Rekuperation unter Rennbedingungen

[amie]

@Golem
Das wäre mal was, was Ihr hättet recherchieren können.
Das sind die interessanten technischen Probleme bei sowas: Wie gehen die mit den extrem hohen Spitzenströmen beim Rekuperatieren um?
Schaffen sie es das direkt auf den Akku zu geben? Benutzen sie CAPs? Schwungräder?

Fragen über Fragen.



1 mal bearbeitet, zuletzt am 22.11.16 11:12 durch amie.

[chefin]

Frag mal Porsche, die machen das beim 918 Spyder

Erwarte aber keine Antwort, weil die Antwort da drauf ist viel viel Geld wert und Firmen werden das nicht so ohne weiteres Rausrücken.

In diesem Fall geh aber davon aus das keine Rekuperation erfolgt. Genau weil diese hohen Ströme Akkulebensdauer kosten oder Caps benötigen. Wegen ein paar Euro Stromersparniss gibt man keine 10.000 Euro aus, was langfristig der frühere Verschleiss der Akkus kostet. Ein Autoleben sind 200.000km, ein Stromverbrauch im normalen Betrieb von 20kwh/100km ergibt einen Gesamtverbrauch von 40.000kwh. 10% sparen wären 4.000kwh und das bei 30ct ca 1300 Euro. Über die gesamte Lebensdauer.

Fährt man schneller, rekuperiert man schlechter, weil man meist die Bremse nutzt. Man fährt ja nicht schneller um dann extrem früh vom gas zu gehen. Dann spar ich mir das hochbeschleunigen gleich ganz. Aber wer etwas sportlicher fährt, wird auch knapper bremsen und damit wie üblich in Wärme umsetzen.

Rekuperation wird völlig überschätzt und bringt nicht wirklich viel. Man kann ja nur die Energie die in der Masse steckt zurück holen. Die Energie die an diversen Reibungswiderständen verloren gegangen ist ist weg. Sobald man also die gewünschte Speed erreicht hat geht Null Watt in die Masse und alles in Reibungsverlust. Allenfalls Bergab holt man noch ein bischen was raus von dem was man bergauf reingesteckt hat.

Deswegen 10% als maximum angesetzt. Dürfte aber eher weniger sein.

[Nogul]

chefin schrieb:
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> Erwarte aber keine Antwort, weil die Antwort da drauf ist viel viel Geld
> wert und Firmen werden das nicht so ohne weiteres Rausrücken.

Es gab im SPON ein Artikel über einen Opel Händler in Wolfsburg. Geschäfte laufen so lala aber er kann sich darauf verlassen, dass ein unbekannter bei jeder Einführung eines neuen Modells 20 Stück unbesehen kauft.

Denke jeder halbwegs großer "Player" zerlegt die Geräte ihrer direkten Mitbewerber bis zur letzten Schraube.

[puerst]

chefin schrieb:
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> Rekuperation wird völlig überschätzt und bringt nicht wirklich viel. Man
> kann ja nur die Energie die in der Masse steckt zurück holen. Die Energie
> die an diversen Reibungswiderständen verloren gegangen ist ist weg. Sobald
> man also die gewünschte Speed erreicht hat geht Null Watt in die Masse und
> alles in Reibungsverlust. Allenfalls Bergab holt man noch ein bischen was
> raus von dem was man bergauf reingesteckt hat.

Die Physik hat den grossen Vorteil, dass man nicht vermuten muss, sondern einfach rechnen kann :-)

kinetische Energie: E_kin = m * v^2 / 2
Energie zur Überwindung des Luftwiderstandes während der Strecke s: E_luft = A * c_W * rho * v^2 / 2 * s

Bei welcher Strecke wurde gleich viel Energie zur Überwindung des Luftwiderstandes verwendet wie zur Beschleunigung der Masse:

E_kin = E_luft
m * v^2 / 2 = A * c_W * rho * v^2 / 2 * s

=> s = m / (A * c_W * rho)

Masse des hier genannten Auto: 1735kg
Luftdichte rho auf Meeresniveau bei 20°C: ca. 1,2kg/m^3
c_W (angenommen): 0.3
Querschnittsfläche A (angenommen): 2m^2

Ergebnis: s = 2.4km

D.h. dieses Auto muss mindestens 2.4km mit der Geschwindigkeit fahren, um für die Überwindung des Luftwiderstandes gleich viel Energie aufgewendet zu haben als für die Beschleunigung eben dieser Geschwindigkeit.

