Von Michael Limburg
Tesla, Toyota und viele andere verkünden jetzt, dass mit der neuen Batterietechnik auf Aluminium und Graphenbasis, viele Probleme, welche die Lithiumbasis bisheriger Batterien belastet hätten, nunmehr gelöst sein. Unter anderem auch die, dass die Laufleistung von 1000 km oder sogar mehr pro Ladung nun erreicht wurde, und dass man mit dieser Batterie, sie nun auch noch in 5 Minuten geladen bekäme und damit der weiten E-Mobil Verbreitung keine Grenzen mehr gesetzt wären. Allerdings sagt bspw. der Toyota Chef, dass hierfür die Infrastruktur pro „Tankstelle“ ausgebaut werden müsste, weil bei dafür nun mal wassergekühlten Kabel zum Einsatz kämen. Die Ladespannung beziffert er auf 800 V. Vermutlich meint er Gleichspannung.
https://www.youtube.com/watch?v=WSTWn-F7Vj8
und
Tesla
https://www.youtube.com/watch?v=5Fih1l0Ztiw
oder
Theorie und Praxis
Nun ist diese Verkündung eine Sache, und die Praxis eine ganz andere. Daher ist es ratsam – ohne sich zunächst um die Batterie zu kümmern – sich zuerst mal die übertragene Ladeleistung anzuschauen. Denn auch hier gilt zuallererst die Physik, in diesem Fall die der E-Technik.
Schauen wir uns zunächst mal die übertragen Leistung – die dann in Arbeit umgewandelt werden kann – an.
Auch hier ist Künstliche Intelligenz sehr hilfreich. In diesem Fall wurde mal wieder Grok befragt. Doch zuvor muss man wissen, dass bespw. beim Diesel die gesamte Energie für Fahren und Umgebung zwar im Tank gespeichert werden wird, aber dieser Energie mit Hilfe des Luftsauerstoffes im Verhältnis 3,4 : 1 (bezogen auf das Kilo) freigesetzt wird. So haben 55 l Diesel rd 540 kWh, passt gern in einen Tank eines Mittelklassewagens, von denen aber nur (Carnotsches Gesetz) ca. 35 – 45 % in mechanische Arbeit umgewandelt wird, und der Rest geht als Abwärme verloren. Aber immerhin sind es rd. 216 kWh (bei 40 %) die zum Vortrieb und allerlei Schnickschnak verwendet werden können.
Das muss beim E-Fahrzeug komplett in der Ladestelle zugeführt werden, einen Wirkungsgrad von ca. 95 % vorausgesetzt.
Was sagt die Physik dazu?
Also schauen wir mal, was die Physik dazu sagt.
Zunächst mal die Arbeit von rd. 220 kWh für 1000 km Reichweite. Die Leistung ist definiert als P = U x I. Dabei steht P für Leistung in Watt, U für Spannung in Volt und I für Strom in Ampere. Des weiteren soll diese Leistung in 5 Minuten zugeführt werden. 5 Minuten sind 1/12 Stunden. D.h. die Gesamtleistung ist P= Energie/Zeit, in diesen Falle also P= 220 kWh/1/12 = 220 x 12 = 2.640 kW oder in Watt 2.640.000 W. Das entspricht 2.640 MW.
Und wenn wir dann den Strom berechnen, wir erinnern uns, dass der Toyota-Chef von 800 V sprach, wie es auch der Porsche Taycan, Hyundai Ioniq oder Kia EV6 verlangen, dann sind das
2.640.000 W/800 V = 3.300 A.
Und dieser gewaltige Strom – wir erinnern uns: unsere Haussischerung ist mit 16 A abgesichert- muss über die Ladestelle und über einen schnell-lösbaren Stecker, in das E-Auto zugeführt werden. Das ist die immense Aufgabe und es ist kein Wunder, dass der Toyota-Chef von wassergekühlten Kabeln sprach, doch die gibt es auch schon jetzt, sondern er muss noch einiges mehr als Lösung anbieten, sonst geht das nicht, wie wir gleich sehen werden.
Grok schreibt dazu:
Aktuelle Elektroautos (auch mit 800-V-Architektur wie Porsche Taycan, Hyundai Ioniq oder Kia EV6) erreichen maximale Ladeleistungen von ca. 250–350 kW, was Strömen von 300–600 A entspricht.
