"Elektroautos sind Energienutzer, Verbrenner Energiewandler" - auch Fachjournalisten können irren

[806 CO]

#AlexanderBloch hat‘s auf #YouTube unter #automotorundsport #blocherklärt auf den Punkt zu bringen versucht:

 

Autos mit Verbrennermotor seien #Energiewandler, #Elektroautos dagegen #Energienutzer.

 

Ließ mir keine Ruhe. Und stimmt so gar nicht. Ist gleichsam #autopopulismus, dem ein Körnchen Wahrheit innewohnt, der aber die Tatsachen verdreht und entstellt, so daß die klare Blick und die echte kritische Auseinandersetzung verhindert wird. Der Reihe nach:

 

 

1. Die Betrachtung muß für alle Technikansätze gleich sein

 

Gibt eine hervorragende und weitgehend in den zugehörigen Daten abgesicherte Methode dafür: „Well to Wheel“ heißt das auf Englisch. Also: Von der Primärenergiequelle bis zum angetrieben sich drehenden Rad wird alles einbezogen und insgesamt gewürdigt.

Tut #AlexanderBloch das? Nein, tut er nicht. Und das nimmt seinen Herleitungen und Erklärungen viel Glaubwürdigkeit, leider.

Betrachten wir’s also ernsthaft:

Primärenergie beim Verbrenner ist Rohöl. Vom Bohrloch („well“) bis zum Autotank verlieren wir etwa 20 % des Energiegehalts durch Aufwand für Gewinnung, Transport, Raffinierung und Vertrieb in Tankstellen. Klingt schon unflott, nicht wahr? Aber: „Umgewandelt“ im Sinne von völligem Wechsel des Energieträgers wurde da gar nichts, nur bedarfsgerecht verändert, nämlich veredelt durch Raffination.

Primärenergie beim E-Auto ist nicht immer gleich, also Verschiedenes betrachten.

 

Teilweise ist das Strom aus Kraftwerken, die Kohle oder Gas verfeuern (Verluste aus Gewinnung und Transport ca. 10 % und Wirkungsgrad des Kraftwerks bei Kraft-Wärme-Koppelung bestenfalls 80 %). Aus ursprünglich 100 % in der Kohle/dem Gas werden also zunächst 90 % im Kraftwerksbunker, dann höchstens 72 % bei der abgeschlossenen Stromproduktion. Jetzt muß der Strom verteilt werden, was Leistungsverluste durch Strecke und Umspannung erfordert. 15 % sind das derzeit laut Bundesnetzagentur. Aus den 72 % verlieren wir also weitere gerundet 11 % und landen bei 61 (abgerundet 60) %, die derart an der Ladestation bereitstehen. Schlecht im Vergleich zum Sprit ... und schlecht für die Umwelt, denn der CO2-Ausstoß ist damit pro verwertbarer kWh höher als beim Benzin oder Diesel.

Und was ist passiert? Die Primärenergie wurde zur Stromerzeugung zum ersten Mal UMGEWANDELT. Aus Kohle wurde Hitze, aus Hitze Dampf, Dampf treibt Turbinen an, die Generatoren bewegen, die den Strom erzeugen. Schlecht für den Wirkungsgrad, den ich hier noch optimistisch gut angenommen habe.

Andere Methode: Atomkraft. Aus dem spaltbaren Uran wird in Reaktoren Hitze gewonnen, die Dampf erzeigt, der Turbinen antreibt, die Generatoren bewegen. Wieder: Eine Umwandlung! Wirkungsgrad? Kein Deut besser als bei Kohle - noch. Man arbeitet dran, aber das wird wegen verschlafener Zeit noch Jahrzehnte dauern.

