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

[MartinG]

Deshalb wurden ja alle möglichen Farben von Wasserstoff (hier z.B. von ENBW erklärt ) erfunden, um die Umweltauswirkungen zu verschleiern.

"Blauer Wasserstoff" klingt viel besser als "Wasserstoff aus Kohle, bei dem CO2 weggespeichert wird, aber wir wissen noch nicht, ob das sinnvoll funktioniert"...

Ich habe gestern gelesen, dass irgendwo (graues) Erdgas herkommen soll, um so eine neue H2-Produktionsstätte zu ermöglichen.

Aktueller Wasserstoff macht gar keinen Sinn.

[Wibbing]

Wasserstoff wurde früher schon in der Luftfahrt verwendet. Wurde aber vor ca. 90 Jahren aus gutem Grund abgeschafft......

[noXan]

https://de.motor1.com/reviews/596686/ni ... -extender/

"Antriebsexperte Matthew Wright, dass der Verbrenner drei sweet spots habe: 1.800 Touren, 2.400 Touren und 4.800 Touren. Ein Getriebe ist nicht nötig, denn hier passiert ja alles elektrisch: Die entsprechenden Spannungen werden vom Inverter auf einheitlich 355 Volt gebracht, mit denen das System arbeitet"

Der Serielle Hybrid (nicht verzweigt) wird durch einen 1,5L 3Zyl. mit max. 116KW und variabler Kompression (8:1–14:1)angetrieben https://www.auto-motor-und-sport.de/new ... erienreif/. Da dies scheinbar nicht Taktabhängig erfolgt, handelt es sich noch nicht um einen echten Atkinson Zyklus. Die Akkukapazität beträgt 2,1kWh. Im Vergleich zum Mildhybrid mit dem 1,3L 4 Zyl. wurde der Verbrauch von 6,3–6,5 l Super auf 5,3–5,4 l Super reduziert. Das erhöhte Fahrzeuggewicht von rund 250kg schmälert dabei den Vorteil.

Als Vergleich: Der Honda Jazz eHEV als leistungsverzweigter Hybrid (1,5L 4 Zyl.) hat einen Verbrauch von 3,6–3,9 l Super, der gleiche Motor ohne Hybridisierung 5,2-5,6 L/100km


Es geht mMn in die richtige Richtung, wobei ich die Reduzierung der ICE Motorleistung auf 30-50%, sowie die Vergrößerung des Akkus auf 20-40kWh begrüßen würde

[noXan]

Ich habe mir die Werte zu den Komponentenwirkungsgraden nicht aus der Nase gezogen, sondern auf Bricknell verwiesen. Da mir nichts gegenteiliges bekannt ist, betrachte ich die Werte als plausibel, bis andere Daten vorliegen die den Status Quo widerlegen. Das ist nach meiner Erfahrung usus bei fachlichen Diskursen.

Statt zu glauben empfehle ich eine fundierte Herleitung anhand der Daten. Da reicht es im ersten Schritt sich das PDF anzusehen. Um das Thema hier aber endlich zu beenden, mache ich mir die Arbeit für euch:

Kraftstoff:
(EPA Tier 2, somit kein Ethanolanteil und daher mit den Premium Kraftstoffen an der Tankstelle vergleichbar)
18354 BTU/lbm = 42691kj/kg bei 0,74kg/L = 8,78kwh per L bzw. 84,3g/kWh

Fahrzeugmasse:
3459lb = 1569kg

SoC während REx Versuche:
<7% - 3% (REx erhöhte 2* auf 4400upm. In dem Bereich des niedrigen SoC wird auch ein fetteres Gemisch gefahren für höhere Leistungsausbeute, was den Wirkungsgrad etwas schmälert)

Versuch 61506043 (US6 PH3+4 agressiv; 129kmh max, 77kmh avg):
-19,56wh/meile DC Verbrauch= ~0,157kWh abs. = geringe Akkuladung durch REx beim Versuch
8,03mile = ~12,92km
0,221gal abs. Verbrauch= ~0,837L = ~ 7,85kWh bzw. 619,4g
= ~6,48L/100km

Als Referenz für den Energiebedarf während der Fahrt nehme ich zur Simplifizierung den Versuch 61506043 als BEV. Beide Versuche wurden am selben Tag gemacht und haben fast idente Parameter, mit Ausnahme ob mit oder ohne REx. Dieser Betrug dort 2,088kWh.

