Nein. "Rechne" es nochmal nach. kWh ist die Einheit für eine Energiemenge.
Sowas wie Joule oder Kalorien.
Siehst du zum Beispiel auf deiner Stromrechnung. Du bezahlst was weiß ich
2000 bis 4000 kWh im Jahr. Also eine Energiemenge, keine Leistung. Dein
Stromzähler zählt entsprechend auch kWh. An einem Hausanschluss mit einer
Anschluss*leistung* von ca. 11 kW (ohne "h").
Nein, Kapazität durch Ladeleistung liefert eine untere Schranke, wie lange
das Laden mindestens dauern muss. Der wahre Wert der Ladedauer beim realen
Laden eines realen Akku an einem realen Ladegerät kann dann nur nach oben
abweichen (es dauert länger), von mir aus auch recht weit, aber es kann
nicht schneller gehen.
Das ist wie mit einem Eimer und einem Wasserschlauch. Wenn man wissen
will, wie lange es dauert, bis der Eimer voll ist, bracht man das Volumen
des leeren Eimers (entspricht Kapazität des Akkus). Und wieviel Wassser in
Liter pro Stunde da maximal vorne rauskommt (entspricht Leistung des
Laders). Der Rest ist dann egal.
Dieses einfache Modell überträgt man auf Akkus als vereinfachendes
Ideal-Modell. Real gibt es bei Akkus mehr Einflüsse (Ladestrom und damit
die Ladeleistung muss fürs Schnellladen am Ende adaptiv sein,
Temperatureinflüsse), aber dadurch kann's nicht schneller gehen.
Ralf
Na klar geht das als *untere Schranke*: wenn ich mit einem 50 kW-Lader
eine Batterie mit z.B. 25 kWh von 0 auf 100% Kapazität lade, dann kann es
nicht schneller gehen als in 30 min. Klar: In der Praxis wird es länger
dauern wegen allen möglichen Sachen: Ladeverluste, Stromaufnahme des Akkus
über die Ladedauer nicht konstant, all so Sachen. Aber schneller kann es
nicht gehen. Und so hab ich das angewendet.
Die Angabe in Ah ist eine Vereinfachung beim Vergleich von Akkus mit der
gleichen Nennspannung.
Allgemein gilt: Akkukapazität = Wert in Ah * Nennspannung
Also z.B. In Ah kann man Starter-Batterien gut untereinander vergleichen
(mit Annahme: immer die gleiche Nennspannung 12V), NiCd-Zellen
untereinander (Annahme Nennspannung 1,2V), Li-Ion-Zellen untereinander
(Annahme: Nennspannung 3,7V) usw. Aber man kann nicht quer vergleichen.
40Ah aus einer Starterbatterie (12V) sind was anderes als 40Ah aus 20
Mignon-NiMH-Akkus mit je 2 Ah (= 2000 mAh), aber nur 1,2V. Die
Starterbatterie hat 480 Wh, die 20 Mignon-NiMH-Akkus: 20*2*1,2=48 Wh.
Also: Akkus verschiedener Spannung vergleicht man von ihrer Kapazität her
in Wh, oder eben in kWh.
Siehe oben in der Formel: Nimmt man Nennspannung in V ergibt sich V*Ah
also Wh, also kWh als Einheit für eine Energiemenge. Das passt schon.
Kurz: Die kWh sind Energiemengen, die kW sind Leistungen.
Ralf
Hi,
ja, sehr nett. Aber das alles ist ziemlich ummesöns überlegt, denn vor den
"Vergleichen" kommt erstmal die Konstruktion. Ein solcher
"schnell-Ladevorgang" darf ja nicht schneller als der schnellstmögliche
Entladevorgang ablaufen. Die Zellen sind untereinander "irgendwie
verbunden", diese Kontakte darf man ja nicht überlasten. Dazu die
Kühlung...welches normale Auto nuckelt seinen Akku in Minuten leer? Hybride
vielleicht, mit ihren Miniakkus. Aber die haben ja ihren eigenen Generator
dabei. Vollelektrische dagegen haben eine Höchstabgabeleistung, etwa für
winterliche Schnellstfahrt mit Licht und Heizung...mehr muß der Akku also
nicht schaffen. Beim Schnell-Laden aber....es wäre der Schritt vom Fahrzeug
zum Akkuträger. Denn solche Auslegung kostet auch Gewicht und Effizienz.
