Strom aus der Strasse - Energie fuer Elektroautos

Am 31.03.2010 07:17, schrieb Emil Naepflein:

Die Realität ist sogar noch extremer. Teilweise wird Strom aus regenerativen Quellen an der Strombörse sogar zu negativen Preisen angeboten. Die Abnehmer werden dann sogar noch bezahlt. Insbesondere österreichische und schweizer Betreiber von Pumpspeicherkraftwerken nehmen die Energie dann ab und pumpen mit ihr Wasser in ihre Speicherbecken.

Einerseits hat diese Preisstruktur sicherlich "ideologische" Ursachen. Dafür dass die Preise an der Strombörse in Leipzig manipuliert werden gab es ja schon in der Vergangenheit Anzeichen. Andererseits aber kann man Grundlastkraftwerke nur eingeschränkt herunterregeln. Und fährt man sie ganz herunter entstehen hohe Kosten. Dieses Problem dürfte sich durch die angekündigte Laufzeitverlängerung für ältere deutsche Kernkraftwerke noch verstärken.

Das ist kein Teil des Antriebsstrangs. Es geht um Energietransport, in etwas anderer Form als Oberleitungen bei der Bahn seit vermutlich =FCber

100 Jahren bew=E4hrt.

Nur ein Bruchteil des Streckennetzes w=FCrde diese Technik ben=F6tigen, und auch dort nur abschnittsweise.

Rechnen wir mal, dass die H=E4lfte der ca. 50 Mio Fahrzeuge in Deutschland diese Technik nutzen w=FCrde und pro Fahrzeug moderate 5000 EUR an Akkukapazit=E4t eingespart wird. Dann sind wir bei einem Betrag von 125 Mrd EUR. Damit l=E4sst sich schon einiges anfangen.

F=FCr den Ersatz der fossilen Kraftwerke und AKWs durch alternative Energien braucht es eh neue Hochspannungsnetze, z.B. um den Offshore Windstrom in den S=FCden zu bringen. Als Streckenf=FChrung w=FCrde sich Autobahnen geradezu anbieten.

Das ist vollkommen falsch. Der Vorteil von Elektroautos ist ja gerade der sehr hohe Wirkungungsgrad, was man an dem typischen Stromverbrauch von nur 15 kWh/100km (vergleichbar mit 1,5 Liter Benzin pro 100km) sieht. Bedingung dazu ist aber, dass der Strom nicht mittels thermischer Maschinen produziert wird, sondern energieeffizient (Wasser, Wind, Photovoltaik, ...).

Du redest hier haupts=E4chlich von den Vorteilen von Elektroautos. Die Frage dabei ist aber, wie man den Strom ins Auto bekommt.

Der von Dir favorisierte Weg mit Wasserstoff und Brennstoffzelle hat den Nachteil eines schlechten Wirkungsgrades. Den schlechten Wirkungsgrad von Brennstoffzellen k=F6nnte man IMHO nur dann tolerieren, sofern der Wasserstoff aus =FCbersch=FCssigen Strom erzeugt wird, wie er bei einer weiteren Verbreitung von Wind und Photovoltaik zeitweise anf=E4llt.

Naja, man könnte ja noch einen Schritt weiter gehen und sich vorstellen, dass alle Autobahnen mit Stromleitern und Spurhaltesystemen ausgestattet sind. Wenn ich mit einem Elektroauto von Kuhkaff A über Autobahn B nach Kuhkaff C fahren will, lade ich mein Auto am Start auf, fahre zur nächstgelegenen Autobahn, klinke mich dort in das Spurhaltesystem ein und lasse mich bis zu der Ausfahrt fahren, die meinem Ziel am nächsten liegt. Von dort fahre ich dann per Akkuladung bis zu Ziel.

Aber das ist Theorie.

Praxis ist, dass eine der größten Wirtschaftsnationen der Erde es noch nicht einmal schafft, alle ihre ABs dreispurig auszubauen und den Rest des Straßennetzes in vernünftigem Zustand zu halten. Wenn die jetzt auch noch anfangen, irgendwelche nicht erprobte Technik in die Fernstraßen einzubauen, dann gehen wir alle erst einmal zehn Jahre zu Fuß. ICE-Fahren geht dann ja auch nicht mehr weil kaputt oder überfüllt...