Addiert man die 0,157kWh die in den Akku gingen nun dazu, ergeben sich ~ 2,245kWh abs. Energiebedarf während dem Versuch mit dem REx. Bezogen auf das Prüfprofil entspricht das ~ 17,4kWh/100km.

Bezogen auf die 7,85kWh in den 0,837L benötigten Kraftstoff, entspricht das ~28,6% Wirkungsgrad over all, was auch annähernd zum Muscheldiagram passt, das ich an anderer Stelle geteilt habe (hier der Link: viewtopic.php?f=74&t=74773)

Berücksichtigt man die von Bricknell festgehaltenen ~13% Verluste (ohne die zusätzlichen Lade/Entladeverluste der 0,157kWh oder 6% zu berücksichtigen, die in den Akku gingen), ergeben sich ~32,9% ICE Wirkungsgrad. Bei den von dir "geglaubten" 80%, wären es ~35,8%, was nicht plausibel ist.

Die angesprochene Rekuperation ist bei dem US6 Highway Profil (agressiv) vernachlässigbar, da stark verzögert wird. Aber du kannst gern anhand der bekannten Fahrzeugmasse die kinetische Energie für alle Beschleunigungen des Profils errechnen, und die vom Öamtc/Adac ermittelten ~60% Reku Wirkungsgrad des I3 berücksichtigen.

Was heißt das nun für den spez. Verbrauch?
~ 619,4g kraftstoff wurden für ~2,245kWh benötigt. Das entspricht ~276g/kWh over all im Mittel ohne Berücksichtigung der etwas fetteren Einspritzung beim niedrigen SoC, und der Verluste, was auch zu den Rohdaten passt. Bei Berücksichtigung der Verluste ergeben sich ~240g/kWh an der Kurbelwelle.

Conclusio:
1.) Der REx im I3 ist für das eingesetzte Aggregat bezgl. des Kraftstoffverbrauchs gut, und hat beim betrachteten Versuch einen mittleren spez. Verbrauch von ~ 276g/kWh bzw. 240g/kWh. Das Fahrzeug benötigt vornehmlich aufgrund der höheren Fahrwiderstände mehr, und da es kein dezidiert für den REx entwickeltes Aggregat ist.
2.)Zum I3 kann ich euch die Bricknell Bibel empfehlen. Hier wird auch der REx in einem Kapitel betrachtet bzgl Aufbau etc.: "Electric Vehicles and the BMW i3 - 60, 94 and 120Ah: Expanded, Revised, and Updated" https://amzn.eu/d/iUnA4C5

Ich hoffe damit Unklarheiten und ungläubige Blicke aus der Welt geschafft zu haben.

Hier Daten zu einem "Reichweiten Test mit dem I3 REx unter (fast) optimalen Bedingungen. Der Verbrauch betrug 4,18L/100km, bei einem angezeigten Fahrverbrauch von 10,7kWh/100km.

viewtopic.php?f=74&p=1921665#p1921665

[noXan]

https://www.auto-motor-und-sport.de/ele ... -extender/

Den Shenlan SL03 bietet Changan mit drei verschiedenen Antrieben an, fahren tut die Limousine am Ende aber immer elektrisch. Die Preisspanne reicht dabei von umgerechnet 24.000 bis 101.000 Euro. Die rein elektrische Variante soll bis zu 700 Kilometer weit kommen und dem Tesla Model 3 seine Kunden abspenstig machen.