Was sagen X-User dazu
Der X- User N. Schmid, seines Zeichens „Ingenieur für Unabhängigkeit von fossilen Importen durch EE & Elektrifizierung“ schreibt dazu, dass man heute nur 60 kWh benötige, hat aber dann vergessen, dazu zu schreiben, dass man – und auch das nur nominell- nur 400 km damit fahren würde. Wir aber reden von 1000 km oder mehr.
Doch zurück zu den 3.300 A, die ohne einen Lichtbogen zu erzeugen, an den Verbraucher, die Batterie des E-Mobils angeschlossen werden. Und das sollte unter einer Minute geschehen, denke ich mal, dann die Spannung von 800 V angelegt wird, ungefährlich wie umkompliziert für den Bediener und die darum liegende Umgebung, sommers wie winters, bei Tag und bei Nacht, und auch dann noch sicher, wenn viele Jahre vergangen sind, und dann mögen 3.300 A auch fließen. Für dann nur noch 4 Minuten, was den Strom weiter erhöht, oder die maximale Ladung um rd. ein Fünftel verringert.
Schütze sind dafür geeignet, oder?
Nun gibt es speziell für diese Zwecke nur Schütze, die bis 1000 A schalten können. Manche davon wurden speziell für die E-Mobilität entwickelt. Für höhere Strome schreibt Grok
Ein solches Szenario mit 3 MW Leistung und 3750 A ist derzeit technisch nicht machbar für Pkw – es erfordert extrem dicke, gekühlte Kabel und ist eher für Megawatt-Ladesysteme (MCS) bei Lkw vorgesehen (bis ca. 3000–3750 A bei höherer Spannung). In der Praxis sinkt die Ladeleistung zudem mit steigendem Ladezustand der Batterie.
Und zu höheren Strömen schreibt Grok
Hochstrom-DC-Schütze für 800 V und ≥4000 A
Bei 800 V DC und Strömen von 4000 A oder mehr (das entspricht ≥3,2 MW Leistung) gibt es keine standardmäßigen elektromechanischen Hochvolt-DC-Schütze (High Voltage DC Contactors), die diese Spezifikationen erfüllen. Moderne HVDC-Schütze für Anwendungen in Elektrofahrzeugen (EV), Batteriespeichern (BESS) oder Ladeinfrastruktur sind typischerweise auf Dauerströme von 500–1000 A bei 800–1500 V ausgelegt (z. B. von Herstellern wie Sensata/GIGAVAC, TE Connectivity, TDK, Littelfuse oder Schaltbau).
Warum keine Schütze für ≥4000 A bei 800 V?
- Das sichere Schalten (insbesondere Ausschalten unter Last) hoher DC-Ströme erfordert effektives Lichtbogenlöschen (z. B. durch Gasfüllung, Keramik oder Magnetblasen).
- Bei Strömen >3000–4000 A versagen elektromechanische Schütze oft, da der Lichtbogen nicht zuverlässig gelöscht werden kann.
- Stattdessen werden in solchen Hochleistungsanwendungen (z. B. Industrie, Schienenverkehr, große ESS oder HVDC-Übertragung) kombiniert:
- Normale Schütze für das Tragen und Schalten unter niedriger Last.
- Sicherungen oder Pyrofuses (pyrotechnische Schalter) für Kurzschlussfälle und hohe Ströme.
Einzige gefundene Ausnahme: Industrielle DC-Contactor für hohe Ströme: Hubbell Industrial Controls Type 703
So ist der gegenwärtige Stand, was die Ladeseite angeht. Wir dürfen gespannt sein, wie das alles gelöst werden wird.
Und könnte es nicht sein, unabhängig von allem grünen Getue, das e-Mobil zum einzigen Mittel zur Fortbewegung zu erklären, sich die Idee von Mazda oder Honda als diejenigen erweisen, die die beste Marktakzeptanz bewirken?
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https://www.youtube.com/watch?v=uxYbqGBGmNk&t=460s
Damit hab sich das Thema Kabelklau, Leitungsquerschnitt und Gewicht vom Ladekabel weitgehend erledigt.
