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Optimales Antriebskonzept

Antriebskonzepte
Um das optimale Antriebskonzept auswählen zu können, muss man die Auswahlkriterien festlegen:
  1. Gute Umweltdaten, also geringe CO2, NOx und Feinstaubbelastung
  1. Möglichs guter Wirkungsgrad des kompletten Antriebsstrangs, also von der Enegieerzeugung des Treibstoffes, über den Verbrennungsmotor (den Getriebe, wenn notwendig), bis zu den Räderantrieb.
  1. Ein möglich geringes Fahrzeuggewicht.
  1. Geringe Produktionskosten
  1. Gute Verfügbarkeit der benötigten Materialien
  1. Schnelle Umsetzbarkeit
  1. Gute Verfügbarkeit des Treibstoffes.
  1. Schnelles und einfaches Tanken
Auf die einzelnen Auswahlkriterien möchte ich nicht im Detail eingehen, sondern hier nur eine Zusammenfassung vorstellen.
Das optimale Antriebskonzept wäre eine Brennstoffzelle die direkt aus Wasserstoff und dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft, Strom erzeugt, mit dem  dann ein Elektromotor antreiben wird. Gegenüberstellung der Wirkungsgrade: Siehe Grafik

Welche Gründe sprechen gegen diese Lösung:
  1. Die Brennstoffzelle ist zur Zeit sehr teuer, alleine für das Brennstoffzellensystem entstehen zur Zeit Kosten von rund 40.000€, diese sollen zwar bis 2025 um 80% sinken, aber dann würde eine Brennstoffzelle trotzdem noch 8.000 € kosten.
  1. Es wird in dem Prozess das Edelmetall Platin benötigt, ca. 30-40 Gramm, dieses Material ist sehr selten und teuer.
  1. Als Brennstoff muss hochreiner Wasserstoff benutzt werden, der sehr aufwendig und teuer hergestellt werden muss.
Bei den Antriebskonzepten, für die sich  jetzt die Automobilhersteller entschieden haben, ist der Hauptkritikpunkt nicht die unzureichende Reichweite der Fahrzeuge, sondern die
lange Zeit für das Aufladen der Batterie und die sehr hohen Kosten für die notwendige Infrastruktur.
  1. Zurzeit gibt es 45.067.927 Autos in Deutschland
  1. Es wird zur Zeit 538,32 TWh Strom in Deutschland erzeugt
  1. Zur Zeit beträgt die durchschnittliche Laufleistung eines PKW 13.880 km im Jahr
  1. Bei einem Stromverbrauch von ca. 22 Kwh pro 100 km (BMW i3) gemessen an der Ladestation
  1. Bei einer Ladeleistung von 22 Kw pro Ladesäule
  1. Bei 40.000 Ladesäulen
Ergeben sich folgende Zahlen (siehe Tabele)
  1. Das bedeutet,  das schon bei einer Umstellung von 10% aller Fahrzeuge, man min. 120.000 Ladesäulen benötigen würde, die mit 50 kW pro Stunde laden können, um pro
  1. Fahrzeug eine min. Ladezeit von 6 Std. zur Verfügung zu stellen.
  1. Es wird zur Zeit 538,32 TWh Strom in Deutschland erzeugt
  1. Zur Zeit beträgt die durchschnittliche Laufleistung eines PKW 13.880 km im Jahr
  1. Bei einem Stromverbrauch von 22 Kwh pro 100 km (BMW i3)
  1. Bei einer Ladeleistung von 22 Kw pro Ladesäule
  1. Bei 40.000 Ladesäulen
  1. Ergeben sich folgende Zahlen (siehe Tabele)
  1. Das bedeutet,  das schon bei einer Umstellung von 10% aller Fahrzeuge, man min. 120.000 Ladesäulen benötigen würde, die mit 50 kW pro Stunde laden können, um pro
  1. Fahrzeug eine min. Ladezeit von 6 Std. zur Verfügung zu stellen.
  1. Davon müsste man die Fahrzeuge abziehen die zu Hause oder auf der Fa. geladen werden können. Die Autobesitzer die nicht in einem Eigemheim wohnen können das aber
  1. nicht und müssten dann eine öffentliche Ladestation nutzen.

Das halte ich für eine total unrealistische Lösung



Aktuelles alternatives Antriebskonzept, was zur Zeit hauptsächlich umgesetzt  wird
Hier die Zahlen, die sich ergeben würden, wenn man einen großen Teil der Autos auf Elektroantriebe umstellen würde:


Prozent Umstellung

Anzahl PKW

benötigter mehr Strom [Twh]

Prozentualer mehr Strom

Ladezeit im Jahr [h]

Ladezeit pro Tag und Ladesäule [h]

1%

450.679

1,22

0,2%

55.445.113

4

10%

4.506.793

12,198

2,3%

554.451.126  [22kW 40.000 Ladesäulen]

38

10%

4.506.793

12,198

2,3%

243.958.496 [50kW 120.000 Ladesäulen]

6

100%

45.067.927

121,32

22,7 %

5.544.511.262

380

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