Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

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Teeernte
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von Teeernte »

Skeptiker hat geschrieben:(23 Oct 2020, 13:21)

Grundsätzlich kann die Achse des Schwungrades nur vertikal verlaufen. Alles andere hätte, so wie du es beschreibst, direkten und inakzeptablen Einfluss auf die Fahrdynamik.

Was das Gieren des Fahrzeuges angeht, so könnte der Schwungradspeicher wie ein Stabilisator wirken - er ist ja quasi ein riesen Gyroskop.
Man könnte kardanisch aufhängen - und über eine flexible Leitung speisen.
Obs zu kalt, zu warm, zu trocken oder zu nass ist:.... Es immer der >>menschgemachte<< Klimawandel. :D
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von franzmannzini »

Hat denn jemand schon mal ausgerechnet, welches Gewicht dieses Schwungrad haben müßte?
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Papaloooo
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von Papaloooo »

franzmannzini hat geschrieben:(23 Oct 2020, 16:40)

Hat denn jemand schon mal ausgerechnet, welches Gewicht dieses Schwungrad haben müßte?
Das Drehmoment errechnet sich immer aus Gewicht und Umdrehungsgeschwindigkeit.
Es ist also die Frage, bis zu welcher Umdrehungsgeschwindigkeit ist es noch sinnvoll,
das Schwungrad zu drehen.
Und dann ist es auch eine Frage für das Gewicht des Autos:
ist das Auto ein SUV, dann braucht es ein viel höheres Drehmoment,
als wenn es sich um einen Mini handelt.
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H2O
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von H2O »

Es sei denn man baut es aus zwei gegenläufig rotierenden Scheiben auf.
Da werden irrwitzige Kreiselkräfte gegeneinander wirken, wenn ein solches Fahrzeug eine Kurvenfahrt abarbeitet.

Ich erinnere mich an Kreiselkompasse, die sich in Richtung Drehachse der Erde ausrichten. Unter Tage wohl der Richtungsgeber im Markscheidewesen. Spannendes Thema... da muß ich jetzt einmal in Wiki nachstöbern zur Auffrischung!
https://wissenstexte.de/physik/kreiselkompass.htm

Und vor 60 Jahren die Sensation des Laserkreisels zum Nachweis von Winkeländerungen. Da werden Erinnerungen wach! :)
https://de.wikipedia.org/wiki/Laserkreisel

Wozu doch Diskussionen über Autos mit Verbrennungsmotoren und Schwungradspeicher taugen! :D :D :thumbup:
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von Papaloooo »

H2O hat geschrieben:(23 Oct 2020, 18:17)

Da werden irrwitzige Kreiselkräfte gegeneinander wirken, wenn ein solches Fahrzeug eine Kurvenfahrt abarbeitet.

Ich erinnere mich an Kreiselkompasse, die sich in Richtung Drehachse der Erde ausrichten. Unter Tage wohl der Richtungsgeber im Markscheidewesen. Spannendes Thema... da muß ich jetzt einmal in Wiki nachstöbern zur Auffrischung!
https://wissenstexte.de/physik/kreiselkompass.htm

Und vor 60 Jahren die Sensation des Laserkreisels zum Nachweis von Winkeländerungen. Da werden Erinnerungen wach! :)
https://de.wikipedia.org/wiki/Laserkreisel

Wozu doch Diskussionen über Autos mit Verbrennungsmotoren und Schwungradspeicher taugen! :D :D :thumbup:
Wie Skeptiker ja schon richtig gesagt hatte,
dürften die Achsen der Schwungscheiben nur vertikal angeordnet sein.

Aber ja, aus dem Grunde wegen der, aus den Fliehkräften gewonnenen Massenzuwachs,
und aus dem daraus resultierenden zusätzlichen Trägheitsmoment halte ich das für unpraktikabel.

Bei einem Hybrid-Fahrzeug könnte man mit einem Kondensator mit extrem hoher Kapazität (etliche Farad)
die Energie recht schnell abspeichern und diese Energie schnell wieder freigeben.
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von H2O »

Papaloooo hat geschrieben:(24 Oct 2020, 07:03)

Wie Skeptiker ja schon richtig gesagt hatte,
dürften die Achsen der Schwungscheiben nur vertikal angeordnet sein.
Stellen Sie sich das Fahrverhalten auf einer Buckelpiste einmal vor. Etwa auf dem dänischen Landrücken....
Aber ja, aus dem Grunde wegen der, aus den Fliehkräften gewonnenen Massenzuwachs,
und aus dem daraus resultierenden zusätzlichen Trägheitsmoment halte ich das für unpraktikabel.