Was Zukunftsvisionen im Automobilbereich angeht, wurde schon in den 70ern etliches in den Comics mit Gaston Lagaffe publiziert: Windrad auf dem Autodach (tatsächlich!), Benzin-Holzvergaser, Gasantrieb, Airbag, Abgasreinigung…
Im Gegensatz zu modernen spinnerten Ideen immerhin amüsant.
Ist die Zeit für E-Fahrzeuge reif? fragt der Artikel.
die Frage ist mir egal, ich bin Demokrat und unterstütze die Freiheit des Einzelnen, aber nicht die Bevorzugung einer Gruppe. Wer sich ein E-auto zulegen will, der soll es.
Aber die politische finanzielle Unterstützung muss wegfallen, die Besitzer von E-Autos sollen Steuern zahlen für die Benutzung der öffentlichen Infrastruktur, die wir mit unseren Steuern auf Benziner/Diesel bisher alleine unterhalten.
Auch für den Ausbau/Verstärkung des Stromnetzes sollten diese Leute viel stärker als wir zur Kasse gebeten werden, denn nur wegen ihnen braucht man das. Dasselbe gilt für Leute, die mit Strom=Wärmepumpe heizen.
Bei 90% bis 95% aller Ladevorgänge sind 2,4kW bis 11kW vollkommen ausreichend und so wird das auch im realen Leben gemacht.
Die restlichen 5% bis 10% werden mit den vorhandenen CCS-Schnellladern gemacht, bis 300kW und das Thema E-Auto laden ist erledigt.
Solange das eine persönliche Entscheidung bleibt, statt zu tanken, ist es OK. Selbst Ihnen dürfte der Zwang zur E-Mobilität nicht entgangen sein. Dieser Zwang ist inakzeptabel!
Ja, klar, :
Bis dann in 8 Jahren nach Gebrauch der Akku, sprich das Vehikel ausgelutscht ist!
Viel Spaß beim entsorgen von Edelschrott.
Aber, „time is money“, gilt auch heute noch im nichtsozialistischen Ausland, auch Lebenszeit ist knapp bemessen, oder?
Dann bitte auch nicht duschen, kostet auch Lebenszeit .
Die oben beschriebenen Spannungen und Leistungen werden bei Stadt- / U-Bahnen und vor allem Schnellzügen genutzt bzw. beherrscht.
Bei den ersten Probefahrten in den 70er Jahren mit einen Schnelltriebzug (ET 403 …, heute ICE) haben wir mal den Münchner Hauptbahnhof (Bereich) zum abschalten gebracht – zuviel „Saft“ gegeben. (15kV Nennspanunng, mehr als 3000A Anfahrstrom)
Die modernen schweren Nahverkehrsbahnen müssen mit Spannungen an der Fahrleitung bzw. Fahrschiene von bis zu ~ 1200VDC zurechtkommen (750V + 20%, + …% für Rückspeisungen und Überspannungen). Die Holländer fahren mit 1500VDC an der Fahrleitung (-30 % + 20% Normwert) Es sind mehrere {Ein-}Speisekabel parallel zur Fahrleitung notwendig, um genügend Strom überhaupt dorthin zu bringen.
Es gibt für Nahverkehrsbahnen z.B. das SIEMENS Bahnschütz 3TC7414-5KB, 750VDC, 400A das wird für mehr als 2.500 Euro verkauft. Jetzt denken Sie mal an die o.g. Ströme, das ist dann schon ein Überlasttrennschalter. Es gibt auch Leistungselektronik, wenn die aber diese Leistungen beherrschen sollen, wird das noch aufwendiger. Ausserdem haben diese keine galvanischen Trennungen.
Fazit: Bei der Bahntechnik gibt es das, aber stellen Sie sich nun mal im PKW vor. Bei LKWs und im (O-) Bus mag das einzubauen sein – nur, das kostet dann bald mehr als die Batterien
PS: Wenn ich so drüber nachdenke, warum fahren die E-Autofreunde nicht gleich mit einem Oberleitungsauto? Die Infrastruktur können doch die anderen zahlen – Ironie off
800V Gleichstrom? Ich werde mich niemals in Straßenschuhen einem havarierten elektrischen Stuhl nähern.
E-Auto Fahren ja, aber nur, wenn Deutschland genügend Strom hat.
d.h. Für den Winter müßte es ein Dreimonatiges E-Auto Fahrverbot geben.
Nichts gegen E-Autos.
