Rekuperation - das unbekannte Wesen?

... alles, was zum Thema Ampera gehört, aber nicht in die anderen Foren passt
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von Gestern
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Rekuperation - das unbekannte Wesen?

Beitrag von von Gestern »

Aus dem Thema Endlich ein vernünftiges Auto! habe ich entnommen, dass wir mal etwas über die Wirksamkeit der Rekuperation von E-Autos diskutieren sollten.
Bekannt sind Rollwiderstand und Luftwiderstand, entsprechend wichtig sind Reifendruck und Cw-Wert (mal Querschnitt). Bekannt ist auch, dass beim Beschleunigen (und Bremsen) ein schweres Auto mehr Sprit braucht als ain leichtes. Ja – mehr Sprit schon, aber nicht (wesentlich) mehr Strom! Das sei nun meine provokante(?) Eingangsbehauptung für diesen Thread.
Zum Verständnis kurzer Hinweis:
Das Gesetz Kraft = Masse x Beschleunigung gilt gleichermaßen horizontal (beim Beschleunigen) als auch vertikal (Höhenarbeit gegen die Erdbeschleunigung bei konstanter Geschwindigkeit) :!:
Ich starte die Diskussion mit einem Bericht, den ich 2014 von einem Smart-ed-Fahrer zur Kenntnis bekam (gekürzte Zitate):
Fahrt von Fusch a.d. Großglocknerstraße (800 m) auf die Edelweißspitze (2571 m), gefahrene Strecke: 22 km.
Höhenarbeit für Smart plus 2 Pers.: E= m x g x h = 1170 kg x 9,81 x 1771 m = 20,3 MJ = 5,65 kWh.
Verbrauch für 22 km Strecke geschätzte 3,37 kWh; zusammen 9,02 kWh, das entspricht 51 % der Akku-Kapazität …
Auf Fotos sieht man den Akkustand oben am Berg (6 %) und wieder unten im Tal (26 %). Das sind gewonnene 20 %, entspricht 3,54 kWh.
Von der potentiellen Energie (Höhenenergie) von 5,65 kWh konnte ich also 63 % wieder zurtückgewinnen...
...außerdem war die Straße so steil, dass ich manchmal die Scheibenbremse brauchte.


Der gleiche Fahrer hat später weitere Pässe erledigt (trotz Schnarchlader - hört hört!), unter anderem auch das Stilfser Joch und hat daraufhin von noch höheren Rekuperations-Wirkungsgraden gesprochen...
Wer kommt drauf, weshalb?
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he2lmuth
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Re: Rekuperation - das unbekannte Wesen?

Beitrag von he2lmuth »

Nur zur Info:
Es gibt mindestens 1 Fred und 1 Artikel im Blog zum Thema.
Opel behauptete 80% werden rekuperiert.
L.G. Hellmuth

Es ist keinesfalls ausreichend lediglich keine Überlegungen anstellen zu können, man muss auch unfähig sein diese mitzuteilen.
von Gestern
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Re: Rekuperation - das unbekannte Wesen?

Beitrag von von Gestern »

he2lmuth hat geschrieben:Nur zur Info:
Es gibt mindestens 1 Fred und 1 Artikel im Blog zum Thema.
Opel behauptete 80% werden rekuperiert.
Vielen Dank für die Info; alle wissen das offenbar, nur ich kann so etwas mit der "Erweiterten Suche" nicht finden (bin dafür zu doof).
Wäre nett, wenn es einen Tipp zu den beiden Stellen gäbe. :)

Zur Opel-"Behauptung": finde ich gar nicht so schlecht! Wer glaubt denn das nun nicht?
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newbie
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Re: Rekuperation - das unbekannte Wesen?

Beitrag von newbie »

Ich hab die Diskussion im "Endlich ein vernünftiges Auto"-Fred interessiert verfolgt, aber jetzt muss ich mich doch einmal einmischen.

Die Behauptung von Opel "80% werden rekuperiert" bezieht sich alleine auf den Wirkungsgrad der Rekuperation, die 20 % Verluste teilen sich auf Generator, Umrichter und Akku, im Folgenden kurz Rekuverluste genannt.

Klar ist, durch Rekuperation wird sowohl kinetische, als potentielle Energie zurückgewonnen, allerdings eben nur zu 80%, siehe Wirkungsgrad. Bei gleichmäßigen Fahrt ohne nennenswerte Rekuperation fahre ich also effizienter, da keine Rekuverluste.
Je mehr Masse, umso mehr kinetische und potentielle Energie "speichert" mein Auto. Da die Masse linear sowohl in die Berechnung der kinetischen, als auch potentiellen Energie eingeht, ist der Zusammenhang hier linear, kurz ein doppelt so schweres Auto "speichert" doppelt so viel kin/pot Energie. Allerdings muss ich diese Energie zunächst einmal aufbringen, wobei wieder ca. 20% Verluste auftreten (Akku, Umrichter, Motor).

Beispielrechnung:
1000kg auf 1000m Höhe bringen: 1000kg*9,81*1000 = 10 MJ = 2,7 kWh (grob gerundet)
2000kg auf 1000m Höhe bringen: 2000kg*9,81*1000 = 20 MJ = 5,4 kWh (grob gerundet)

Auf Grund der Verluste muss ich aber bei 1000kg tatsächlich 2,7kWh/0,8 = 3,4 kWh aufbringen, bei 2000kg entsprechend 6,7 kWh.
Bei 1000kg kann ich von den 2,7kWh potentieller Energie nur 80% rekuperieren, also 2,2 kWh. Bei 2000kg sind es entsprechend 4,3 kWh.

Fazit: Bei 1000kg verliere ich 1,2 kWh, bei 2000kg sind es 2,4 kWh, also exakt das Doppelte (was natürlich keine Überraschung ist, da alle Gleichungen linear sind ;)).