Aber warten wir es ab, die technik wird schon rauskriegen, welcher Weg der
"goldene" ist.
Ein eisames Windrad am Ende einer einsamen Landstraße, lediglich über eine
Freileitung mit dem nächsten Dorf verbunden, könnte jedenfalls seinen
Windstrom in Akkus "abfüllen" :-)
Irrtum, sie ist *notwendige* angabe bei diversen Akkutypen zur
Bestimmung des Ladestroms.
Deine Angabe in kWh sagt nämlich exakt nichts darüber aus, welche
Ladestrom dem Akku zugeführt wird.
Kannst du aber trotzdem vergessen. einen LiPo oder LiIon Akku kannst du
überlicheweise Schnelladen; aktuell mit bis zu 4C, LiFePo erlauben
teilweise schon Schnelladungen mit 10C. einen NiMh-akku aber nur mit
1/10C.
Nur: was heisst das jetzt "1/10C" "4C" oder "10C"? Siehste, also
brauchste doch die Ah-angabe.
Dann müsste man aber umgekehrt mindestens die kWh und die Spannung
wissen.
Ok, ist meist gegeben.
Ich habs mal für den NiMh-akku meines Prius nachgerechnet - 1,3kWh bei
201,6V - macht also 6,45Ah.
Für eine Schnelladung in 15min wären also ein Ladestrom von 25,79A nötig
-- wenn er es denn vertrüge ;-) (mal davon abgesehen, das meiner kein
plugIn ist); macht 5200W oder 5,2Kw
An einer 230V-leitung nicht machbar bzw. nur mit Ladegeräten ahnlich
denen von E-Staplern, will man die Vorschriften zur max. Absicherung
einhalten (bei 230V AFAIK 16A) - und bei größeren Akkus dann nur noch
über einen 400V anschluss
Volker
--
Wenn es vom Himmel Zitronen regnet -- lerne, Limonade zu machen.
Das ist wieder alles Vereinfachung. Es wird einfach konsequent angenommen:
die Spannung ist immer die Nennspannung.
Kleines Beispiel:
Ein NiMH-Mignon Akku.
Nennspannung: 1,2V
Kapazität: 2000 mAh (so steht's drauf)
Also: 2,4 Wh sind da drin.
Laden mit z.B. "1C" heißt hier: Laden mit 2A. (hier werden einfach die
Stunden weggelassen, ein komischer Kniff)
Also: Ladeleistung: 2A * 1,2V = 2,4 Watt
Um 2,4 Wh mit 2,4W Ladeleistung zu füllen, braucht man: 1h.
So wie bei 2 Ah, die man mit 2A füllt.
Warum geht das alles so gut: Weil die Ladespannung des Laders 1,2V der
Zellspannung des Akkus entspricht.
Wann reicht die Betrachtung nciht mehr? Wenn sich die Nennspannung von
Akkus unterscheidet, die man miteinander vergleicht. Oder wenn man vor den
eigentlichen DC-Lader eben noch Konvertierungssachen hängt: wie eine
AC-Steckdose (Haushaltssteckdose oder AC-Ladesäule).
Die kWh und kW kümmern sich auch erstmal nicht um die interne Organisation
eines Akku-Packs (was wie parallel oder seriell verschaltet ist).
Kommt drauf an, was du betrachten willst.
Eben das geht auch ohne Betrachten der Spannung nach der
"Wassereimer-Vereinfachung":
* 1,3 kWh sind zu füllen.
* 15 min darfs dauern.
* Also 1,3 kWh / (1/4 h) = 5,2 kW sind mind. nötig.
Das vereinfachende Modell geht davon aus, dass es "unterwegs" keine
Beschränkungen gibt. Z.B. maximalen Ladestrom der Akkuzellen. Die genaue
Betrachtung müsste die Verschaltung der Zellen und die Beschränkungen bei
der Ladung (max. erlaubte Temperatur, max. Ladestrom bei Zellspannung,
Ladeverluste durch Erwärmung der Kabel und Akkus, Konvertierungsverluste,
etc.) dazunehmen.
Klar sind 5,2 kW an 230V machbar, nur halt mit genug Ampere. Nur die
Betrachtung der Spannung eines Stromkreises reicht nicht.
Kann man wieder ausrechnen:
230 V * 16 A = 3680 W
Das ist das Maximum, was man an 230V an einem mit 16A abgesicherten
Stromkreis rausholen kann. Egal mit welchem Ladegerät, egal ob für ein
E-Auto oder einen E-Stapler.