[1st1]

Habe schon durch den Zaun in Rüsselsheim vor etwa 10 Jahren einen teilzerlegten Ford Mondeo und nebenan einen ebenso zerlegten FIAT Punto gesehen. Ich gehe auch mal davon aus, dass das überall passiert.

[Ach]

>Rekuperation wird völlig überschätzt und bringt nicht wirklich viel. Man kann ja nur die Energie die in der Masse steckt zurück holen. Die Energie die an diversen Reibungswiderständen verloren gegangen ist ist weg. Sobald man also die gewünschte Speed erreicht hat geht Null Watt in die Masse und alles in Reibungsverlust. Allenfalls Bergab holt man noch ein bischen was raus von dem was man bergauf reingesteckt hat.

>Deswegen 10% als maximum angesetzt. Dürfte aber eher weniger sein.


Da sieht aber jemand den Wald vor lauter Bäumen nicht, wahrscheinlich aus der Gewohnheit des Ottomotorgebrauchs heraus. Stell dir mal vor, du hättest weder Motor- noch hydraulische Bremsen, was für ein Wahnsinn das wäre, und jedes mal wenn du eben doch das Pedal betätigst, aktivierst du einen stromerzeugenden Generator. Dann kommst du auf die bis zu 60% zurückgewonnene Energie, die Hybride und Stromer in der Stadt so unschlagbar sparsam machen. 60%, da gibt es nichts zu "überschätzen", das ist einfach ein Zahlenwert. Dabei gilt: Je schwerer das Fahrzeug, desto effizienter die Rekuperation, meint: für beladene Transporter in der Stadt rentiert sich der Elektroantrieb erst recht.

Daneben sind diese 60% eine Energie, die ansonsten den Fahrzeugverschleiß beschleunigen würde durch Abrieb und Wärme. Man kann es auch so beschreiben, dass der Wagen sich vor dem Verschleiß "rettet", indem er die Verschleißenergie noch bevor sie zerstörend wirkt, umwandelt in ein Potenzial für den späteren Vortrieb, wie im Märchen aber war. Entsprechend haben Elektrofahrzeuge nur einen Bruchteil des Brembelägeverschleißes eines Verbrenners. Im Grunde und mit Ausnahme von Notsituationen, verwendet man die Bremsen eines Stromers nicht um anzuhalten und nur um nicht von der Stelle zu rollen wenn man bereits steht, also eher wie eine Handbremse.

[Dwalinn]

Und er LaFerrari nutzt KERS aus der Formel 1111!elf!!!!!

Nur verliert er dadurch ein rein elektrisches Rennen gegen den 918 und P1 (weil nicht rein elektrisch fahrbar)

Ach ich liebe The Grand Tour von Amazon

[tschick]

Dwalinn schrieb:
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> Und er LaFerrari nutzt KERS aus der Formel 1111!elf!!!!!
>
> Nur verliert er dadurch ein rein elektrisches Rennen gegen den 918 und P1
> (weil nicht rein elektrisch fahrbar)
>
> Ach ich liebe The Grand Tour von Amazon

Qualitätspost.