Bei einem Hybrid-Fahrzeug könnte man mit einem Kondensator mit extrem hoher Kapazität (etliche Farad)
die Energie recht schnell abspeichern und diese Energie schnell wieder freigeben.
Diese Technik setzt Toyota doch ein, wenn es über Land auf Strecke geht. Die Dauerlast trägt der Verbrenner in einem besonders sparsamen Betriebszustand, und wenn es ans Beschleunigen oder Klettern geht, dann schaltet sich automatisch die Batterie dazu. Betrachten wir die Batterie doch eben auch als riesigen Kondensator... ;)

Damit das niemand in den falschen Hals bekommt: Im Stadtverkehr versucht dieser Hybrid ganz ohne Verbrennungsmotor aus zu kommen. Dazu wurde eine elektrische Nachlademöglichkeit geschaffen... für Kohlestrom, aber immerhin.
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von Papaloooo »

H2O hat geschrieben:(24 Oct 2020, 07:59)

Stellen Sie sich das Fahrverhalten auf einer Buckelpiste einmal vor. Etwa auf dem dänischen Landrücken....
Ja, wenn man oben auf einer Kuppe scharf abbremst,
dann geht es ein Stück weit horizontal durch die Luft weiter,
bis das Auto dann ein Stück weiter vorn im Parabelflug auf die Straße schlägt.
Nicht praktikabel!
H2O hat geschrieben:(24 Oct 2020, 07:59)Diese Technik setzt Toyota doch ein, wenn es über Land auf Strecke geht. Die Dauerlast trägt der Verbrenner in einem besonders sparsamen Betriebszustand, und wenn es ans Beschleunigen oder Klettern geht, dann schaltet sich automatisch die Batterie dazu. Betrachten wir die Batterie doch eben auch als riesigen Kondensator... ;)

Damit das niemand in den falschen Hals bekommt: Im Stadtverkehr versucht dieser Hybrid ganz ohne Verbrennungsmotor aus zu kommen. Dazu wurde eine elektrische Nachlademöglichkeit geschaffen... für Kohlestrom, aber immerhin.
Wusste ich nicht,
ist aber ein toller Ansatz.
Kondensatoren von ausreichender Kapazität können wesentlich schneller Energie aufnehmen und abgeben,
als es Akkus tun könnten, haben aber eine geringere Energiedichte.

Vielleicht werden in naher Zukunft beide Vorteile miteinander kombiniert.
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von Skeptiker »

Papaloooo hat geschrieben:(24 Oct 2020, 07:03)
Wie Skeptiker ja schon richtig gesagt hatte,
dürften die Achsen der Schwungscheiben nur vertikal angeordnet sein.
...
Der Hinweis von Teeernte ist aber zu beachten. Wenn der Speicher kardanisch aufgehängt ist, dann ist er von der Fahrdynamik entkoppelt, weil er keine Momente mehr auf das Fahrzeug ausüben kann.

Trotzdem bleibt die große Masse natürlich ein Problem.
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von H2O »

Papaloooo hat geschrieben:(24 Oct 2020, 08:17)

Ja, wenn man oben auf einer Kuppe scharf abbremst,
dann geht es ein Stück weit horizontal durch die Luft weiter,
bis das Auto dann ein Stück weiter vorn im Parabelflug auf die Straße schlägt.
Nicht praktikabel!


Wusste ich nicht,
ist aber ein toller Ansatz.
Kondensatoren von ausreichender Kapazität können wesentlich schneller Energie aufnehmen und abgeben,
als es Akkus tun könnten, haben aber eine geringere Energiedichte.


Vielleicht werden in naher Zukunft beide Vorteile miteinander kombiniert.
Das ist schon wahr; der Pferdefuß ist aber die Energiedichte und die elektrische Feldstärke. Als ich mich noch mit HW befaßt habe, waren kommerzielle Elektrolythkondensatoren in der Größenordnung von 10 mF = 10.000 µF das höchste der Gefühle. Und die Umgebungstemperatur des Kondensators sollte zwischen -40 °C und +70 °C liegen. Im Automobilbau ist die obere Temperaturgrenze besonders kritisch.

