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Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

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  1. Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: tritratrulala 06.03.20 - 13:22

    Das Problemkind bei der Wasserstofftechnik ist und bleibt die Energieeffizienz. Und die ist mit solchen Speichertechniken NOCH schlechter als mit Drucktanks. Zudem: in 10 Minuten tanken? Da schwindet der Vorteil im Vergleich zum Akku fast komplett dahin.

  2. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: Tobias_weingand 06.03.20 - 13:53

    Warum ist die Engerieeffizienz mit solchen Tanks noch schlechter? Ich habe das so verstanden, dass man sich Energie die normal zum Verdichten bzw. Herunterkühlen benötigt wird spart.

    Ist eine ernst gemeinte Frage.

  3. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: tritratrulala 06.03.20 - 14:04

    Tobias_weingand schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Warum ist die Engerieeffizienz mit solchen Tanks noch schlechter? Ich habe
    > das so verstanden, dass man sich Energie die normal zum Verdichten bzw.
    > Herunterkühlen benötigt wird spart.
    >
    > Ist eine ernst gemeinte Frage.

    Wie im Artikel beschrieben musst du den Tank ständig auf Temperatur halten. Auf einer recht hohen Temperatur. Das benötigt viel Energie. Die Reaktion ist zudem endotherm, sodass die Abgabe des Wasserstoffes den Tank abkühlt.

    Darüber hinaus spielt auch das Gewicht des Tanks noch eine Rolle für die Gesamteffizienz des Fahrzeugs.

  4. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: Tantalus 06.03.20 - 14:12

    tritratrulala schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Wie im Artikel beschrieben musst du den Tank ständig auf Temperatur halten.
    > Auf einer recht hohen Temperatur. Das benötigt viel Energie. Die Reaktion
    > ist zudem endotherm, sodass die Abgabe des Wasserstoffes den Tank abkühlt.

    Dafür soll doch die Abwärme der Brennstoffzelle benutzt werden.

    Gruß
    Tantalus

    ___________________________

    Man sollte sich die Ruhe und Nervenstärke eines Stuhles zulegen. Der muss auch mit jedem Arsch klarkommen.

  5. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: Limit 06.03.20 - 14:12

    tritratrulala schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    >
    > Wie im Artikel beschrieben musst du den Tank ständig auf Temperatur halten.
    > Auf einer recht hohen Temperatur. Das benötigt viel Energie. Die Reaktion
    > ist zudem endotherm, sodass die Abgabe des Wasserstoffes den Tank abkühlt.
    >
    > Darüber hinaus spielt auch das Gewicht des Tanks noch eine Rolle für die
    > Gesamteffizienz des Fahrzeugs.

    Wenn ich den Artikel richtig verstanden habe, musst der Tank nur auf Temperatur gebracht werden, wenn Wasserstoff entnommen werden soll, also während das Auto läuft und in dem Fall produziert die Brennstoffzelle ja sowieso schon Abwärme, deswegen ja auch die schlechtere Effizienz der Brennstoffzelle. Da diese aber sowieso entsteht wirkt sich das Aufheizen des Tanks damit nicht zusätzlich negativ auf die Effizienz des Gesamtsystems aus.

  6. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: tritratrulala 06.03.20 - 14:33

    Limit schrieb:
    > Wenn ich den Artikel richtig verstanden habe, musst der Tank nur auf
    > Temperatur gebracht werden, wenn Wasserstoff entnommen werden soll, also
    > während das Auto läuft und in dem Fall produziert die Brennstoffzelle ja
    > sowieso schon Abwärme, deswegen ja auch die schlechtere Effizienz der
    > Brennstoffzelle. Da diese aber sowieso entsteht wirkt sich das Aufheizen
    > des Tanks damit nicht zusätzlich negativ auf die Effizienz des
    > Gesamtsystems aus.