PS: Deutlich cooler fand ich den Plan einiger Israelis, die dynamische Verformung der Fahrbahnoberfläche beim Überfahren mit Autos in elektrische Energie umzusetzen.

Frank

Hallo, Frank,

Du meintest am 31.03.10:

Und wenn ich so etwas haben will, dann kann ich auch gleich komplett zum ÖPNV plus Taxen wechseln. Wer ein eigenes Auto haben will, der will auch selbst steuern, der will überholen usw.

Viele Gruesse! Helmut

Nö, will ich gar nicht sagen. Mir ging es neulich wieder so, wo ich von München nach Hannover und anschließend in die niedersächsische Pampa musste.

München-Hannover in unter fünf Stunden ist mit dem ICE schon mal nicht schlecht, wäre mit einem Auto bei Durchschnittstempo 120 aber auch drin. Nur ist das Gegurke über die AB lästig.

Auf der anderen Seite hätte ich mit dem eigenen Auto kein Umsteigen, keine nervigen anderen Gäste im Abteil und freie Zeiteinteilung. Und wenn ich unbedingt selbst fahren will, kann ich mich ja aus dem Leitstrahl ausklinken;-)

Frank

Harald Hengel schrieb:

Das Risiko einer unzulässig hohen Phlogistonanreicherung besteht in der Tat. Der Gefahrgut-Begriff müsste neu definiert werden. Dann aber könnte man ein Zugangs-Kontrollsystem installieren, Bußgelder verhängen...

MfG hjs

Roland Damm schrieb:

Und das nächste, was ich mich frage, ist, wie toll diese Induktions-Infratruktur direkt unter der Oberfläche in der rechten Spur es findet, dass da tagtäglich der typische deutsche Autobahn-Lkw-Verkehr drüberdonnert.

Wie gut eine herkömmliche Autobahn so was verträgt, ist ja nun allgemein bekannt - vor allem in Deutschland mit seinen billigst-Belägen.

Um wie viel würde sich die Erneuerung der Decke durch so was wohl verteuern?

Der richtig ketzerische Vorschlag wäre also, das Zeug nicht auf der rechten, sondern auf der *linken* Spur zu installieren, und nicht in der Decke, sondern an der Leitplanke des Mittelstreifens. Und zugleich natürlich das allgemeine Tempolimit einzuführen, damit niemand mehr einen Grund hat, die mit max. 120 km/h dahin zockelnden E-Autos zu überholen.

Aber dann kann man es auch direkt mit Schleifern a la Oberleitung machen statt mit Induktion.

Marcel Müller schrieb:

Das soll ernsthaft gefährlicher sein als die 40 bis über 100 Liter Brandbeschleuniger, die derzeit mitgeführt werden? Seh ich nicht.

Klar, und es hat gute Gründe, warum man seinerzeit nicht angefangen hat, Tonnenweise Kupfer zu verbuddeln. Das Oberleitungskonzept ist in der Tat bewährt. Allerdings wurde es auch immer nur auf begrenzten Strecken eingeführt, jedenfalls verglichen mit dem Straßennetz. Und für Autos gibt es das auch, Stichwort O-Bus.

Ein Wesentlicher Vorteil der Oberleitungstechnik ist aber gerade, dass die Energie in Echtzeit geliefert wird. Damit entfällt die zusätzliche Umwandlung in chemische Energie im Akku komplett und der Gesamtwirkungsgrad ist entsprechend höher. Den Nutzen erreicht man aber erst, wenn wie bei der Bahn wesentliche Teile des Streckennetzes abgedeckt sind - bei Straßen undenkbar.

Nun ja, bei geschätzt einer viertel Million Straßenkilometer alleine in Deutschland hat man bei 5% Abdeckung immer noch 12000km. Und 5% bedeutet, dass für einen signifikanten Beitrag zur Reichweite oder gar erhöhte Reichweite (zu Heute) trotz kleinerer Akkus an den elektrifizierten Streckenteilen nahezu die 20-fache Durchschnittsleistung aufgenommen werden muss. M.E. völlig illusorisch.