Die gespeicherte Ladung Q wird in Ampèresekunden A * s beschrieben, die der Kondensator je Spannungssprung aufnehmen kann:

1 F = 1 A*s/V ; mit 1 V / 1 V erweitet = W*s/V²
also 10.000 µF * 60 * 60 = 36 Ws lassen sich in diesem Kondensator speichern.

Natürlich könnte man einige -zig Kondensatoren parallel schalten. Um also in die Größenordnung von kWh zu kommen... also, da wird der Einsatz von Kondensatoren albern.

Der Einsatz scheitert an den technischen Abmessungen. Nur zur Abschätzung: Eine Antriebsbatterie für einen reinen Stromer liegt bei etwa 60 kWh. In einem Hybridantrieb werden das immer noch 5 kWh Energiespeicherung sein.
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von Papaloooo »

Skeptiker hat geschrieben:(24 Oct 2020, 09:08)

Der Hinweis von Teeernte ist aber zu beachten. Wenn der Speicher kardanisch aufgehängt ist, dann ist er von der Fahrdynamik entkoppelt, weil er keine Momente mehr auf das Fahrzeug ausüben kann.

Trotzdem bleibt die große Masse natürlich ein Problem.
Stimmt, aber dann braucht man dadurch,
dass das ja drei Freiheitsgrade hat für die Kraftübertragung drei Karndanwellen (also Kardan-Gelenke)
welche entweder sich sehr schnell drehen, oder sehr viel Kraft übertragen können,
mit zugleich möglichst wenig Verschleiß.
Das bringt die Sache an den Rand des noch machbaren (oder weit darüber hinaus),
wenn es dann noch ein nennenswertes Drehmoment ausüben sollte.
Es geht ja um mehr als eine Tonne Masse,
wenn ein Auto in fünf Sekunden um mehre, Dutzend km/h herunter bremst,
ist das eine ordentliche Energie!
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von H2O »

Skeptiker hat geschrieben:(24 Oct 2020, 09:08)

Der Hinweis von Teeernte ist aber zu beachten. Wenn der Speicher kardanisch aufgehängt ist, dann ist er von der Fahrdynamik entkoppelt, weil er keine Momente mehr auf das Fahrzeug ausüben kann.

Trotzdem bleibt die große Masse natürlich ein Problem.
Die Schwungmasse müßte dann idealerweise ein elektrischer Generator sein, der in einem 3-D-Käfig werkelt und elektrische Leistung für den Antriebsmotor über Schleifringe abgibt. Irgendwie muß die Leistung/Energie den Käfig ja verlassen.
Skeptiker

Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von Skeptiker »

H2O hat geschrieben:(24 Oct 2020, 09:32)
Die Schwungmasse müßte dann idealerweise ein elektrischer Generator sein, der in einem 3-D-Käfig werkelt und elektrische Leistung für den Antriebsmotor über Schleifringe abgibt. Irgendwie muß die Leistung/Energie den Käfig ja verlassen.
Ich bin bei den e-Motoren nicht so bewandert, aber Schleifkontakte würden bei dem Konzept, welches auf extreme Reibungsarmut aufbaut, wohl das falsche Mittel sein. Das muss über Magnetfelder passieren.

Die Schwungmasse ist sozusagen der Anker in der Mitte, aufgebaut als Kugel. Drum herum die Magneten für die Lagerung der Kugel. Durch entsprechende Wicklungen außen herum müsste der Anker entweder in der Rotation beschleunigt, oder aber durch Induktion gebremst werden. So meine naive Sicht als Maschinenbauer.

Das ganze Konzept würde in einem Fahrzeug aber immer nur als Zwischenspeicher sinnvoll sein, weil es bei der Speicherung Umwandlung von Rotationsenergie in eine lineare Bewegung (der selben Masse) Grenzen gibt. Kann man ja für eine bestimmte Form und Masse ausrechnen, aber es ist eine Illusion einen kleinen Ball aufzuladen und damit durch Deutschland zu fahren. Das ist also kein "Tank", sondern eher eine "Feder" mit der man eine ständige Umwandlung der Bewegungsenergie des Fahrzeuges vornimmt.