    Naja, ich bin bei diesem Ansatz recht skeptisch. Denn der Tank muss ja aufgewärmt werden, bevor Wasserstoff entnommen werden kann. Damit wird dann zumindest ein größerer Pufferakku als sonst bei FCEV üblich nötig: die Kosten und Komplexität steigen, die Effizienz sinkt. Und wenn die Brennstoffzelle im Betrieb abgeschaltet wird, wiederholt sich der Zyklus.

    Schauen wir mal. Ich kann mir nicht vorstellen, dass diese Technik praktisch gut funktioniert.

  7. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: Sharra 06.03.20 - 15:46

    Dann steigst du mal bei Minustemperaturen in dein Fahrzeug, fährst an, der Pufferakku wird entladen (und das auch noch schneller), und die Brennstoffzelle bekommt keinen Treibstoff, weil die Wärme hinten und vorne nicht gereicht hat, um den Tank aufzuheizen.
    Wie löst man das? Indem die Brennstoffzelle permanent läuft und heizt. Nahezu 24/7 Wasserstoffverbrauch. Und da der Akku nicht voller als voll wird, geht die Energie vollständig verloren.
    Und mit Isolierung des Tanks ist es nicht getan. Die Reaktion entzieht Wärmeenergie. Da kann man isolieren so viel man will, es ändert nichts. (okay, fast nichts. Es würde immerhin verhindern, dass die Heizenergie auch noch in die Umgebung abgestrahlt wird)

  8. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: Limit 06.03.20 - 16:13

    tritratrulala schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Naja, ich bin bei diesem Ansatz recht skeptisch. Denn der Tank muss ja
    > aufgewärmt werden, bevor Wasserstoff entnommen werden kann. Damit wird dann
    > zumindest ein größerer Pufferakku als sonst bei FCEV üblich nötig: die
    > Kosten und Komplexität steigen, die Effizienz sinkt. Und wenn die
    > Brennstoffzelle im Betrieb abgeschaltet wird, wiederholt sich der Zyklus.
    >
    > Schauen wir mal. Ich kann mir nicht vorstellen, dass diese Technik
    > praktisch gut funktioniert.

    Ich habe Spaßes halber mal ein wenig gerechnet. Wasserstoff hat eine Wärmekapazität von ungefähr 14 kJ/(kg*K). Bei einer Tankfüllung von 5kg (z.B. Toyota Mirai für 550km) und einer benötigten Temperaturdifferenz von 120K (-40°C außen, 80°C Arbeitstemperatur) würde das aufwärmen etwa 2,3kWh brauchen. Das ist nicht viel mehr als ein Mirai oder ein Prius in seinem NiMH Akku speichert und sehr weit weg von dem was BEVs an Batterie mitschleppen. Außerdem werden auch bei BEVs die Batterien bei niedrigen Außentemperaturen aufgeheizt und sie dann beim Laden wieder aktiv zu kühlen.

    Anmerkung: Das ist nur eine Überschlagsrechnung auf Basis von reinem Wasserstoff und ohne irgendwelchen Zusatzfaktoren, aber ich denke man sieht, dass kein Großkraftwerk braucht um einen Tank aufzuwärmen, selbst bei extremen Außentemperaturen.

  9. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: Tet 08.03.20 - 08:32

    tritratrulala schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Schauen wir mal. Ich kann mir nicht vorstellen, dass diese Technik
    > praktisch gut funktioniert.

    Dampfmaschinen haben auch funktioniert und funktionieren noch. Allerdings war die Energieeffizienz der Dampfmobilität auch eher bescheiden, was in nicht geringem Maß daran lag, dass der Tank (bei selbigen mit Wasser gefüllt) erst einmal auf 200°C Betriebstemperatur gebracht werden musste.