Andere Methode: Wind oder Sonne als Primärenergie. Entweder mit Windrad oder Photovoltaik. Wirkungsgrad? Lächerlich schlecht - 25 % ca. Aber: Wind treibt kein Auto an (Rückenwind unberücksichtigt), der muß umgewandelt werden. Entweder physikalisch durch Generatoren (Wind) oder chemisch durch Module (Sonne). Wieder: die Primärenergie treibt nicht die Räder, sie muß umgewandelt werden. Dann gehen natürlich die Leitungs- und Umspannverluste ab - auch durch Umwandeln von Gleich- in Drehstrom. Macht hier ca. 20 % vom kläglichen Anfangswert, also kommen von der Primärenergie „Erneuerbare“ ca. 20 % an der Ladestation an. Ist verheerend schlecht, aber derzeit hinnehmbar, weil kein CO2 dabei anfällt. Beim Herstellen der Module schon, aber das lassen wir jetzt weg, sonst wird’s zu kompliziert.

Frage an die Runde: Wieso schaffen wir statt tausender neuer Windräder keine Optimierung der bestehenden auf z.B. 50 % Wirkungsgrad? Ersparte uns die unsägliche Debatte um Abstand und sonstige Nebenkriegsschauplätze ... und würde die unbrauchbare Photovoltaik ersetzen, die viel zu teuer im Invest ist für nur knapp 10 % Vollleistungsstunden pro Jahr (Fraunhofer Institut, heute in der #FAZ so mitgeteilt).

Zwischenergebnis: CO2 außen vor ist Sprit nicht verkehrt, da er bis zum Tank nicht umgewandelt werden muß und deshalb effektiv sehr viel Energie mit wenig Volumen und Gewicht bereitstellt. Elektrische Energie entsteht immer durch Umwandlung von Primärenergie - anders als #AlexanderBloch es glauben machen möchte.

 

2. Die Betrachtung muß bis zum angetriebenen Rad gehen

Populistisch gesprochen wäre bis jetzt jeder für Stromautos ein Depp - ineffektiv, teuer, oft gar keine CO2-Ersparnis.

Noch dreht sich aber kein Rad, und jetzt wird’s für alle finster.

Verbrenner: Wirkungsgrad zwischen 20 und 50 % - je nach Lastzustand und Verbrennungsprinzip (Diesel, Benziner, Volllast oder Teillast). Uiuiui. Was ist wieder die Krux? JETZT wird tatsächlich Energie gewandelt beim Sprit. Und dahin ist die schöne Welt. Aus den 80 % im Tank werden am Rad maximal 40, im echten Leben eher 25 % im Verhältnis zum Energiegehalt des Rohöls („Well“).

 

Aber: In einen Verbrenner schüttet man Sprit, der dort (von Biokraftstoffen abgesehen) eigentlich unendlich lange aufbewahrt werden kann, ohne Leistungsverluste hinzunehmen. Heute stimmt das fast, weil keine Verdampfungsverluste mehr entweichen. Praktisch, bewährt und gut. Hoher Energiegehalt von um die 10 kWh je Kilogramm. 50 Liter Sprit haben etwa 45 Kilogramm und demnach einen Energiegehalt von rund 450 kWh. Problem: die Energiewandlung hat einen mäßigen Wirkungsgrad. Wenn dann noch fossiler Sprit verfeuert wird, ist das klimatechnisch unflott. Abwärme fällt dafür quasi kostenlos an, damit kann man lecker den Innenraum heizen. Außentemperatur ist nahezu egal, alleine das Aufheizen des Motors dauert und kostet. Und der Wirkungsgrad steigt in einem bestimmten Lastfenster immer weiter an, weshalb schnelleres Fahren relativ sogar effektiver sein kann.

 

Also: eigentlich simpel, nur der Umwandlungsprozeß ist ineffektiv. Solange der Sprit fossilen Ursprungs ist, ist das wirklich schlecht, weil viel zu viel CO2 für viel zu wenig Antriebskraft freigesetzt wird.

 

Wieso soll dann das Heil im elektrischen Strom liegen?

 

Viele möchten diesen Eindruck vermitteln. Und reden wortreich von den vermeintlichen Vorteilen. Technisch wird da ein wichtiger Teil entstellend geschildert. Nämlich:

 

Elektrischer Strom ist Echtzeitenergie (treffend so in #autorevue beschrieben). Man kann Strom  N I C H T  SPEICHERN (Kondensatoren außen vor, das ist nur kurzzeitig und in kleinen Mengen möglich).