Was aber geht: 230V, 32A abgesicherter Stromkreis: Flupp, schon kann man
das doppelte rausholen (die Energieversorgung dahinter muss natürlich
gegeben sein).
Du kannst auch für "große" Akkus (also hohe Kapazität) das Ladegerät an
einen 230V AC-Stromkreis, 16A hängen. Also z.B. den 50 kWh-Akku im Tesla
Roadster an 3,6 kW Haushaltsstrom komplett aufladen. Es dauert nur lange.
Mindestens: 50 kWh/3,6 kW = 13,8h.
400V (eigentlich eine Vereinfachung für 3 Phasen a 230 V, 230V * Wurzel(3)
= 400V) an 16A liefert immerhin schon 230V * 3 * 16A = 11040 W. Wenn ein
Ladegerät das nutzen kann und die Akkus es vertragen, verkürzt sich die
Ladezeit deutlich.
Und nochmal: Das vereinfachende Modell geht davon aus, dass mit konstantem
Strom geladen wird und es "unterwegs" keine Beschränkungen gibt. Z.B.
maximalen Ladestrom der Akkuzellen. Die genaue Betrachtung müsste die
Verschaltung der Zellen und die Beschränkungen bei der Ladung (max.
erlaubte Temperatur, max. Ladestrom bei Zellspannung, Ladeverluste durch
Erwärmung der Kabel und Akkus, Konvertierungsverluste, etc.) muss man dann
bei immer schnellerer Ladung dazunehmen. Dadurch ergibt sich eine immer
größere Abweichung der realen Ladedauer (länger) von der theoretischen
Ladedauer (kürzer).
Ralf
Hast du schon mal z.B. NiMh mit einer anderen Zellspannung als 1,2V
gesehen?
korrekt, aber ich glaube, wir reden aneinander vorbei.
1,3kWh sind zu füllen. wie hoch muss der Ladestrom des Akkus sein, damit
das in max. 15min erledigt ist?
Das ist doch die wirklich interessante Frage. Zumindest nach meinem
Verständnis.
Schon klar. Jetzt sag mir nur bitte, welcher Haushalt so ausgelegt ist,
dass ich die 230V Steckdosen mit 32A absichern und trotzdem ruhig
schlafen kann ;-)
Das ist mir, als aktivem modellbauer, latür bekannt. Und aus dem
Modellbau heraus rührt halt auch meine Irritation ob deiner
Betrachtungsweise, die die Ah des Akkus völlig unberücksichtigt lässt.
Normalerweise lade ich meine LiPos mit 1C.
Meine LiPos haben eine Nennleistung von 11,1Wh.
Sag mir doch bitte: wie hoch ist nun 1C?
Und wie hoch ist hier 4C?
Das sind die Werte, die mich als Modellbauer interessieren -
interessieren *müssen*, weil mein Akku ansonsten gegen die
Fehlbehandlung protestiert, im Extremfall lautstark.
Was ist daran vereinfachend?
Hm... bei mir ist die Ladedauer in der Regel sogar kürzer. wohl deshalb,
weil die Akkus niemals auf 0% entladen werden, was für nahezu jeden
Akkutyp tödlich wäre (sag mir einen akkutyp, der eine solche Entladung
überleben würde..)
Volker
--
Wenn es vom Himmel Zitronen regnet -- lerne, Limonade zu machen.
Von wegen "Nennleistung von 11,1 Wh". Ich geb's auf.
Und unsere unterschiedliche Betrachtung kann ich dir nochmal deutlich
machen:
--------------------------------------------------------------------------------
Du siehst nur den Akku-Pack und den DC-Lader davor, der schon direkt die
richtige Ladespannung hat.
Also: DC-Lader mit Akku-Nennspannung <-> Akku
Auf dem Stück ist die Spannung klar. Man kann schön in Ah und Ampere
denken.
--------------------------------------------------------------------------------
Aber diese Sicht hat man erstmal als E-Auto-Kunde nicht. Sondern folgende:
--------------------------------------------------------------------------------
Ladesäule (AC-Ausgang)
<-> Gleichrichter AC->DC <-> Spannungswandler <-> DC-Lader mit Akku-Nennspannung <-> Akku
Gleichrichter, Spannungswandler und DC-Lader mit Akku-Nennspannung sind
irgendwo: im Ladekabel, einem speziellen Ladegerät oder im E-Auto.