Nur: Die Wahrheit darf da nicht auf der Strecke bleiben.
Diese Technik bringt weder dem Wetter noch der Witterung, noch dem Klima etwas Positives. Die Natur, der die notwendigen Zutaten für diese Technik entrissen werden, kann keinen Nutzen davon haben.
Ohne das eher unsinnige Schlagwort „Recycling“ zu verwenden:
Die Neutralisierung der anfallenden Schadstoffe, auch bei der Entsorgung der Wracks, muss geregelt werden.
Wer sich für ein E-Auto entscheidet, muss nach den gleichen Regeln, wie sie bei den Verbrennern angesetzt werden, besteuert werden.
Unsinnige Bevorzugung, wie beim Parken usw., darf es nicht geben.
Ebenso muss die angestrebte Pflicht zur Nutzung dieser Fahrzeuge beendet werden.
Wenn weder eine Infrastruktur noch die Stromerzeugung realisiert werden können, werden die eher nutzlosen Fahrzeuge halt stehenbleiben müssen.
Die gesundheitliche Beeinträchtigung muss von den Nutzern dieser Vehikel auf eigenes Risiko getragen werden.
Wir sprechen schon bei 200 Nanotesla von massivem Tumorwachstum, diese hochtechnischen Klapperkisten erzeugen da bereits einmal 30000 Nanotesla.
Restriktionen darf es bei keiner Technologie geben.
Was besser und wirtschaftlicher ist, wird sich dann durchsetzen.
Es darf nichts unterdrückt und verschwiegen werden, die Wissenschaft muss frei sein, sie darf sich nur nicht gegen die Menschen richten.
Vor dem Hintergrund, dass von Interessengruppen Erfindungen aufgekauft werden, verschwiegen werden, bis hin zur Ermordung der Erfinder, ist das essenziell.
Alles soll auf den Markt kommen, es darf nur nicht schaden.
Der Verbraucher entscheidet dann.
Das heißt, ich bekomme ein E-Auto zur Verfügung gestellt?? Wo gibt’s das denn?
Überall Betrug:
· Wer e-Mobilität sagt ist schon rein gefallen, weil er damit die Klimareligion akzeptiert
· Das Lieferkettengesetz auf den Fossil-Strom in e-Auto angewandt ergibt mehr CO2 als beim Verbrenner
· Verbrennerautos heizen den Innenraum im Winter mit der Abfallwärme des Motors, die gibt es nicht bei e-auto. Also ungeheizt im Winter? Wohl eher mit Benzin getriebener Standheizung
Bei den Bussen auf jeden Fall .
Meine Projektierung befasst sich nur mit dem Teilaspekt der Ladeleitung (ich bin Techniker in einem Kabelwerk), in den anderen Bereichen gibt es ähnliche Hürden die solchen Ideen schnell den Wind aus den Segeln nehmen. Man muss aber nicht glauben dass die Ingenieure das nicht wüssten, im Gegenteil, aber so lange grün verblendete Politiker mit Unsummen an „Forschungsgeldern“ für „grüne“ Projekte um sich werfen, finden sich immer Firmen die diese gerne nehmen um erkennbaren Unsinn zu betreiben. Wird ja finanziert, und nebenbei kann man sogar mit dem Geld etwas sinnvolles machen, z.B. eine neue Halle bauen die man später für echte Wertschöpfung benutzen kann. Der fortschreitende Ukraine-Krieg wird immer mehr Ressourcen fressen so dass für den grünen Klima-Wahnsinn nicht mehr genug Geld zum Verbrennen bleibt. Dann ist schnell Schluss mit der „Energiewende“….
Hatte die Meldung erst für einen Aprilscherze gehalten, dann aber gemerlt., der Merz ist noch garnicht vorbei. Muß also stimmern. 😉
Wir haben weder den Strom noch die Ressourcen für Akkus, um E-Autos flächendeckend einzuführen.
Man will eAutos (Autos überhaupt) nicht wirklich flächendeckend einführen. Der Plebs soll Bus oder Straßenbahn oder Zug fahren. In den geplanten 15-Minuten-Städten muss der Plebs, denn niemand anders soll dort wohnen, überhaupt kein Transportmittel haben. Das ist zumindest die Intention der Ideologen. Ob das machbar ist oder nicht, spielt dabei keine Rolle.