 

Worauf das rausläuft? Das Elektroauto selber mag elektrischen Strom unverändert nutzen, aber es speichert ihn nicht unverändert. Batterien speichern Energie durch ein zweites Umwandeln in einem chemischen Prozess, der die Übertragung auf körperliche Materialien erfordert.

 

Und wieder ist diese Umwandelei wie beim Verbrenner die Krux. Übrigens: einzig die Bahn mit Oberleitungen nutzt jetzt ohne jede weitere Umwandlung den elektrischen Strom zum Antrieb. Und nur die Bahn, den schon optisch verkrampften Test auf der A5 hat man ja gleich wieder beerdigt, weil’s hanebüchener Unsinn war, LKWs über Oberleitungen aufzuladen. Schienen sind halt was anderes als Fahrbahnen und Fahrpläne was anderes als Frachttermine. Again what learned.

 

 

3. Wirkungsgrad ist nicht gleich Wirkungsgrad

 

Der Wirkungsgrad beim Stromerzeugen und Verteilen im Netz kostet enorm, wie oben gezeigt.

 

Beim Verbrenner beschränken sich die Nachteile auf den Wirkungsgrad eines einzigen Umwandlungsprozesses (aus flüssigem Sprit wird Knall, der die Kurbelwelle dreht) und die erst über Drehzahl erst steigende Kraft. Dafür ist jedes Gramm Kraftstoff immer gleich nutzbar. 45 kg (50 Liter) sind immer 45 kg. Und die Höchstleistung ist auch die Dauerleistung (Konstruktionsfehler außen vor). Hohes Tempo kostet mehr, aber nicht so viel wie beim Elektriker. Selbst sehr scharf gefahrene Diesel schaffen 500 km mit einem Tank.

 

Anders beim E-Auto. Um überhaupt elektrischen Strom zu erzeigen, ist eine erste Energieumwandlung nötig. Und zum Speichern eine zweite (!). Die ist nun endgültig ein Graus:

 

Die nutzbare Speichergröße ändert sich je nach Temperatur. Die Befüllbarkeit ändert sich je nach Temperatur und Ladestand. Und das in höchst unkomfortablem Maß. Das kann man abmildern, aber derzeit ist es unumstößliche Tatsache. Der Wirkungsgrad der Batteriespeicher liegt zwar in einem engen Fenster (um die 90 %), aber Dauerleistung der Motoren ist nur extrem aufwendig genauso hoch wie Spitzenleistung. Meist werden aus effekthascherischen 500 Prospekt-PS am Ende dauerhaft nur 250. Puuh!

 

Praktisch gerechnet: gute Elektriker brauchen für Tempo 130 um die 37 kW Leistung. #automotorundsport mißt das immer wieder. Also mit Wirkungsgradverlust runde 41 kWh, die in die Batterie rein müssen (Ladeverluste außen vor). „Stimmt doch gar nicht, ist doch viel weniger pro 100 km!“ Jajaja - sind doch 130 km/h, also pro 100 km nur 31,5 kWh. Flotte 160 km/h kosten dann schon satte 47,6 kWh/100 km. Mit diesen Zahlen wird das Dilemma der Umformung von Strom in Ladeenergie klar: der Speicher ist derzeit mit um die 100 kWh Kapazität maximal bei solchen Verbräuchen unbrauchbar.

 

Und: anders als der Sprit im Tank ist die Ladeenergie nicht bis zum letzten Elektron nutzbar. Unter 10% und über 80% Ladung sind ungesund und es dauert auch viel zu lange, so voll zu laden. Also bei besten Bedingungen nur 70% der Kapazitätstheorie in der Praxis verfügbar. Und wenn‘s kalt wird, läßt sich erst recht nicht jedes Elektron nutzen. Das geht ab 10° deutlich abwärts. Um die 0° fehlen schon weitere 20% an verfügbarer Kapazität. Um das zu verhindern, muß geheizt werden. Nicht nur Innenraum, sondern auch Batterie. Fatal: um die 5-6 kWh zusätzlich alle 100 km sind nötig. Ist also faktisch dasselbe, wie ungeheizt damit zu leben, solange der Batteriepack nicht durchgewärmt ist. Und kalte Batterien laden schlecht oder sogar sehr schlecht. Statt 175 kW z.B. nur noch 40 - und die daraus resultierenden  Ladezeiten sind schierer Unfug.

