung sank die verfügbare E-RW des Passat GTE meines Kollegen soweit ab, dass das Vehikel für 25 km Arbeitsweg einfach (Bergland) nun immer den ICE hinzuschalten muss (E-Nachladung bei AG). Retour selbiges Dilemma. Das ist ein inakzeptables Ergebnis für schlappe 25km Bergfahrt im Winter.

[AbRiNgOi]

Was aber wäre an eine REX an dieser Stelle besser? Ich hab ja nicht geschrieben dass ein PHEV als Langstrecken Fahrzeug Sinn macht nur dass es mehr Sinn macht als ein Langstrecken REX. Wenn du den so auslegst wie den von Dir beschriebenen PHEV was Batterie und Lademoglichkeit angeht ist der noch schlechter.

[buddha]

Was aber wäre an eine REX an dieser Stelle besser?

Der deutlich größere Akku, der die klassischen "Tagesanwendungen" (meist Arbeitsweg) zu 100% elektrisch abdecken lässt (inkl. im Winter Vorklima und Heizung).

Ich hab ja nicht geschrieben dass ein PHEV als Langstrecken Fahrzeug Sinn macht nur dass es mehr Sinn macht als ein Langstrecken REX. Wenn du den so auslegst wie den von Dir beschriebenen PHEV was Batterie und Lademoglichkeit angeht ist der noch schlechter.

Ein Langstrecken-Rex ist letztlich auch nur ein Backup, wenn man nicht per CCS nachlädt (Das sollte, sofern möglich, möglichst oft passieren).
Deine absolute Sichtweise zu "PHEV ist besser als Rex" vernachlässigt immer den Rex-Wenignutzungsanteil, welcher jedoch sehr entscheidend ist.

Des Weiteren vernachlässigst Du den immensen Mehraufwand an Ressourcen, den ein klass. PHEV-ICE mit Radkopplung im Vergleich zu einem rein elektrisch angebundenen Backup-Extender benötigt. Das muss man mit auf der Rechnung haben, ist es doch eine nicht vernachlässibare Vorbelastung.

Die einfache Erkenntnis "PHEV ist noch viel zu sehr ICE" ist auch ausreichend. Rex-PHEV sind dagegen vornehmlich BEV.