Es ist in keiner Weise zulässig eine Zukunftsinvestition mit langjähriger Abschreibung mit den heutigen Akkupreisen zu verrechnen. Ein Auto, dessen Energiespeicher alleine den Gegenwert von drei durchschnittlichen Monatseinkommen entspricht, wird es niemals auch nur annähernd 50 Mio. mal in Deutschland geben. Punkt.

Möglich. Aber da wäre noch so einiges zu klären. Etwa, was die Instandhaltungskosten für die Fahrbahn angeht. Wie häufig es dabei zu Beschädigungen des Netzes kommt etc.

Korrekt, wenn man das Problem der Energieversorgung einfach ignoriert, dann ist das so. Eine Dieselmotor erzielt seinen Wirkungsgrad aber mit brauchbarer Effizienz aus dem /Primärenergieträger/. Das muss man erst einmal erreichen.

Selbst dann bleibt es Schwachsinn. Denn es ist natürlich wesentlich klüger, erst einmal jenen Energieverbrauch damit zu befriedigen, der sowieso auf Strom angewiesen ist, also Industrie und Haushalte, und jene Gerätschaften, die direkt und halbwegs effizient auf fossilen Primärenergieträgern aufsetzen, zunächst weiter zu betreiben. Das ist in Summe wesentlich effizienter, weil viel weniger zusätzliche Energieumwandlungen anfallen.

Wenn wir dann einmal soweit sind, dass 90% des Strombedarfs aus den genannten, sauberen Techniken gewonnen wird und wir nicht mehr Wissen, wohin mit dem Strom, dann ist es natürlich an der Zeit auch die Fahrzeuge umzustellen. Das werden die heute lebenden Menschen sicher nicht mehr erleben.

Heißt, Strom im Auto ist nur dann interessant, wenn das Energieversorgungsproblem technisch im Griff ist. Das wiederum denke ich könnten viele von uns durchaus noch erleben.

Wasserstoff habe ich nicht gesagt. Ich bin eher von fossilen Energieträgern oder deren Sekundärprodukten wie z.B. Alkohole ausgegangen. Da ist das Thema Wirkungsgrad und vor allem in Kombination Komponentenlebensdauer aber Stand heute ungelöst. Allerdings tummeln sich auch etliche Forschungsarbeiten in dem Thema, vor allem in Zusammenhang mit keramischen Membranen und Nanotechnologie. Durchaus möglich, dass es da noch einmal Nennenswert voran geht. Der Feldeffekttransistor hat auch rund 50 Jahre bis zum Durchbruch gebraucht, weil die Technologie vorher nicht im Griff war.

Wenn das so wäre, könnten wir auch den schlechten Wirkungsgrad jeder anderen Lösung tolerieren.

Wir müssen aber m.E. an den Pro-Kopf-Energieverbrauch ran, und nicht nur versuchen ständig neue Energiequellen zu erschließen. Der Ansatz ist wesentlich breite und nachhaltiger in seiner Wirkung.

Dazu können Elektroautos durchaus einen Beitrag leisten. Es gibt genug Fahrzeuge, bei denen es nicht so auf die Reichweite ankommt. Das beginnt mit dem Stadtbus (hier ist auch die Rekuperation nützlich) und endet sicher nicht mit einem Auto, dass für den täglichen Weg zur Arbeit genutzt wird. Ich kenne jemand der über Jahrzehnte mit einem kleinen E-Auto an die Arbeit gefahren ist und selbiges aus einem kleinen 15kW Wasserkraftwerk im Garten gespeist hat. Das Fahrzeug hatte vielleicht 150km Reichweite und vielleicht 100km/h im Maximum, aber auf dem Weg zur Arbeit ist das schlicht egal, solange es höchstens 50km sind und keine längere Autobahn dazwischen ist. Das dürfte für den größten Teil der deutschen Arbeitnehmer zutreffen.

Es gibt also durchaus Lösungen, die man absehbar realisieren kann, ohne Megatonnen an Ressourcen in den Schotter der Straßen, oder sollte ich besser sagen in den Sand, zu setzen.