 

Ergebnis: im Winter fehlt entweder abrufbare Kapazität und/oder der Verbrauch steigt.

 

Tolle 500 km Reichweite sind also Mumpitz. Das geht nur sommers oder frierend, jedenfalls aber nur schleichend mit max. 100-110 km/h Spitzentempo.

 

Warum wirft man dem Publikum vor, völlig unsinnig viel zu große Reichweiten zu fordern und damit viel zu schwere Autos zu provozieren? Geht gerade in „Social“ Media rum: „Die Leute wollen 500 km in der Batterie, fahren aber maximal 50 km pro Fahrt - die spinnen doch alle.“

 

Weil die Leute auch nicht blöd sind.

 

#BlochschenFormeln sind brauchbar für die lebensnahe Betrachtung: „Von der WLTP-Reichweite muß man für den Alltag schon mal 30 % abziehen. Und im Winter nochmal 20 %, bei schlecht gemachten Autos sogar bis zu 50 %.“ Tada - aus 500 km werden auf Langstrecke 250 sommers und keine 200 winters. Fragt nicht nach der Reichweite bei 200 km/h oder gar 250. Da sind dann 75 kWh/100 km und noch mehr nötig. Reichweite? Keine 100 km …

 

4. Also sind batterielektrische Autos Unsinn?

 

Technisch im derzeitigen Entwicklungsstand leider ja. Der fossil erzeigte Strom spart kein CO2, die Erzeugung erneuerbaren Stroms ist zu ineffizient und die Batterien sind als nur beim Elektriker nötiger zweiter Umwandlungsschritt zum Speichern unbrauchbar. Sie können die unlösbare Aufgabe von Speichern und Heizen nicht überwinden.

"Aber ich lade mit Strom vom Dach - das hat keine Netzverluste und erzeugt kein CO2".

Guter Punkt. Aber: "Auf Strecke" hat man sein Dach ja nicht dabei ... also fährt man allenfalls so los oder nutzt das Auto nur zum Pendeln im Nahbereich. Das Invest in Module und vor allem taugliche Speicher im Haus - ein ökonomisches Desaster. Mit einem Winzspeicherchen von 10 kWh ist nichts gewonnen, wenn flotte 60 kWh nötig sind. Und - wie schon ermittelt: Die Module arbeiten nur etwa 10 % der Jahresstunden unter Volllast, was zum Autoladen nötig ist. Um das auszugleichen, muß übermäßig viel an Kapazität montiert werden (30 kWp und mehr) - da kann ich mich auch mit der Tesla-Taxe abholen lassen, das wird billiger! Ist außerdem ein Reichneprivileg, das für Massenanwendung niemals in Frage kommen wird.

 

 

5. Lassen wir die Dogmatik weg

Die Verbrenner waren als erste flexibel und ersparten die Kaltstartbelastung im Kurzstreckenverkehr, indem sie als Hybrid oder Plug-in-Hybrid wenigstens einen Versuch der Verbesserung unternahmen. Kombination aus Elektroantrieb und Verbrenner - kann klappen, muß aber nicht. Toyota kann’s ...

 

Elektriker sind aber Dogmatiker. Beharren auf ausschließlicher Nutzung von elektrischem Strom. Das ist für den Übergang zu brauchbarer Speichertechnik schlecht und verhindert lebensnahe Einsatzmöglichkeiten für viele.