  10. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: Joey5337 08.03.20 - 17:59

    Limit schrieb:
    > Ich habe Spaßes halber mal ein wenig gerechnet. Wasserstoff hat eine
    > Wärmekapazität von ungefähr 14 kJ/(kg*K). Bei einer Tankfüllung von 5kg
    > (z.B. Toyota Mirai für 550km) und einer benötigten Temperaturdifferenz von
    > 120K (-40°C außen, 80°C Arbeitstemperatur) würde das aufwärmen etwa 2,3kWh
    > brauchen. Das ist nicht viel mehr als ein Mirai oder ein Prius in seinem
    > NiMH Akku speichert und sehr weit weg von dem was BEVs an Batterie
    > mitschleppen. Außerdem werden auch bei BEVs die Batterien bei niedrigen
    > Außentemperaturen aufgeheizt und sie dann beim Laden wieder aktiv zu
    > kühlen.
    Das ist die falsche Rechnung. Energie braucht man weniger dafür, das H2 aufzuwärmen, sondern um die Metallhydrid-Verbindung aufzubrechen.
    Man kann es sich vorstellen wie das Schmelzen von Eis. Da muss man auch Energie reinstecken, ohne dass es merklich wärmer wird.

  11. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: Sharra 08.03.20 - 20:44

    Möchtest du uns also erzählen, dass Eis, das bei -10°C anfängt, und erwärmt wird, nicht wärmer wird? Oder betrachtest du das Eis isoliert in einem Vakuum?

  12. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: AllDayPiano 09.03.20 - 08:46

    Die Effizienz von Dampfmaschinen ist deshalb so katastrophal, weil der Aufwand, eine Dampfmaschine überhaupt erstmal in Gang zu bringen, extrem hoch ist.

    Man hat sich schlicht gespart, eine Wärmerückgewinnung einzubauen, die die Effizienz der Maschine enorm steigern könnte, aber dafür einen unbändigen Aufwand braucht (Wärmepumpen, Isolation, etc.). Technisch machbar wäre es. Aber bei dem, was Steinkohle damals gekostet hat, gar keine Überlegung wert.

    Eine Rückgewinnnung hätte vermutlich schlichtweg die technischen Möglichkeiten von damals überstiegen. Hätte darüber hinaus aber den Vorteil, dass man kaum Wasser mehr gebraucht hätte.

  13. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: AllDayPiano 09.03.20 - 08:53

    Vermutlich kommt man bei einem Wasserstoffauto auch nicht um eine Wärmepumpe herum, der die Fahrgastzelle aufheizt, denn bis die Brennstoffzelle ihre "nur" 80°C Prozesswärme erreicht, wird es eine ganze Weile dauern. Darüber hinaus wird es auch einen Pufferakku brauchen, denn Brennstoffzellen mögen eigentlich nur den Dauerbetrieb auf Volllast.

    Es macht also durchaus sinn, Akku und Brennstoffzelle zu kombinieren, da die Leistungsanforderung nie bei 100% liegt (Tempolimit kommt!), und den Pufferakku entsprechend zu nutzen, um einerseits im Startbereich elektrisch anzutreiben und andererseits mittels Wärmepumpe die Brennstoffzelle vorzuwärmen.

    Darüber hinaus macht es auch kaum Sinn, hier von -40°C Betriebsbereich auszugehen. Das sind Temperaturen, die man vielleicht in Sibirien oder Nordeurop noch ab und an erreicht, aber dann sind die Autos für dort halt schlichtweg unbrauchbar.

  14. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: mxcd 09.03.20 - 15:42

    Wäre für ein M_Bau Seminar mal eine schöne

    a) Kalkulations -
    b) Herstelungs-
    herausforderung eine Dampfmaschine mit Wärmerückgewinnung - würd mich mal interessieren, auf was für Effizentwerte man da so kommt.

  15. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: WonderGoal 12.03.20 - 05:50

    AllDayPiano schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Vermutlich kommt man bei einem Wasserstoffauto auch nicht um eine
    > Wärmepumpe herum, der die Fahrgastzelle aufheizt, denn bis die
    > Brennstoffzelle ihre "nur" 80°C Prozesswärme erreicht, wird es eine ganze
    > Weile dauern. Darüber hinaus wird es auch einen Pufferakku brauchen, denn
    > Brennstoffzellen mögen eigentlich nur den Dauerbetrieb auf Volllast.