Nun will der SL03 dem Tesla Model 3 nicht über Optik oder Ausstattungsmerkmale gefährlich werden, sondern über sein Preis-Leistungs-Verhältnis, mit Blick auf die Antriebsoptionen. Was alle angebotenen Ausführungen eint, ist der E-Motor an der Hinterachse, der je nach Variante 160 oder 190 kW leistet. Dem Einstiegsmodell verpasst Shenlan zusätzlich einen 1,5-Liter-Saugbenziner mit 95 PS, der ausschließlich dafür da ist, den 28,4 kWh großen Lithium-Eisenphosphat-Akku zu laden. Rein elektrisch schafft der SL03 EREV laut Anbieter bis zu 200 Kilometer, zusammen mit dem Range-Extender sollen maximal 1.200 Kilometer möglich sein.

Die Kunden können bei Bedarf aber auch gänzlich auf die Unterstützung eines Verbrenners verzichten. Als reine E-Version kostet der SL03 mindestens 26.500 Euro und kommt dank 190 kW starker E-Maschine und einem 58-kWh-NMC-Akku (Nickel-Mangan-Kobalt) maximal 515 Kilometer weit. Für etwas mehr als 31.000 Euro gibt es eine Variante mit großem 80-kWh-Akku und kleinem E-Motor (160 kW). Groß soll dafür die Reichweite sein – 705 Kilometer gibt Shenlan an. Wie alle anderen Reichweiten-Angaben in diesem Artikel gemessen im chinesischen CLTC-Zyklus (China Light-Duty Vehicle Test Cycle), der eher dem alten NEFZ gleicht als dem etwas anspruchsvolleren WLTP.

Die mit Abstand teuerste Ausführung des SL03 verfügt über eine Brennstoffzelle, den 160-kW-Motor und die Lithium-Eisenphosphat-Batterie mit 28,4 kWh. Dafür müssen die Kunden allerdings mindestens 101.300 Euro auf den Tisch legen. Im Gegenzug soll jeder gefahrene Kilometer lediglich drei Cent kosten. Den Wasserstoff-Verbrauch gibt Shenlan mit 0,65 kg pro 100 Kilometer an. Bis zu 730 Kilometer soll die Top-Version zurücklegen können, bevor der Tank wieder gefüllt werden muss./i]

Damit sind auch die Vorteile eines mit flüssigen Energieträgern betriebenen REx transparent dargestellt. Wesentlich günstiger als das H2 Fuelcell Pendant, bei größerer Reichweite. Ebenfalls günstiger als das reine BEV, bei doppelter Reichweite und größerer Flexibilität.

[Martyn136]

Die Brennstoffzellenvariante ist in dem Vergleich doch völlig unattraktiv, denn im Vergleich zur Range-Extender-Variante ist der Aufpreis satte 77.000€ aber der Nutzwert ist praktisch gleich. Eigentlich bei der Range-Extender-Variante sogar grösser, denn Benzin bekommt man überall, aber Wasserstoff total selten.

Und für 77.000€ bekommt man viel Benzin, derzeit mindestens 43.000 Liter die bei einem rechnerischen Durchschnittsverbrauch von 3 l/100km für gut 1,43 Mio. km reichen würden.

Ob Range-Extender oder klassischer Plug-In Hybrid finde ich ehrlich gesagt eher ebensächlich, aber statt einem 1,5 Liter Saugbenziner mit 95PS würde mir ein 1,2 Liter Turbobenziner mit 125PS besser gefallen.

Wozu hat so ein Rex-Benziner 95 PS, das werden ca. 70 kW sein? Der 28-kWH-LFP-Akku wird auf Dauer besser mit ca. 20 kW (nach)geladen, und zum Fahren mit (deutscher) Richtgeschwindigkeit braucht es keine 50 kW.

[noXan]

Wozu hat so ein Rex-Benziner 95 PS, das werden ca. 70 kW sein? Der 28-kWH-LFP-Akku wird auf Dauer besser mit ca. 20 kW (nach)geladen, und zum Fahren mit (deutscher) Richtgeschwindigkeit braucht es keine 50 kW.