Dann müsste man sich automatisch fragen, "Warum so und nicht anders?". Immerhin braucht es einen triftigen Grund, sich eine so große Masse an Bord zu holen.
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von H2O »

Skeptiker hat geschrieben:(24 Oct 2020, 10:19)

Ich bin bei den e-Motoren nicht so bewandert, aber Schleifkontakte würden bei dem Konzept, welches auf extreme Reibungsarmut aufbaut, wohl das falsche Mittel sein. Das muss über Magnetfelder passieren.

Die Schwungmasse ist sozusagen der Anker in der Mitte, aufgebaut als Kugel. Drum herum die Magneten für die Lagerung der Kugel. Durch entsprechende Wicklungen außen herum müsste der Anker entweder in der Rotation beschleunigt, oder aber durch Induktion gebremst werden. So meine naive Sicht als Maschinenbauer.

Das ganze Konzept würde in einem Fahrzeug aber immer nur als Zwischenspeicher sinnvoll sein, weil es bei der Speicherung Umwandlung von Rotationsenergie in eine lineare Bewegung (der selben Masse) Grenzen gibt. Kann man ja für eine bestimmte Form und Masse ausrechnen, aber es ist eine Illusion einen kleinen Ball aufzuladen und damit durch Deutschland zu fahren. Das ist also kein "Tank", sondern eher eine "Feder" mit der man eine ständige Umwandlung der Bewegungsenergie des Fahrzeuges vornimmt.

Dann müsste man sich automatisch fragen, "Warum so und nicht anders?". Immerhin braucht es einen triftigen Grund, sich eine so große Masse an Bord zu holen.
Schon richtig, daß Schleifringe oder gar Kollektoren für Gleichstrom eine üble Bilanz mit sich bringen. Aber magnetische Felder verlustarm von A nach B zu führen, etwa wie bei einem Trafo mit Schnittbandkern, das ist auch nicht so einfach. Ich vermute, daß Sie an Ihr Smartphone denken, das doch über ein Magnetfeld nachgeladen wird. Jetzt geht es aber um ganz beträchtliche Energiemengen und möglichst geringe Verluste an den Schnittstellen... kleinstmögliche Luftspalte im magnetischen Leiter, und das unter Drehbewegung.
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von Kamikaze »

Papaloooo hat geschrieben:(24 Oct 2020, 08:17)
Kondensatoren von ausreichender Kapazität können wesentlich schneller Energie aufnehmen und abgeben,
als es Akkus tun könnten, haben aber eine geringere Energiedichte.

Vielleicht werden in naher Zukunft beide Vorteile miteinander kombiniert.
Es ist zwar richtig, dass Kondensatoren bei gleichem Energiegehalt diese Energie wesentlich schneller aus- und Einspeichern könnnen, als chemische Batterien - allerdings wird dieser "Vorteil" schnell obsolet, wenn man sich mal ansieht, wie leistungsfähig die Akkus in modernen E-Autos sind.
Üblicherweise kann ein Traktions-Akkusystem mit dem gleichen Strom be- und entladen werden.
Im Fall des Tesla Model X sind das über 300kW Leistung, die der Akku abgeben oder eben aufnehmen kann. Diese Leistung müssen die Reifen erst mal übertragen bekommen. (-> So lange es keine Vollbremsung ist, schafft das Akkusystem die Bremsung zumindest theoretisch allein, und sobald das ABS anspricht ist es eh aus mit Rekuperation - dann gehts nur noch mechanisch.)
Angesichts der Tatsache, dass es ganz ohne Reibungsbremse nicht funktionieren kann (Rekuperation funktioniert bloß bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit - danach kann nur noch mechanisch gebremst werden, weil die Ladespannung, die der Motor erzeugt zu gering wird), stellt sich die Frage, ob man für diese "paar kWh" das zusätzliche Gewicht der Kondensatoren mit schleppen will, das ja wiederum auch Energie kostet beim Beschleunigen und Rollen.
Aktuell sehe ich in der Leistungsfähigkeit der Akkus allenfalls einen sehr weiten "Flaschenhals", was die möglichst effiziente Energienutzung angeht. Akkusysteme in den Größen, die in E-Autos verbaut sind sind auch ohne Kondensator-Unterstützung in der Lage mit großen Leistungen und Energiemengen um zu gehen.
Als es die Litium-Akkutechnik noch nicht gab und Blei der Stand der Technik auf diesem Gebiet war, da hatten sowohl Schwungrad-Antriebe, als auch Superkondensatoren ihre Daseinsberechtigung, um die geringe Leistungsfähigkeit der Akkus zu unterstützen bzw. zu substituieren. Heute sehe ich diesen Bedarf nicht mehr.
Schwungradspeicher brauchen zwar keine seltenen Erden (soweit ich weiß), aber der Energieverlust durch mechanische Reibung ist im Vergleich zur Effizienz anderer Technik einfach unterirdisch. Dazu kommt, dass ja immer wieder beschworen wird, die EE seien kaum in der lage den Strommarkt komplett zu übernehmen - gleichzeitig würde mit solcher Technik extrem viel Energie ungenutzt "vernichtet". Wie geht das zusammen? Energie muss EFFIZIENT genutzt werden, und dazu taugen Schwungradspeicher (insbesondere mit 25%+ Selbstentladung pro Tag) nicht.
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von Papaloooo »