Die Abkehr von völlig überfrachteten und übergewichtigen Autos wäre auch ein Beitrag. Es dürften die meisten von uns noch miterlebt haben, dass man mit einem Fahrzeuggewicht von 500kg auch an die Arbeit fahren kann. Und in Kombination mit heutiger Antriebstechnologie wäre ein Auto mit

3l/100km trivial. Nur treffen da eben die ökonomischen Interessen der Produzenten mit den Ökologischen Interessen und dem Öfter-mal-was-Neues-Bedürfnis der Konsumenten aufeinander. Pragmatische Lösungen verkaufen sich halt nicht. Jeder muss selbst wissen, wie er mit solchem Themen umgeht. Und keine Sorge, wir werden die Natur nicht zerstören. Wir werden sie höchsten so verändern, dass sie /uns/ zerstört.

Marcel

Am 30.03.2010 22:56, schrieb Martin Kobil:

Riesen Luftspalt und unpräzise Lagezuordnung sorgen allerdings für ziemlich mieserablen Wirkungsgrad. Außerdem für ziemlich wuchtige Wechselmagnetfelder, die so manchen Herzschrittmacher und andere medizinische und z.T. überlebenswichtige Dinge aus dem Tritt bringen können. Magnetfelder abzuschirmen ist sehr deutlich aufwändiger als nur elektrische Felder zu eliminieren. Gegenüber der Bahn hat die Straße auch noch den Nachteil, dass sich Spurrillen bilden, in denen sich Dreck, Wasser, Eis und Schnee bevorzugt absetzt und damit leicht eine gefährliche Rutschbahn entsteht.

Außerdem sind solche Induktionsschleifen sehr viel teuerer als eine Stromleitung über der Fahrbahn.

Was hältst du davon?

Nicht nur das. Auch von der Lage. 10% Verlust hat man unter optimalen Voraussetzungen sprich zentimetergenauer Ausrichtung. Real sind's eher deutlich mehr Zentimeter und Verluste.

Was der Spurrillenbildung natürlich extrem "zugute" kommt. Mit allem, was dazu gehört. Stehendes Wasser, Dreck, Eis, Schnee, ...

Wäre natürlich ein Vorteil. Allerdings - soo toll ist der Wirkungsgrund nun auch wieder nicht. Auf der Straße ist die Rollarbeit der Reifen rund

5...7 Mal größer als auf der Schiene. Während man auf der Schiene problemlos waggonähnlich im Windschatten fahren kann, ist das auf der Straße aufgrund der zusätzlichen seitlichen Dimension NICHT möglich. Also hat man auch einen sehr viel höheren Luftwiderstand zu überwinden.

Das Astrail-Konzept liegt übrigens seit Oktober letzten Jahres im Petitionsausschuss des Bundestages. Zum Konzeptverständnis ist auch diese Seite interessant:

Hallo, Hans-Jürgen,

Du meintest am 31.03.10:

Maut mit OBU!

Viele Gruesse! Helmut

Martin Kobil schrieb:

Mach doch gleich 'nen Schlitz in die Straße und 'nen Schleifer ans Auto. Carerra is back...

Gruß Andreas

Das Stichwort O-Bus ist sehr gut. Man k=F6nnte ja auch auf die Idee kommen O-Autos zu bauen. Der erste Ansatz w=E4re O-Leitungen =FCberall aufzubauen, wo auch jemals ein O-Auto fahren wird. Also auch bis in die eigene Garage und =FCber dem abgelegensten Feldweg.

Weil das nicht praktikabel ist, k=F6nnte man auf die Idee kommen die Strassen ohne O-Leitung mittels Akku zu =FCberbr=FCcken. Und da sind wir wieder bei unseren Ausgangspunkt. Die Frage wieviel O-Leitung man aufbauen muss bzw. wieviel Kapazit=E4t/Reichweite ein Akku haben muss, duerfte rein wirtschaftlicher Art sein.

Ob man nun als Stromuebertrager O-Leitungen baut oder auf kontaktlose Induktivit=E4t setzt, ist dabei letzlich nur eine Detailfrage.