Ein Verbrauch von 20kWh/100km bei 130kmh entspricht 26KW, die durch ein Aggregat zur Verfügung gestellt werden müssen. Diese gehen nicht in den Akku sondern direkt in den Antrieb. Der REx dient nur in Ausnahmefällen als Generator für den Akku, und wird durch den entkoppelten Betrieb auch entsprechend gesteuert, um den Akku in einem solchen Fall nicht zu stressen. Ein REx hat nicht nur einen fixen Betriebspunkt wie auch ich anfangs dachte, sondern in der Regel 4-6, je nach Leistungsbedarf und anderen Anforderungen (Akustik, etc.)

Meine Erfahrungen mit dem I3 zeigen, dass dieser 28KW Motor bei ca 15KW am effizientesten arbeitet (3600upm, und 80-90% Last mit ca. 40NM). Das wird so ungefähr für die meisten Hubkolbenmotoren zutreffen. Darüber wird er laut und durstig, weshalb mMn die Maximalleistung bei seriellen Hybriden eher nebensächlich ist. 70kw werden in den seltensten Fällen benötigt, beim Ziehen eines Wohnwagens werden lt. ADAC aber durchaus auch über 40kW im Mitte benötigt, weshalb die 70kW nicht ganz unsinnig erscheinen: https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/t ... adtraeger/

Ob es nun 70kW sein müssen, wenn man Peaks mit dem Akku puffern kann, sei mal dahingestellt. Die 28kW des I3 sind aber selbst für diesen Kleinwagen zu knapp bemessen, um Ihn bei 130kmh effizient zu nutzen. Der Sweetspot liegt wohl für die meisten bei 40-50kw.
Ein Turbo würde die Effizienz heben, gleichzeitig aber das Aggregat verteuern. Ob das eine oder andere uberwiegt muss man im Detail betrachten. Pauschal sehe ich eher den Saugmotor als robuste Fallbacksicherung.

[noXan]

Die Brennstoffzellenvariante ist in dem Vergleich doch völlig unattraktiv, denn im Vergleich zur Range-Extender-Variante ist der Aufpreis satte 77.000€ aber der Nutzwert ist praktisch gleich. Eigentlich bei der Range-Extender-Variante sogar grösser, denn Benzin bekommt man überall, aber Wasserstoff total selten.

Und für 77.000€ bekommt man viel Benzin, derzeit mindestens 43.000 Liter die bei einem rechnerischen Durchschnittsverbrauch von 3 l/100km für gut 1,43 Mio. km reichen würden.

Ob Range-Extender oder klassischer Plug-In Hybrid finde ich ehrlich gesagt eher ebensächlich, aber statt einem 1,5 Liter Saugbenziner mit 95PS würde mir ein 1,2 Liter Turbobenziner mit 125PS besser gefallen.

Bei H2 vs Benzin geht es um die Verhinderung von Treibhausgasen bzw. Verbrennungsabgasen, weshalb H2 aus EE durchaus ein interessanter Ansatz ist, und ohne Betrachtung von flüssigen erneuerbaren Energieträgern alternativlos, sofern man von fosdilen weg möchte. MMn (und ich habe da durchaus Fachkompetenz) ist der damit einhergehende Aufwand aber zu groß, bzw. die Vorteile zu klein, weshalb eFuels bei bestehender Infrastruktur die pragmatischere Alternative für 10% der Gesamtfahrstrecke sind. Und da insbesondere Methanol aus EE mit höheren Wirkungsgraden und besseren Abgaswerten, als handelsübliches EN228 Benzin. Der höhere Primärenergiebedarf während dem Betrieb eines REEV wird durch den kleineren Bedarf bei der Herstellung über den Lebebszyklus annähernd egalisiert, weshalb für mich ein REEV bzgl. Anschaffungskosten, Flexibilität und Ökologie sinnvoll erscheint.

PHEV/REEV sind bzgl. des Konzepts ähnlich, die ICE/BEV Gewichtung jedoch eine andere. Für einige wird ein PHEV mit 50km realer Reichweite ausreichen. Nach meiner Erfahrung braucht es 50kw CCS und 150-200km, damit der Anteil des ICE klein genug bleibt. Das ist nur durch Akkus mit ca. 30-40kWh zu schaffen. Der hier vorgestellte Wagen erscheint mMn als sehr guter Kompromiss zu moderaten Kosten.