Kamikaze hat geschrieben:(24 Oct 2020, 15:51)

Es ist zwar richtig, dass Kondensatoren bei gleichem Energiegehalt diese Energie wesentlich schneller aus- und Einspeichern könnnen, als chemische Batterien - allerdings wird dieser "Vorteil" schnell obsolet, wenn man sich mal ansieht, wie leistungsfähig die Akkus in modernen E-Autos sind.
Üblicherweise kann ein Traktions-Akkusystem mit dem gleichen Strom be- und entladen werden.
Im Fall des Tesla Model X sind das über 300kW Leistung, die der Akku abgeben oder eben aufnehmen kann. Diese Leistung müssen die Reifen erst mal übertragen bekommen. (-> So lange es keine Vollbremsung ist, schafft das Akkusystem die Bremsung zumindest theoretisch allein, und sobald das ABS anspricht ist es eh aus mit Rekuperation - dann gehts nur noch mechanisch.)
Angesichts der Tatsache, dass es ganz ohne Reibungsbremse nicht funktionieren kann (Rekuperation funktioniert bloß bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit - danach kann nur noch mechanisch gebremst werden, weil die Ladespannung, die der Motor erzeugt zu gering wird), stellt sich die Frage, ob man für diese "paar kWh" das zusätzliche Gewicht der Kondensatoren mit schleppen will, das ja wiederum auch Energie kostet beim Beschleunigen und Rollen.
Aktuell sehe ich in der Leistungsfähigkeit der Akkus allenfalls einen sehr weiten "Flaschenhals", was die möglichst effiziente Energienutzung angeht. Akkusysteme in den Größen, die in E-Autos verbaut sind sind auch ohne Kondensator-Unterstützung in der Lage mit großen Leistungen und Energiemengen um zu gehen.
Als es die Litium-Akkutechnik noch nicht gab und Blei der Stand der Technik auf diesem Gebiet war, da hatten sowohl Schwungrad-Antriebe, als auch Superkondensatoren ihre Daseinsberechtigung, um die geringe Leistungsfähigkeit der Akkus zu unterstützen bzw. zu substituieren. Heute sehe ich diesen Bedarf nicht mehr.
Schwungradspeicher brauchen zwar keine seltenen Erden (soweit ich weiß), aber der Energieverlust durch mechanische Reibung ist im Vergleich zur Effizienz anderer Technik einfach unterirdisch. Dazu kommt, dass ja immer wieder beschworen wird, die EE seien kaum in der lage den Strommarkt komplett zu übernehmen - gleichzeitig würde mit solcher Technik extrem viel Energie ungenutzt "vernichtet". Wie geht das zusammen? Energie muss EFFIZIENT genutzt werden, und dazu taugen Schwungradspeicher (insbesondere mit 25%+ Selbstentladung pro Tag) nicht.
Dass das mit dem Schwungradspeicher eine Schnapsidee war, darin sind wir uns einig.
Da es hier um Verbrennungsmotoren geht, gehe ich mehr auf dem Hybrid ein.
Aber die Ladung eines Akkus beim Auto ist das A und O für die Lebensdauer des Akkus.
Und der Akku ist das fragilste Bauteil beim E-Antrieb, ja selbst noch beim Hybrid-Antrieb.
Hohe Ladeströme sind zwar möglich, aber sie kosten der Batterie genau so Lebensdauer,
wie hohe Beschleunigungen bei starker Entladung.
Wenn man also Geld sparen will, oder Umwelt schonen will,
dann sind weder starke Ladungen noch Entladungen der Batterie angesagt.
Man muss ja nicht von 0 auf 100 in 5 Sekunden.
Und richtig, von 100 auf 0 in Notfällen verlässt man sich dann auch nicht mehr auf die magnetische Bremskraft.
Die "Scharchladung" über Nacht in der Garage oder auf den Stellplatz ist am akkuschonendsten.
Kann man den Strom bei schneller Ladung (Bremsen) und schnellem Entladen (Anfahren)
aber statt im Akku in einem Leistungskondensator speichern,
dann hat man länger was von der Autobatterie.
Und deren hohe Lebensdauer ist essenziell für die Lukrativität eines E-Autos oder Hybrid-Fahrzeuges
in ökonomischer und ökologischer Hinsicht.
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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von Kamikaze »