Der Akku ist immer im E-Auto.
Und hier (auf der gesamten Kette!) ist die Spannung nicht klar, sondern
verschieden.
Die Akku-Nennspannung der verschiedenen E-Autos ist immer unterschiedlich,
je nachdem wie die halt gerade ihren Akkupack aus Zellen (Typ, Anordnung)
zusammenbauen.
Die Spannung am Ausgang der Ladesäule ist variabel: mal 120V (USA), mal
230V, mal auch Drehstrom (3Phasen, 230V, landläufig 400V).
Genau deshalb kannst du hier nicht mehr durchgängig von A und Ah reden.
Aber zwei Werte sind i.a. klar: Die Kapazität des Akkus in kWh. Und die
max. Leistung der Ladesäule an ihrem Ausgang in kW. Und damit kann man
einfache Abschätzungen machen.
Ralf
Ja und? sorry, aber ich versteh nicht, warum mich interessieren müsste,
dass zwischen Ladesäule und Lader eine andere Spannung fliesst, als
zwischen Lader und Akku.
Ok, jetzt weiss ich, was du meinst.
War ne schwierige Geburt, aber DAS Problem hab ich als Modellbauer genau
so...
Volker
--
Wenn es vom Himmel Zitronen regnet -- lerne, Limonade zu machen.
Ähm nein! Das stimmt überhaupt nicht, was in diesem Absatz steht
Wenn man 3 Phasen samt Nulleiter zur Verfügung hat, gelten die 3x16A
bei 230 V nur für die Sternschaltung. Schaltet man hingegen die
Verbraucher zwischen die Außenleiter, so hat man die 3 fache Leistung
zur Verfügung:
grundsätzlich gilt: P = U * I * √3 * cos(phi)
Für den Dreieck gilt: I =U * √3 / R
Für das Stern gilt: I = U / (√3 * R)
Eingesetzt und Umgeformt ergibt, dass man mittels Drehstrom die 3
fache Leistung übertragen kann gegenüber den üblichen 230V.
Passt doch alles zusammen.
Normal: 230V * 16 A = 3680 W
Und oben mit Drehstrom: 230V * 16 A * 3 = 11040 W
Also: 3 mal soviel Ladeleistung. Wie oben auch steht. Ich wollte nur noch
dazu sagen, warum das Ding 400V-Drehstromanschluss heißt.
Oder wo hab ich mich missverständlich ausgedrückt?
Ralf
Ich stand auf dem Schlauch. der gleiche Verbraucher in stern oder
dreieck betrieben liefert unterschiedliche Leistungen.
Aber wenn man die 16A als Limit nimmt, dann ist es wurscht, wie ich
verschalte- es werden maximal 11 Kw geliefert.
Denn wenn der Außenleiter 16 A liefert, teilt der im Dreieck seinen
Strom auf 2 Verbraucher auf. Geometrisch addiert liefert das eben
einen Strom von 16A/sqrt(3) pro Verbraucher. Daher ist es wurscht, ob
ich 3*230*16 oder 3*400/sqrt(3) *16 rechne.
/notier
erst denken
dann rechnen
dann posten
/notier
Aber nicht mit üblichen Hausinstallationen und auch nicht mit normalen
Schuko-Steckern, denn da gibts maximal 16A.
Eben.
Da darfst Du dann aber keinen Schuko-Stecker mehr benutzen, denn der ist
ebenso wie die üblicherweise in Haushalten verlegten Leitungen nur bis
16A spezifiziert. Wird also so im Normalhaushalt nix.
Was dann so langsam die Grenze der Nutzbarkeit erreicht, denn ein Auto
das man nur alle 2 Tage benutzen kann ist nun wirklich so dermaßen
lächerlich, das würde auch der letzte Ökofaschist ablehnen.
Ja. Allerdings wird das auch daran nix mit Benzinbetankungs-ähnlichen
Ladezeiten, wir reden da immer noch eher von Stunden als von Sekunden.
Richtig. Die praktische Ladezeit dürfte ungefähr wenigstens doppelt so
lange sein.
Schuko stand ja da nicht. Für 32A an 230V gibt CEE-Stecker.
So stimmt's ja nicht. (siehe unten)
Naja, mit einmal aufladen hat man dann aber auch (nach optimistischen
Werksabgaben und sehr zurückhaltender Fahrweise) auch ca. 350 km
Reichweite. Man muss also gar nicht immer voll aufladen und voll entladen,
wobei das abhängig ist vom Fahrprofil.