Ich spucke jetzt einfach mal einen Erstausbau Vorschlag in die Luft, keine Ahnung ob das realistisch ist:

Auf jeder Autobahnein- und Ausfahrt ein 1km langer Stromuebertrager (O- Leitung oder Induktiv) in Kombination mit Elektroautos mit 50 - 80 km Reichweite.

Wieviel Autobahneinfahrten gibt es in Deutschland? Was w=FCrde soetwas wohl kosten?

Martin Kobil schrieb:

Sorry, aber das ist ein uralter Hut. In der Zone habe ich mal ein Kinde= rbuch gelesen, hie=C3=9F irgendwie so =C3=A4hnlich wie "Abenteuer Utopia" ode= r sowas in der Art, und in dem wurde exakt dieses Verfahren beschrieben. Gut, OK, im B= uch war das f=C3=BCr Luftkissenautos gedacht, wobei der Autor wohl nicht da= r=C3=BCber nachgedacht hat, was f=C3=BCr einen L=C3=A4rm sowas macht und wieviel D= reck das beim Fahren aufwirbeln w=C3=BCrde. Au=C3=9Ferdem war er der Meinung, da=C3=9F= das Eisenbahnnetz des Ostblocks auf russische Breitspur umgespurt werden w=C3=BCrde, sowi= e da=C3=9F man darauf mit echten Atomlokomotiven herumfahren w=C3=BCrde, dabei wei=C3=9F= doch jedes Kind, da=C3=9F man Atomreaktoren ortsfest installiert und dann lieber d= ie Oberleitung damit speist ...

Hat eigentlich schonmal jemand dr=C3=BCber nachgedacht, welch beschisse= nen Wirkungsgrad Transformatoren mit derart riesigem Luftspalt wie dem zwis= chen Fahrbahn und Fahrzeugboden haben? Kann es sein, da=C3=9F dadurch nur si= nnlos noch mehr Energie verheizt wird als ohnehin schon?

Na klar Bubi, tr=C3=A4um weiter. Boah ... nee ... kann nicht widerstehen ... fri=C3=9F das hier:

--=20 Es ist Zeit f=C3=BCr Reich

Martin Kobil schrieb:

Hallo,

und wenn dann etwas auf der Fahrbahn mit Induktionsschleife liegt wie sonst auch öfter auf Strassen und Autobahnen, ein Stück Reifenlauffläche, ein Auspufftopf oder anderes, dann rumpst es wegen des geringen Abstandes zwischen Fahrbahn und Induktions-Stromaufnehmer gewaltig. Wenn konventionelle Fahrzeuge ohne diesen Aufnehmer darüber fahren wird ihr Unterboden induktiv erwärmt. Die 10 % Übertragungsverluste wären ja schön, müssten aber erstmal in der Praxis realistisch bewiesen werden.

Bye

Also schrieb Cartman:

Dann lieber eine in die Straße eingelassene Stromrille/Schiene. Mit Geschwindigkeitsbeschränkung auf 120km/h, plus Abstandskontrolle oder fester Koppelmöglichkeit der Fahrzeuge, damit keine Auffahrunfälle passieren. Eine (vglw. kleine) Batterie an Bord müsste trotzdem sein. Insb. muss man dann dafür sorgen, dass sich die stromschienengespeisten Fahrzeuge nicht mit frei fahrenden Fahrzeugen in die Quere kommen - also separate Spur, oder zumindest eine Kennung (mtw. grünes Blinklicht oder so). Sowas eignet sich sicherlich erstmal für Fernstrecken (Autobahnen), wo die Autos unter sich sind und nicht auch noch Tretrollern, Hunden und alten Ommas ausweichen müssen. Konstruktiv kann man das so lösen, dass ein Auto einen oder zwei T-förmige Bügel hat, die es nach unten in die Rille ausfahren kann mit den Armen des T in Fahrtrichtung, dann quer drehen und von unten an zwei hängend angebrachte Kontaktschienen links und rechts der Mittelrille anfedern. Verbessert zugleich die Straßenlage. :) Mit zwei solchen Armen pro Fahrzeug könnte man auch gleich eine Spurführung + Redundanz erreichen. Das ganze wäre auf Seiten der Straße auch vergleichsweise leicht zu implementieren. Rille in die Straße, vorgefertigten "Rolladenkasten" rein, von Zeit zu Zeit eine Gleichstrom-Versorgungsstation an die Straße (die man sich fix und fertig bei der U-Bahn entlehnen kann), fertig. Klar, der Strom muss erzeugt und hingeführt werden, aber das muss er ja sowieso, irgendwie. Egal welche Elektro-Lösung man vorsieht. Dank Bordbatterie wären auch kürzere unversorgte Abschnitte (etwa auf Brücken, wo man keine Schächte fräsen kann) kein Problem. Da muss nur der Fahrer vorher rechtzeitig über die Lücke informiert werden. Die einzelnen "Rolladenkasten"-Segmente wären auch bei irgendwelchen Havarien (Schleifer abgerissen o.dgl. Schäden) in Minutenschnelle getauscht. Außerdem wäre der Schleifer mit Sollbruchstellen für einen Notabwurf auszustatten, wenn man mal ganz schnell aus der Spur muss. Technisch lösbar. Auch für Verzweigungen und Zusammenführungen gibt es Lösungen. Macht schließlich die U-Bahn mit ihren Stromschienen auch. Einen Ein- und Ausfädelassistenten kann man auch schnell aus einer Einparkhilfe generieren. Usw.usf. Vorteil dieser Lösung: es wäre für Nichtnutzer des Systems völlig transparent. Ein Schlitz von letztlich ein paar cm in der Spurmitte stört andere Autos nicht wirklich. Und es erzeugt keine gefährlichen weiteren Auswirkungen.

Da klipse ich mich dann in München in den Asphalt ein und klipse mich in Hamburg ausgeruht und mit geladener Batterie wieder aus. :)

Ansgar

Also schrieb Andreas Fecht:

Hee, meine Idee. Warum denn nicht...

Ansgar

Hallo, Ansgar,

Du meintest am 31.03.10:

[...]

Du hast gerade die elektrische Eisenbahn erfunden - herzlichen Glückwunsch!

Viele Gruesse! Helmut

Für einen Luftspalt von 10mm wäre sie ungefähr realistisch.

NACK. Das ist die reine Verlustleistung bei der Übertragung zum Fahrzeug. Dazu kommt die Verlustleistung bis zur Übertragungsstelle, die Verlustleistung im Fahrzeug (Akku-Wirkungsgrad, Motor-Wirkungsgrad, Getriebe...) und die Verlustleistung bei der Stromerzeugung.

Solange der Strom nicht aus regenerativen Quellen kommt, verbrät man so eher mehr fossile Energieträger als mit einem gut eingestellten Dieselmotor, denn der Wirkungsgrad z.B. eines Tanklastzugs oder einer Raffinerie ist sehr veiel besser als der einer Stromleitung bzw. eines Kraftwerks.

Dazu kommt der Einführungsaufwand, denn man braucht die Stromzuführung flächendeckend in allen größeren Straßen. Und das mit dem Akkus aufladen ist auch nicht so einfach, denn die benötigte Energiemenge im Akku und die Ladeströme werden durch die Induktion nicht kleiner - um den Energieinhalt eines 50-Liter-Dieseltanks in sagen wir mal 5 Minuten als Elektrizität zu übertragen, braucht man entweder riesige Ströme 0> armdicke Kupferschienen oder hohe Spannungen => armdicke Isolierungen, wahrscheinlich beides. Das Stromnetz das die dabei im Massenbetrieb entstehenden Lastschwankungen aushält, hat nebenbei noch keiner erfunden.

Solange nicht irgendjemand einen massiven wissenschaftlichen Durchbruch der Kategorie Zimmertemperatur-Supraleiter erzielt, ist und bleibt Elektromobilität eine stark eingeschränkte Nischenanwendung, die nur in Einzelfällen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor ersetzen kann - und damit wegen der gigantischen Infrastrukturanforderungen und damit verbundenen Kosten als Ersatz für Verbrennungsmotoren völlig utopisch.