    Ein Mal das mit der Dauer, aber ich finde es immer wieder interessant, worauf sich diese Notwendigkeit einer Wärmepumpe für das Aufheizen der Fahrgastzelle bezieht. In der Fahrgastzelle hat man jetzt nicht das Volumen eines Hauses, sondern eines, welches auch locker mit einem 300W Heizregister bereits über alle Maßen sehr gut bedient ist.

  16. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: AllDayPiano 12.03.20 - 09:29

    Ja das ist richtig. Die Energieeffizienz in Punkto Wärmemanagement ist im Auto katastrophal. Mit 2 kW Dauerleistung hält man die Fahrgastzelle nicht annähernd warm. Besonders nicht im Winter auf der Autobahn, bei der 130 km/h schnelle Winde die hervorragend leitende Blechhülle massiv kühlen.

    Die Wärmeleistung für die Fahrgastzelle liegt nicht umsonst bei - je nach Auto - 5 - 8 kW.

  17. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: rawcode 12.03.20 - 14:10

    AllDayPiano schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    >...
    >
    > Die Wärmeleistung für die Fahrgastzelle liegt nicht umsonst bei - je nach
    > Auto - 5 - 8 kW.

    Mit Verlaub, das stimmt nicht. Ja, ich kenne auch Leute, die ihre Türen in ihrem Elektroauto sogar mit Schaumgummi ausgestopft haben, weil die Wärmedämmung in KFZ üblicherweise unter aller Sau ist. Wozu auch dämmen, ist doch ein klassischer Verbrennermotor nur eine massive Heizung mit ein bisschen Vortriebsfunktion.

    Aber 5-8kW braucht man höchstens um ein Cabrio im Winter auf Temperatur zu halten. Ein normales Elektroauto braucht ~1kW Dauerleistung. Um ein eiskaltes Auto mit gefrohreren Scheiben auf 20°C Innentemperatur zu bringen, brauchst du ca. 5min lang bis zu 5kW. Das sind im also schlimmsten Fall weniger als 0.5kWh zum warmmachen. Und im Gegensatz zum Leerlauf beim Diesel hat man dann nach dem Kratzen sogar ein warmes Auto bzw. statt Kratzen kann man in den 5min auch nochmal einen Kaffee im Haus trinken :)

    Zum Thema: würde schon funktionieren, wenn der Akku, der neben der Brennstoffzelle ja auch vorhanden ist, groß genug ist. Dann fährt man halt die ersten 10min elektrisch, bis der Akku den Tank und die Zelle auf Temperatur gebracht hat. Und bei Ultrakurzstrecke könnte man gleich auf Batterie fahren. Im Grunde hätten wir dann wieder einen klassischen seriellen Hybrid, nur mit Brennstoffzelle statt Verbrenner.

    Aber besser als nix. Könnte ein Modell sein für Fahrer, die beruflich viel Langstrecke (> 600km) fahren müssen. Für alle anderen sagt mein Bauchgefühl aber, dass reine Akku-Fahrzeuge hier das Rennen machen werden. Gesetzt, dass es nicht irgendeinen großen Technik-Umbruch gibt, der die Voraussetzungen wesentlich kippt.

  18. Re: Natürlich wird eine wichtige Sache unterschlagen...

    Autor: AllDayPiano 12.03.20 - 16:08

    Ich weiß nicht, wo Du den Widerspruch siehst. Es spielt doch gar keine Rolle, wie lange diese Leistung gebraucht wird; sie muss verfügbar sein.

    Ich habe mal versucht, einem 2 kW Fön mein Auto zu enteisen. Einfach ins Auto gelegt. Bei -10°C Außentemperatur. Keine Chance.

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