Papaloooo hat geschrieben:(25 Oct 2020, 06:41)

Und der Akku ist das fragilste Bauteil beim E-Antrieb, ja selbst noch beim Hybrid-Antrieb.
Hohe Ladeströme sind zwar möglich, aber sie kosten der Batterie genau so Lebensdauer,
wie hohe Beschleunigungen bei starker Entladung.
Tesla hat auf dem letzten "Battery Day" ihre "Million Mile Battery" vorgestellt.
Der chinesische Batteriehersteller Contemporary Amperex Technology Ltd. (CATL) (aktuell einer der größten Hersteller am Markt) hat schon vor einiger Zeit angekündigt, dass sie "bereit sind eine "Million Mile Battery"-Produktion auf zu bauen.
Eine Million Meilen entspricht ca. 1,6Mio km.
Angenommen, diese Batterien halten im Realbetrieb "nur" 1Mio km, wäre das immer noch weit außerhalb der Haltbarkeit des restlichen Autos.
Insofern sehe ich hier allenfalls in den nächsten paar Jahren überhaupt noch Bedarf in diese Richtung.
Dazu kommt (wie weiter oben von H2O schon festgestellt) das Problem des extrem hohen Leistungsgewichts von (Super-)Kondensatoren. Da Gewicht eine der kritischen Größen beim Bau effizienter Fortbewegungsmittel ist, ist dieser Nachteil leider nicht ganz unerheblich.
Dazu kommt die charakteristische (Ent-)Ladespannungskurve von Kondensatoren. Diese können leider kein stabiles Spannungsniveau bereitstellen, sondern fallen in der Spannung sehr schnell ab, bei Entladung und die Spannung steigt entsprechend schnell und annähernd linear bei Ladung. Das macht das Handling sehr kompliziert, da die gesamte Regel-Elektronik idR. auf ein stabiles Spannungsniveau angewiesen ist. Chemische Batterien verlieren mit zunehmender Entladung zwar auch an Spannung, aber eben nur in einem sehr begrenzten (und damit handhabbaren) Bereich. (z.B. Li-Ion-Zelle voll: ~4,2V, leer: ~3,7V, und diese Technik ist im Automotive-Sektor im Prinzip bereits veraltet. LiFePo4 z.B. schwankt noch weniger)
Dazu kommt, dass man Batteriezellen in Reihe schalten kann und sich so der Energiegehalt der Zellen addiert.
Schaltet man hingegen Kondensatoren (die ja auch nur bis zu bestimmten Spannungen belastet werden dürfen) in Reihe verhält sich die Energie im Faktor 1/C.
Was das für den Einsatz als Energieträger in Gefährten bedeutet lässt sich damit wohl etwa erahnen.
Kurz und gut: Kondensatoren sind absolut sinnvoll um Spannungsspitzen ab zu federn und so Batterien oder Netzteile zu entlasten (Pufferfunktion). Das wird aber bei zunehmender Leistung immer schwieriger aufwändiger und vor allem schwerer. Daher sind Superkondensatoren (>= 1Farad) im Automotive-Sektor kaum zu finden und finden allenfalls bei großen Hifi-Installationen Verwendung, um dort die Extremen Kurzzeitleistungen (mehrere kW über <=1/10sek) der Komponenten ab zu puffern und die Batterie zu schonen. Für den Fahrbetrieb machen solche Kondensatoren nur sehr sehr bedingt Sinn.