Die ganzen Syrer und Türken und Ukrainer wollen aber weiter Benz fahren. Das müssen die Ökologisten denen dann beibringen.
Wären um die 200 TWh pro Jahr, das ist machbar. Passiert ja nicht morgen.
Noch ein Krause der den Unterschied zwischen Leistung und Energie nicht rafft…. 🤦♂️
Der hat bis vor Kurzem unter Kwass getextet…
.
Nur muss man ja gar nicht mit 2,5 MW nachladen,
0,004 MW bis 0,15 MW sind vollkommen ausreichend.
.
Bei ALDI kostet nachladen 0,29 Cent/kWh beim AC-Laden.
Womit wir bei der Mobilität der Pferdekutsche angekommen sind. Ein Pferd ist schneller gefüttert, und läuft dann weiter, als die neue „E-Mobilität“. Deutschland wird von Idioten regiert.
Der Mann äußert sich ständig, hat aber keine Ahnung wovon er redet: Muss man sich derartigen Unsinn ständig gefallen lassen? Eher nicht.
Habe jetzt gar keinen Unsinn erkennen können. Welchen meinen sie denn?
Dachte ich mir. Nur zu, dann werden Sie ihn finden.
Kraus hat Ahnung, Argumente und Zahlen, Sie aber nicht.
Dann gesellen Sie sich zum ahnungsvollen Kraus, Herr Schreiber. Nur zu!
Ja, und damit dokumentiert er den Rückschritt in Sachen Mobilität.
Überlegen Sie mal :
Bei 150kW Ladeleistung dauert es immerhin etwa9 Minuten um für 100 km genügend Treibstoff zu haben!
Und die 150 kW müssen ja erstmal bereitgestellt sein! Aus sogenannten Regenerativen Quellen. Die Sonne muss scheinen, oder der Wind muss kräftig wehen , ansonsten muss die Elektrizität aus teuren Speichern kommen!
Im Einzelfall machbar, um 44 Mio. PKW am laufen zu halten : unmöglich.
Wissen Sie was die Grünen dazu sagen? „Es wird dann keine 44 Mio. PKW mehr geben“. Genau dahin wollen sie, die grünen Gesellschaftszerstörer, die Abschaffung der individuellen Mobilität…
Grüne wunderbare Zukunft vorgaukeln, so tun als ob die Problemlösung schon erkennbar wäre, die dummen grünen Optimisten bei der Stange halten, oder?
Abgesehen von der technischen Unmöglichkeit:
Die Ladeleistung wird mit 2,6 MW beziffert, also für 200 Autos ein großes Kraftwerk.
Das deutsche Tankstellennetz hat nach Überschlagsrechnung die Leistung von 500 Kernkraftwerke a 1GW, wobei sowohl kostenloser Stillstand möglich ist, als auch nach Bedarf alle 500 Kraftwerke gleichzeitig von 0 auf 100 in Sekundenbruchteile hochgefahren werden können.
Damit ist die Frage der Energie Übertragung eindeutig und für immer entschieden.
Was die Übertragungsleistung angeht, nachstehend die Kabelprojektierung
Ein Blick auf die Realität lässt auch hier die Illusionen platzen…
Technical Data for Harmonised Cables
In Tabelle 4.6.2 findet man die zulässigen Strombelastbarkeiten für flexible Kabel deren Leitertemperatur 60°C nicht übersteigen soll. Dies deshalb weil die max. Oberflächentemperatur nicht > 50°C sein darf (Verletzungsgefahr).
Die max. zulässige Stromstärke beträgt 784 A für eine 2 x 630 mm² Leitung (DC System).
Daraus ergibt sich 800 V * 784 A = 630 kW Ladeleistung.
Das ergibt 630 kW/2640 kW ~ 25% der benötigten Leistung!
Um diese Grenze zu verschieben will man diese Leitungen kühlen.
Machen wir auch hier die Rechnung:
Die Ohmsche Verlustleistung in einem Kabel rechnet sich wie folgt:
Pver = RI²N mit
R = ohmscher Widerstand; I = Strom; N = Anzahl belastete Leiter.
