1. Das Hybrid-Fahrzeug –
die Lösung für den Individualverkehr bei
zukünftigen Energieversorgungsstrukturen.
Vortrag auf der
Jahreskonferenz „VOLLER ENERGIE 2013“
für die MetropolSolar-Region
Duale Hochschule Mannheim,16. 3. 2013
Dr.-Ing. Peter Kosack
Technische Universität Kaiserslautern
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2. Systemwissenschaftliche Sichtweise
A B
Gesamt-System
Versorgungsstruktur/
Fahrzeuge
Umgebung
Versorgungsstruktur und Fahrzeuge bilden eine Einheit !!
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3. Anforderungsprofil Individual-Mobilität (PKW)
98% der
Alltagswege
sind unter 100 km
87% der Wege
sind unter 25 km
Durchschnittlich
3,4 Wege
pro Tag!
Insgesamt Trend
zur
Stagnation!
Ähnliches gilt für den Verteilverkehr beim LKW
Lösungsansatz:
Mobilität mit seriellem PlugIn-Hybrid-Antrieb
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4. Favorisiertes Energie-Versorgungskonzept
(Wiss. Beirat Bundesregierung)‫‏‬
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5. Smart-Grid-Konzepte zur Speicherung
(Quelle: DGS)‫‏‬
- Erneuerbarer Strom und Biomasse als Energiequellen
- Verteilter Strom-Speicher in den Fahrzeugen
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6. Thema: Batterie-Speicher; Grenzen der Energiedichte
Prinzip:
- elektrochemische
Zelle
- elektro-
chemische
Spannungsreihe
mit theoret.
Maximum bei
Lithium–Fluor
mit Energiedichte
6270 Wh/kg
Heute favorisiert:
Lithium-Ionen Systeme mit 450 – 650 Wh/kg (theoretisch, aktives Material) und
90 -180 Wh/kg (praktisch, im kompletten Gehäuse inklusive
Überwachungselektronik).
Zum Vergleich:
Energiedichte Benzin: 12000 Wh/kg; Energiedichte Diesel: 11800 Wh/kg
Unterschied durch effizientere Energienutzung beim Strom teilweise ausgleichbar.
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7. Thema: Batterie-Speicher; Grenzen der Ladetechnik
Strom tanken:
Batterie mit 140 kWh Energieinhalt beim Elektroantrieb entspricht 40
ltr Benzin = 356 kWh beim Verbrennungsmotor
und Tankzeit 3 min.
Ladeleistung aus 1-phasigem Netz: 3,5 kW (ca. 40 h Ladezeit)
Theoret. Schnell-Laden in 3 min: Leistung 2800 kW = 2,8 MW
(Spitzenleistung TU Kaiserslautern: 5,2 MW)
Allerdings: Komplette Schnellladung beim Elektroantrieb selten
Batterieaustausch (theoretisch und technisch möglich)
Probleme: Normung der Batterien und Ladestationen, Infrastruktur
der Ladestationen (Verteilung, Größe, Anschlußleistungen)
Laden während der Fahrt per Induktion:
Probleme: Positionierung, Übertragungsverluste durch Luftspalt,
EMV, Wirbelströme (Quelle: B. Hauck, TU KL; eigene Recherchen)
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8. Lösungsansatz: Seriell-Hybrid-Antrieb
Parallel-Hybrid-
Antrieb
Anforderung:
Die Antriebsenergien müssen der Seriell-
Versorgungsstruktur entnommen Hybrid-
werden können. Antrieb
Z.B. elektrische Energie
und Methan-Gas
E-Antrieb
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9. Mobilität mit PlugIn-Hybrid-Antrieb
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10. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !
Dr.-Ing. Peter Kosack
Graduate School CVT
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Kaiserslautern
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