Das ist klar. (siehe unten)
Kommt doch drauf an, für wieviel Strecke man Strom reinladen will.
Objektivieren kann man das, indem man eine Ladegeschwindigkeit angibt an
den versch. Energiequellen.
Also mal beispielhalft für den Tesla Roadster:
Akku mit 50 kW. Ca. 350 km el. Reichweite. Macht als Verbrauch: ca. 15
kWh/100 km.
Laden an 230V/16A (normale Haushaltsschukodose, 16A Zweig sonst nicht
belastet!): 3,6 kW / (15 kWh/100 km) = 24 km/h.
Pro Stunde kann man hier also Saft für ca. 24 km el. Reichweite nachladen.
In 10 min also für 4 km.
Hat man eine CEE mit z.B. 11 kW (400V, 16A, sonst unbelastet):
11 kW / (15 kWh/100 km) = 73 km/h. (Klar, etwa das dreifache.)
In 10 min: etwa 12 km.
Vorteil: Mit so einer Ladegeschwindigkeit kann jeder selbst ausrechnen,
wie lange so ein Teil-Nachladen braucht für die individuellen Strecken.
Große Akkus helfen dann halt mächtig dabei, genügend Reserven zu haben.
So könnten die E-Auto-Hersteller das angeben.
Für z.B. die folgenden Energiequellen:
230V DC, 16A: 3,6 kW: Ladegeschwindigkeit: _______
230V DC, 32A: 7,2 kW: Ladegeschwindigkeit: _______
400V DC, 16A: 11 kW: Ladegeschwindigkeit: _______
400V DC, 32A: 22 kW: Ladegeschwindigkeit: _______
400V DC, 63A: 44 kW: Ladegeschwindigkeit: _______
Und dabei aber dann nicht nach Wassereimer-Modell rechnen, sondern mit
deren konkreten bereitgestellten Ladegeräten (die wieder Beschränkungen
haben) und Akkus. Wenn dabei bestimmte Dosen/Energiequellen von dem
mitgelieferten Adapterkram nicht unterstützt werden, steht da z.B. 0 km/h.
Wenn auch an 44kW nur mit 22kW geladen wird: steht eben bei beiden der
gleiche Wert.
Man kann dann noch eine Broschüre dazulegen, wie verbreitet die einzelnen
Energiequellen (Ladesäulen) sind. Und welche davon man als Anschluss
zuhause für den Kunden vorgesehen hat, wenn dieser den
E-Auto-Schnellladeanschluss gleich im Paket mit bestellen will.
Was man dann sehen wird: Die Ladegeschwindigkeit an den kleinen
Anschlüssen differiert bei den versch. E-Autos kaum. Aber die
Unterstützung der Schnelllade-Dinger, da kommen schon Unterschiede zum
Tragen.
An die "Ladegeschwindigkeit" von sparsamen Benzin/Diesel-Autos (ca. 1000
km in 2 min: also ca. 30.000 km/h) kommen sie bei weitem nicht ran, klar.
Aber das ist auch gar nicht nötig.
Kommt auf eine Menge Faktoren an. Was die Hersteller da schon als "Trick"
machen: Sie geben (quasi alle) die Zeit für 80% Laden. Denn hier
verabschiedet man sich vom "Wassereimer-Modell": die letzten 20% brauchen
viel Zeit, aber bringen aber wenig zusätzliche Energie in den Akku. Laden
während der ersten 80% eines Akkus gehen noch ganz gut nach dem
"Wassereimer-Modell" zumindest für moderate Laderaten.
Sieht man hier:
http://www.batteryuniversity.com/partone-12-german.htm
"Einige Ladegeräte versprechen eine Schnellladung von
Lithium-Ion-Batterien in einer Stunde oder weniger. Solche Ladegeräte
überspringen Stufe 2 und gehen direkt auf "Ready / Bereit" am Ende der
Stufe 1. Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch das Ladeniveau erst auf etwa 75%.
Das Erreichen der Vollladung benötigt i.A. zweimal länger als Stufe 1."
Ralf
Hallo,
warum schreibst Du eigentlich penetrant DC wenn es doch um AC geht?
Drei Phasen mit 230 V und 63 A ergeben übrigens 43,47 kW, gerundet 43,5
kW. Eine Phase mit 230 V und 32 A sind 7,36 kW.
Bye
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