 

Abhilfe drängt sich wenigstens für die ungeschickt kalten Temperaturen aus meiner Sicht wie folgt auf: die Batterie wird extern beheizt. Auch wenn‘s pervers klingt: eine kleine Konstantheizung mit einem Brenner (!!!)  und einem kleinen Tank von vielleicht 5 oder 10 Litern müßte das Winterproblem lösen. 5 Liter Sprit haben ca. 4,5 kW Energie. Damit können Batterie und Innenraum vernünftig beheizt werden, wenn ca. 0,5 L/h verfeuert werden. Die Batterie funktioniert dann annähernd wie im Sommer bei Kapazität und Ladeleistung. Ist wohl für Elektrofans unerträglich, aber derzeit der einzig vernünftige und preiswert einzurichtende Ausweg. Dafür muß kein Klotz von 700+ Kilo mehr ins Auto, „schlanke“ 500 oder noch weniger täten reichen. Und 10 Kilo für das Öfelchen mit Tank. Spart auch noch Energie durch weniger Gewicht. Davon schreibt der #Qualitätsjournalismus nix.

Und wenn man den dafür (und für Verbrennermotoren allgemein) nötigen Sprit nahezu-CO2-neutral herstellt, gewinnt man die Zeit, die für eine vernünftig durchdachte Elektromobilität nötig ist, ohne den bereits entstandenen Schaden an CO2-Emissionen unnötig zu vertiefen. Dumme Übersubventionen als Trostpflaster und Verschleierung vor dem Endkunden sind teuere Verschwendung von Steuergeld und zu Recht beendet.

 

Es könnt’ so schön sein, wenn’s nicht so wär’, wie’s ist. Mir reiben von dem vielen Sand der Argumentation der  #Elektroeuphoriker schon die Augen.

 

 

Markus

 

- trotzdem Fan von Caterham Project V oder Mazda Iconic SP -

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Hallo 806,

 

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[Thorsten0815 VIP CO]

Der Beitrag wäre in der e-mobilen Grundsatzdiskussion auch gut aufgehoben. 

[Thorsten0815 VIP CO]

Andere Idee:

Wir verbrennen das Benzin zentral und machen über Hitze, Dampf, Turbine, Generator gleich Strom für eAutos daraus.

 

Vorteile:

• Wieder mehr "Speicherkapazität im Stromnetz" durch die rotierende Masse der Trubine/Generator im Vergleich zu Windrad/PV, also Stabilitätsfördernd gedacht.
• Wir können viel besser im Bereich des optimalen Wirkungsgrad arbeiten/verbrennen.
• Es ist zentral eine bessere und kostengünstigere Reinigung der Abgase möglich.

Nachteil:

• Wir müssten eAuto fahren.  
• Unser Stromnetz, also sagen wir mal es hat Potenzial in mehreren Dimensionen.
• Zusätzliche Abhängigkeiten zum Beispiel bzgl. günstigem Öl, Batterierohstoffe, usw.

 

Was gäbe es in diesem Kontext der individuellen Mobilität (ausser gleich Kernkraftwerke) besseres? Das von mir Gedankenmodell kann es ja nicht sein, oder? 

 

Und wenn man im Rahmen des CO2 Dogmas, eben Jenes zu reduzieren als absolute Vorgabe denken würde, dann würde mich die Realisierung dieses Gedanke in ähnlicher Tiefe wie der hervorragend argumentierende und geschrieben, erste Beitrag von @806 äusserst interessieren. 

 

vor 4 Stunden schrieb 806:

....----wenn man den dafür (und für Verbrennermotoren allgemein) nötigen Sprit nahezu-CO2-neutral herstellt......

 

[double-p]

Nach dem Wheel kommt noch die Entsorgung - und vor dem Well die Produktion der "Foerdermittel" (Bohrplattform, Solarzelle, .. nicht staatlicher Geldsegen).

[Hermann F CO]

vor 13 Stunden schrieb Thorsten0815:

Und wenn man im Rahmen des CO2 Dogmas, eben Jenes zu reduzieren als absolute Vorgabe denken würde,

Also hier in DE hat man das voll im Griff, hier werden von kongenialen Leuten CO2 produzierende Bäume entfernt und dafür Windräder aufgebaut. 

[Andreas. CO]

Wenn wir schon beim fröhlichen Zahlens schubsen sind ...

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