Um die Leitererwärmung bei höheren Strömen auszugleichen muss diese Leistung „weggekühlt“ werden. Für 1 m Kabel ergibt diese:
Pver = 0,0283 OHM/km*10^-3 * (3300 A – 784A)^2 * 2 = 360 W/m
Für eine Ladeleitung von 5 m ergibt das eine benötigte Kühlleistung von 1,8 kW!
Die natürlich zusätzlich zum Ladestrom vom Kunden bezahlt wird!
5 m Ladeleitung 2 x 630 mm² ergeben ein Kupfergewicht von ~ 60 kg. Dazu kommt noch das Gewicht der Isolierung + Mantel ==> Total von ca. 70 kg.
Hinzu kommt noch der Stecker sowie der benötigte Kühlwasserkreislauf so dass 5 m Ladeleitung für diese Ladeleistung sich gewichtsmäßig Richtung 90 – 100 kg bewegen. Also nichts für schwache Arme….
Die Rechnung was es für ein Akku bedeutet wenn man regelmäßig 2640 kW rein drückt, überlasse ich den Spezialisten aus diesem Bereich.
Der technische Aufwand für eine 2,5 MW Ladestation ist immens, wer glaubt da könne man für 35 ct/kWh „tanken“ wird sich noch wundern.
Und zu guter Letzt, eine Zapfsäule mit 30 l/min Durchfluss hat eine Ladeleistung von 4,5 MW NETTO! Eine einfache Zapfsäule hat somit die doppelte Ladeleistung einer Monster-Ladestation. Wer die E-Mobilität als Fortschritt bezeichnet ist ein MINT-Versager!
Danke für die Aufklärung. Wir werden wohl noch viele Hirngespinste in dieser Richtung sehen.
Ja, warten Sie mal auf den grünen Physiker .
Der eingeschlagene Weg mit den Ladestationen und ungelösten Kabel- und Stecker-Problemen ist doch ein Irrweg. 2,5 MW schafft ja schon ein kleineres Windrad. Die Zukunft liegt in Elektromobilen, die auf ihrem Dach bereits ein Windrad mitführen. Das hat einen bislang wenig bekannten und leider auch wenig untersuchten Vorteil für die Elektromobilität und wird hundertprozentig der „Burner“:
Je schneller man fährt, desto mehr Ladeleistung wird erzeugt. Zu viel Ladeleistung kann spannungsmäßig hoch transformiert werden und über einen Hochspannungs-Lichtbogen auf benachbarte Fahrzeuge übertragen werden, nach Peter Kraus sicher für weniger als 1ct/kWh.
Das sind doch Überlegungen, die sogar mich als Ingenieur der Elektrotechnik überzeugen, dass die Elektromobilität eine bislang nicht erwartete Zukunft hat. Peter Kraus und Ute Frölich werden das bestimmt bestätigen können.
Ist das Problem/die Probleme vielleicht doch der Zugang über welchen die Grünlinge Atomstrom lieben lernen? Kleine nukleare Batterien fürs Mobile und Größere für warmen Arxch und gekühltes Bierchen? :-O
Es stimmt hoffnungsfroh zum Jahreswechsel, daß sich nun auch Ingenieure der Zukunft widmen, die Gipfel der Metaphysik erklimmen, bereit sind, den erwähnten Vorreitern zu folgen. Weiter so.
Ein Tiefkühl-Hähnchen, zunächst am Boden befestigt, gibt beim Auftauen und dem Weg an die Wasseroberfläche übrigens genug Energie ab, um jede Luft-Wärmepumpe in den (Wind-)Schatten zu stellen.
Moment, hatte in der Art nicht schon die beste, weil einzige, Aussenministerin schon Geistesblitze ?
Ein Fahrzeug mit Windrad auf dem dach hatte ich hier auch schon mal annonciert, da wurde ich ernsthaft nach Quellen gefragt, wo diese entwickelt werden.
Das Universum und die menschliche Dummheit sidn unendlich….
Ich garantiere Ihnen wenn z.B. die RWTH Aachen ein Windrad auf einen E-scooter schraubt, macht das NRW Forschungsministerium sofort 1 Mio Forschungsbudget locker. So bekloppt ist Öko-Deutschland inzwischen….
Sowas wird wahrscheinlich in Zimbabwe entwickelt werden, so wie der stromerzeugende Fernseher .
Danke für den Joke.
Wie wäre es mit PV-Modulen in Segelform, natürlich digital gesteuert, oder?