Lesetipp zur Million Mile Battery: https://www.latimes.com/business/story/ ... t-is-known
Energiewende: https://graslutscher.de/how-to-energiew ... herkommen/
PV-Forum: https://www.photovoltaikforum.com/

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Re: Auto mit Verbrennungsmotor und Schwungradspeicher

Beitrag von Papaloooo »

Kamikaze hat geschrieben:(26 Oct 2020, 08:56)

Tesla hat auf dem letzten "Battery Day" ihre "Million Mile Battery" vorgestellt.
Der chinesische Batteriehersteller Contemporary Amperex Technology Ltd. (CATL) (aktuell einer der größten Hersteller am Markt) hat schon vor einiger Zeit angekündigt, dass sie "bereit sind eine "Million Mile Battery"-Produktion auf zu bauen.
Eine Million Meilen entspricht ca. 1,6Mio km.
Angenommen, diese Batterien halten im Realbetrieb "nur" 1Mio km, wäre das immer noch weit außerhalb der Haltbarkeit des restlichen Autos.
Insofern sehe ich hier allenfalls in den nächsten paar Jahren überhaupt noch Bedarf in diese Richtung.
Dazu kommt (wie weiter oben von H2O schon festgestellt) das Problem des extrem hohen Leistungsgewichts von (Super-)Kondensatoren. Da Gewicht eine der kritischen Größen beim Bau effizienter Fortbewegungsmittel ist, ist dieser Nachteil leider nicht ganz unerheblich.
Dazu kommt die charakteristische (Ent-)Ladespannungskurve von Kondensatoren. Diese können leider kein stabiles Spannungsniveau bereitstellen, sondern fallen in der Spannung sehr schnell ab, bei Entladung und die Spannung steigt entsprechend schnell und annähernd linear bei Ladung. Das macht das Handling sehr kompliziert, da die gesamte Regel-Elektronik idR. auf ein stabiles Spannungsniveau angewiesen ist. Chemische Batterien verlieren mit zunehmender Entladung zwar auch an Spannung, aber eben nur in einem sehr begrenzten (und damit handhabbaren) Bereich. (z.B. Li-Ion-Zelle voll: ~4,2V, leer: ~3,7V, und diese Technik ist im Automotive-Sektor im Prinzip bereits veraltet. LiFePo4 z.B. schwankt noch weniger)
Dazu kommt, dass man Batteriezellen in Reihe schalten kann und sich so der Energiegehalt der Zellen addiert.
Schaltet man hingegen Kondensatoren (die ja auch nur bis zu bestimmten Spannungen belastet werden dürfen) in Reihe verhält sich die Energie im Faktor 1/C.
Was das für den Einsatz als Energieträger in Gefährten bedeutet lässt sich damit wohl etwa erahnen.
Kurz und gut: Kondensatoren sind absolut sinnvoll um Spannungsspitzen ab zu federn und so Batterien oder Netzteile zu entlasten (Pufferfunktion). Das wird aber bei zunehmender Leistung immer schwieriger aufwändiger und vor allem schwerer. Daher sind Superkondensatoren (>= 1Farad) im Automotive-Sektor kaum zu finden und finden allenfalls bei großen Hifi-Installationen Verwendung, um dort die Extremen Kurzzeitleistungen (mehrere kW über <=1/10sek) der Komponenten ab zu puffern und die Batterie zu schonen. Für den Fahrbetrieb machen solche Kondensatoren nur sehr sehr bedingt Sinn.

Lesetipp zur Million Mile Battery: https://www.latimes.com/business/story/ ... t-is-known
Wünschen wir Herrn Musk,
Dass er mit den 1 600 000 km Recht behalten wird.
Er neigt dazu, zu sehr nach den Sternen zu greifen!
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