[amie]

Klasse @puerst, Danke :D

...Gerade im Rennbetrieb wird so viel beschleunigt und gebremst, und die Autos sind so flach (Querschnittsfläche A), dass eigentlich die ganze Energie NUR fürs beschleunigen drauf geht.
Wenn man hier im Rennbetrieb gut Rekuperatieren kann, wirkt sich das sehr positiv auf die Bremsen aus (werden weniger heiß) und man muss seltener in die Box. Im Rennbetrieb werden(wurden?) ja in der Formel-E gleich das ganze Fahrzeug getauscht. Das könnte man mit einer _guten_ Rekuperation immens hinauszögern, gerade WENN man mit den hohen Strömen beim starken Bremsen klar kommt. Im Rennbetrieb interessieren auch die 10k für das CAP-Pack nicht sonderlich. Ich meine in einigen Videos von Prototyprennwagen sogar schon Schwaden von flüssigem Stickstoff gesehen zu haben, was auf Supraleiter hindeutet.

Meine Frage bleibt also zunächst unbeantwortet: CAPs? Schwungräder? Krasse Akkus? oder X?

https://de.wikipedia.org/wiki/Supraleitender_Magnetischer_Energiespeicher


Edith: Wiki link ergänzt



1 mal bearbeitet, zuletzt am 22.11.16 13:44 durch amie.

[amie]

Korrigiere mich bitte, aber afaik, lässt KERS sowohl Schwungradspeicher als auch Akkus/CAPs zu.

Ich bin da nicht so fit drin, aber das würde für mich bedeuten, dass das meine Frage nicht beantwortet.

[Ach]

Das stimmt, Schwungradspeicher werden aber schon lange nicht mehr verwendet, nicht zuletzt weil der erlaubte speicherbare Energiebetrag kontinuierlich steigt und die Kapazität eines Schwungrades an ihre Grenzen treibt. In der aktuellen F1 wird zudem die Energie des Abgasstroms über den elektrischen Turbolader abgegriffen, der auch als Generator funktioniert. Find ich eine geile Technik, aber soweit müssen LaFerarri und Co oder auch ganz normale Turbo-Verbrenner auch erst einmal kommen.

[Nogul]

Ich glaube unter Rennbedingungen ist nicht viel zu holen.

Es hieß bei einer Formel 1 Übertragung, bei den Geschwindigkeiten mit denen die Autos unterwegs sind würde ein Laie meinen, eine Panikbremsung zu sehen allein wenn der Fahrer nur vom Gas geht und der Luftwiderstand das Auto verlangsamt. Diese Energie ist also schon mal verpfufft.

Wenn, sagen wir mal eine Bremsleistung von etwa 500 KW anliegt kann ich nicht glauben, dass man sie in ein Akku reinstecken kann.



1 mal bearbeitet, zuletzt am 22.11.16 14:00 durch Nogul.

[amie]

> wird zudem die Energie des Abgasstroms über den elektrischen Turbolader
> abgegriffen, der auch als Generator funktioniert. Find ich eine geile Technik

100%ACK

Steht afaik aktuell bei Audi in der Pipeline. Wird aber wohl nur bei diesen fahrenden Schrankwänden für Menschen mit klei... ach lassen wir das aka SUVs kommen.

[wasabi]

> Autos sind so flach (Querschnittsfläche A)
Aber der cw-Wert ist höher als bei einem LKW.

[Ach]

Ich kenne jetzt die genauen Spezifikationen nicht, aber da war irgendwas mit soundsoviel elektrischen Zusatz PS für 40 oder 80 sec., und diesen Speicher füllen die F1 Wagen ja tatsächlich, und nur aus der Bremsenergie und dem Abgasstrom.

Aber sicher geht da noch eine Menge Energie in die Bremsbeläge. Dass die rabiaten Bremsmanöver eines F1 Wagens zu 100% von deren Licium Ionen Speicher entgegengenommen werden, das kann ich mir auch nicht wirklich vorstellen :]. Es genügt da wohl auch einfach schon, nur einen Bruchteil der Bremsenergie zurückzugewinnen. Wäre echt mal interessant mehr über die Abstimmung des Bremssystems und über das "Fahrgefühl" eines F1 Piloten beim Rekuperieren zu erfahren.

[amie]

@Nogul:
Man kann 500kW speichern. Fragt sich für wie lange die 500kW anliegen (Energie|Leistung). Die Frage ist nur wie man das im Detail macht. Die CAPs, die das können sind teuer.