Die Rechnung gilt natürlich genau so auch für die kinetische Energie.

Das die Masse keinen Einfluss auf die Effizienz eines Elektroautos hat, gilt also nur in einer idealen Welt ohne Verluste. Klar, je effizienter die Kette Motor/Generator-Umrichter-Akku, desto geringer der Unterschied in kWh, da es aber immer Verluste geben wird, wird ein doppelt so schweres Auto immer auch die doppelten Verluste haben. An der Physik kommen wir leider nicht vorbei.

Außen vor bleibt bei dieser Betrachtung der Einfluss des Gewichtes auf den Rollwiderstand, ich denke hierzu gibt es bereits genug Ergüsse im www
von Gestern
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Re: Rekuperation - das unbekannte Wesen?

Beitrag von von Gestern »

newbie hat geschrieben:Ich hab die Diskussion im "Endlich ein vernünftiges Auto"-Fred interessiert verfolgt, aber jetzt muss ich mich doch einmal einmischen.

Die Behauptung von Opel "80% werden rekuperiert" bezieht sich alleine auf den Wirkungsgrad der Rekuperation, die 20 % Verluste teilen sich auf Generator, Umrichter und Akku, im Folgenden kurz Rekuverluste genannt.
Klar ist, durch Rekuperation wird sowohl kinetische, als potentielle Energie zurückgewonnen, allerdings eben nur zu 80%, siehe Wirkungsgrad....
Ganz genau! Das sollten alle (besonders Auto-Motor-Sport-Journalisten) mal verinnerlichen!
Die "nur 80 %" Rekuperationswirkungsgrad scheinen also real zu sein. Bei Bergfahrten kann man dies manchmal selbst nachmessen, wenn man die Chance hat, bei relativ konstanter niedriger Geschwindigkeit eine größere Höhendifferenz zu erklimmen und die gleiche Strecke wieder herunter zu fahren. Man muss dann nur den normalen Verbrauch über der gleichen Streckenlänge (in der Horizontalen) abziehen (dadurch näherungsweise Eliminierung von Roll- und Luftwiderstand!).
Und jetzt kommt der Grund meines Engagements: viele meinen, das Auto müsste möglichst leicht sein und die schweren Batterien seien ein Problem :shock: . In erster Näherung relativ falsch! Denn eine Gewichtserhöhung beim E-Auto um z.B. 200 kg entspricht nur 40 kg bei einem Verbrenner! Und wer regt sich bei einem Verbrenner-Luxusauto schon auf, wenn seine Extrawürste ein Mehrgewicht von 40 kg ergeben? Keiner. Aber über schwere Batterien wird viel diskutiert. :evil:
Ich habe nichts dagegen, wenn BMW für den i3 alles Mögliche tat um das Gewicht zu reduzieren (Carbon-Karosserie), aber das hat wenig mit der Sparsamkeit zu tun, sondern mehr mit der Sportlichkeit (Beschleunigung). Die Sparsamkeit kommt eher von den "Teerschneidern" des i3 (wer Breitreifen mag, ist selber schuld).
Also: wenn ein E-Auto wegen dickerer Batterien 200 kg schwerer ist, sollte sich der Fahrer mehr über den besseren Fahrkomfort freuen als sich über den Mehrverbrauch (nur entsprechend 40 kg!) zu ärgern :!:

Wenn ich da falsch liegen sollte, bitte ich newbie um eine Korrektur :)
Ansonsten weiterhin viel Spaß und Fahrkomfort!
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Re: Rekuperation - das unbekannte Wesen?

Beitrag von von Gestern »

von Gestern hat geschrieben: ... Von der potentiellen Energie (Höhenenergie) von 5,65 kWh konnte ich also 63 % wieder zurtückgewinnen...
...außerdem war die Straße so steil, dass ich manchmal die Scheibenbremse brauchte.

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Auflösung des Rätsels:
Bei seiner Großglockner-Berechnung hatte er vergessen die doppelte Entfernung zu berücksichtigen (Auf- und Abfahrt!). Die anderen Ungenauigkeiten (Schätzwerte) sind da nicht so wesentlich...Es ergibt sich also ein wesentlich höherer Wirkungsgrad der Rekuperation als 63 % :)
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Re: Rekuperation - das unbekannte Wesen?

Beitrag von he2lmuth »

L.G. Hellmuth

Es ist keinesfalls ausreichend lediglich keine Überlegungen anstellen zu können, man muss auch unfähig sein diese mitzuteilen.
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Re: Rekuperation - das unbekannte Wesen?

Beitrag von he2lmuth »

L.G. Hellmuth

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Re: Rekuperation - das unbekannte Wesen?

Beitrag von von Gestern »

Besten Dank für die erfolgreiche Suche!
Herr Majewski hat's zwar richtig beschrieben und erklärt, aber bei den Diskussionsbeiträgen ist doch wieder Schrott dabei.
Allerdings ist das Beispiel mit "Abbremsen aus 120 km/h" nicht sehr glücklich gewählt, denn zunächst bremst da die Luft gewaltig mit; das kann man nicht nachtesten. Da ist die Höhenarbeit besser geeignet (konstante niedrige Geschwindigkeit).
Die ca. 80 % darf man glauben, mit 70 % kann man rechnen, auch bei anderen E-Autos :D
Ebenfalls ein schönes Wochenende!
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Re: Rekuperation - das unbekannte Wesen?

Beitrag von he2lmuth »

Ich bin in mehreren Foren (Auto, alternative Antriebe, Ampera, Videotechnik, Videonachbearbeitung) unterwegs, aber keines kommt ohne Schrott aus :)
L.G. Hellmuth

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