1 mal bearbeitet, zuletzt am 22.11.16 14:14 durch amie.

[amie]

@Ach

Da ist leider aktuell noch viel Utopie dabei, weil im Massenmarkt ja tatsächlich das Problem besteht, dass beim Bremsen viel höhere Leistungen anstehen als beim Beschleunigen und aktuelle Akkus das nicht aufnehmen können.
Der Prius hat jedenfalls bei voller Rekuperation noch lange nicht "den Anker" geworfen. Außerdem ist der Akku so klein, dass er schon bei ein mal Autobahn abfahren so voll ist, dass ohnehin wieder die gute alte Scheibenbremse zum Einsatz kommt.

[amie]

jaja der gute cW Wert. Wenn es den nicht schon gäbe müssten es die Marketingstrategen der Automobilkonzerne glatt er finden "Dieser Jeep Grand Cherokee KANN gar nicht viel Energie verbrauchen, der soooo einen niedrigen cW Wert..... "

@puerst hat ja dankenswerterweise die ganze Wahrheit geschrieben, dann brauche ich das ja nicht wiederholen.

[Ach]

>Steht afaik aktuell bei Audi in der Pipeline. Wird aber wohl nur bei diesen fahrenden Schrankwänden für Menschen mit klei... ach lassen wir das aka SUVs kommen.

Du sprichts von den "Stadtgeländewagen" :]. Sehr coll, da bin ich ja mal gespannt was da als Verbrauchswert hinten rauskommt, denn von der Physik her dürfte es eine ganze Menge sein.

Nochmal zur Rekuperation in der F1: So wie ich das vor ein paar Jahren in einem Bericht über das RedBull Team mitbekommen habe, sind das tatsächlich Lithium Ionen Akkus die schon nach ein paar Rennen ausgetauscht werden, keine Caps, und Schwungräder ja schon langer nicht mehr.

[chewbacca0815]

amie schrieb:
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> Korrigiere mich bitte, aber afaik, lässt KERS sowohl Schwungradspeicher als
> auch Akkus/CAPs zu.

In den Regularien für KERS waren die Schwungradspeicher noch drin, aber so weit mir bekannt sind die nie praktisch genutzt worden. Im Nachfolge-System ERS-K ist nur noch die Rekuperation über einen am Getriebe angeschlossenen Generator oder die Verwendung eines Generators am Turbolader vorhanden. Pro Runde dürfen nicht mehr als 120 kW für nicht mehr als 33 Sekunden abgerufen werden.

In Deinem Post von 13:38 steht

> Gerade im Rennbetrieb wird so viel beschleunigt und gebremst, und die Autos sind so flach (Querschnittsfläche A), dass eigentlich die ganze Energie NUR fürs beschleunigen drauf geht.

Rennwagen nutzen den Ansaugeffekt der Unterböden und ihrer Spoiler für mehr Anpressdruck. Die Rennreifen, wenn sie auf Temperatur sind, kleben besser auf der Strasse als jeder Klebstoff. Einen liegengebliebenen Rennwagen ab Formel 3 kannst Du nicht mehr von der Piste schieben, der pappt schlichtweg fest.

Alleine der immense Kraftbedarf, um gegen diese bremsenden Kräfte anzukommen, ist immens. Und dann kommt noch oben drauf die nötige Kraft für den massiven Vortrieb. Also ganz so einfach "nur für den Vortrieb" ist es nicht.

Was die Schwaden betrifft, kann ich mir gut vorstellen, dass das einfach Wasserdampf war. Eine Stickstoffkühlanlage in einem Rennwagen würde doch sehr viel Gewicht kosten. Beim Truck-Race werden beispielsweise die Bremsen mit Wassernebel gekühlt. Aber sicher bin ich mir hier wirklich nicht, "nix ist unmöglich".

Edit: typos



1 mal bearbeitet, zuletzt am 22.11.16 14:58 durch chewbacca0815.