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  5. › Von 0 auf 80 Prozent in 15 Minuten

Physikalische Grenzen des Kabels

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  1. Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: nnx 29.01.10 - 12:49

    Es sind immer die Nebeneffekte die einem so viel Kopfzerbrechen bereiten:
    Ein Akku hat, nehmen wir einfach mal an, 300kW, oder naiv gesagt, er kann einen ~150PS motor 2 stunden auf hochtouren fahren lassen.
    Watt, also Leistung ist Spannung mal Strom. Akkus halten nicht sonderlich viel Spannung aus, das heisst sie müssten mit hochstrom geladen werden.
    80% von 300000W sind 240000W die da in 15 minuten durch müssen, 15 minuten sind 900 sekunden, 240kW/900 266,67 Watt pro sekunde. Klingt nicht viel, ist es aber, denn der energieverbrauch von geräten wird in KW/h nicht KW/s angegeben, also mal 3600, sind 960000 Watt/h oder fast ein Megawatt pro stunde.
    Mein Elektroanschluss am Haus hat 50mm² durchmesser, da passen 400V und 60A durch, macht 24kW/h. Selbst wenn man den Sicherheitsbeiwert voll ausnutzen würde (~mal 3) wären 72kW/h immer noch winzig verglichen mit den benötigten 960kW/h, und das auch nur wenn man die (rech hohen) Verluste beim Laden des Akkus weglässt. Eine Alternative wären Supraleiter, aber anzunehmen dass jeder Lust oder Geld hat sich eine Heliumverflüssigungsanlage in den Keller zu stellen ist einfach utopisch.

  2. Re: Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: ichbinsmalwieder 29.01.10 - 12:58

    nnx schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Es sind immer die Nebeneffekte die einem so viel Kopfzerbrechen bereiten:
    > Ein Akku hat, nehmen wir einfach mal an, 300kW, oder naiv gesagt, er kann
    > einen ~150PS motor 2 stunden auf hochtouren fahren lassen.
    > Watt, also Leistung ist Spannung mal Strom. Akkus halten nicht sonderlich
    > viel Spannung aus, das heisst sie müssten mit hochstrom geladen werden.
    > 80% von 300000W sind 240000W die da in 15 minuten durch müssen, 15 minuten
    > sind 900 sekunden, 240kW/900 266,67 Watt pro sekunde. Klingt nicht viel,
    > ist es aber, denn der energieverbrauch von geräten wird in KW/h nicht KW/s
    > angegeben, also mal 3600, sind 960000 Watt/h oder fast ein Megawatt pro
    > stunde.
    > Mein Elektroanschluss am Haus hat 50mm² durchmesser, da passen 400V und 60A
    > durch, macht 24kW/h. Selbst wenn man den Sicherheitsbeiwert voll ausnutzen
    > würde (~mal 3) wären 72kW/h immer noch winzig verglichen mit den benötigten
    > 960kW/h, und das auch nur wenn man die (rech hohen) Verluste beim Laden des
    > Akkus weglässt. Eine Alternative wären Supraleiter, aber anzunehmen dass
    > jeder Lust oder Geld hat sich eine Heliumverflüssigungsanlage in den Keller
    > zu stellen ist einfach utopisch.

    Schade, dass du offensichtlich überhaupt keine Ahnung von den Einheiten hast, die du hier verwendest.

    Eine Leistung wird in Watt angegeben, ein Energieinhalt (z.B. eines Akkus) in Wattstunden.
    Ein Hausanschluss mit 400V und 60A liefert 24kVA, vereinfacht 24kW und nicht 24 kW/h (was soll das sein, "Kilowatt pro Stunde"!?)

    Die Einheit "Leistung pro Zeit" (also W/s oder kW/h) gibt es nicht, denn Leistung ist ein Momentanwert und entspricht "Arbeit pro Zeit".

  3. Re: Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: Tantalus 29.01.10 - 13:50

    Seine Einheiten hat der Threadersteller ganz gehörig durcheinander gebracht, vom Prinzip her hat er leider recht.
    Nehmen wir mal einen Akku mit 100 kWh, der in 15 Minuten zu 80% geladen werden soll. Dann musst Du schon 320 kW durchs Kabel pumpen (100kWh * 0,8 * 4). LiIon-Akkus werden typischerweise mit 4,2V geladen, damit hast Du eine Stromstärke von mehr als 76000A.

    Gruß
    Tantalus

  4. Re: Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: Rainer Tsuphal 29.01.10 - 14:19

    Tantalus schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Seine Einheiten hat der Threadersteller ganz gehörig durcheinander
    > gebracht, vom Prinzip her hat er leider recht.
    > Nehmen wir mal einen Akku mit 100 kWh, der in 15 Minuten zu 80% geladen
    > werden soll. Dann musst Du schon 320 kW durchs Kabel pumpen (100kWh * 0,8 *
    > 4). LiIon-Akkus werden typischerweise mit 4,2V geladen, damit hast Du eine
    > Stromstärke von mehr als 76000A.
    >
    Wahrscheinlich war der Akku vorher nicht leer, sondern ca. 75% voll. Dann ist er in 15 Minuten auf 80% aufladbar. Super!

  5. Re: Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: Tantalus 29.01.10 - 14:30

    Artikelüberschrift:
    > Von 0 auf 80 Prozent in 15 Minuten

    Mal abgesehen davon, dass ein Akku bei 0% schon extrem tiefentladen wäre.

    Gruß
    Tantalus

  6. Re: Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: maramaus77@hotmail.de 29.01.10 - 14:55

    Die Rechnung sieht doch gut aus, zeigt aber, dass es so nicht geht. Die Aufladung hat dann wohl in einer Reihenschaltung mit einem Vielfachen der Spannung und einem Bruchteil der Stromstärke stattgefunden. Und dann würde ich sagen, dass 50kWh locker reichen, um so einen Kleinwagen 160km weit zu bringen.

    @nnx: Durchmesser in mm² ist auch ein starkes Stück ...

  7. Re: Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: n8diver 29.01.10 - 15:02

    Zum einen gibt der Akkuhersteller EnerDel eine Kapazität von 26kWh für den Think Akkumulator an, zum anderen sagt doch niemand, dass die Ladeverbindung zum Fahrzeug mit 4,2 Volt läuft, das könnte man auch keinem Kabel mit akzeptablem Gewicht zumuten.

  8. Re: Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: Tantalus 29.01.10 - 15:03

    Selbst bei 50kWh musst Du 160kW durchs Kabel bringen, das wären selbst bei 1kV noch 160A.

    Gruß
    Tantalus

  9. Re: Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: n8diver 29.01.10 - 15:15

    Wie gesagt, es sind 26kWh, davon wären 80% etwa 20kWh.
    Bei einem Drehstromanschluss werden auf einer CEE 63A Leitung immerhin 30kW möglich, bei einer 125er eben dann 60kW. Dann wären wir ja schon fast an den 20kWh angekommen :)
    Aber mal im Ernst, das würde schon eine enorme Anbindung einer Tankstelle erfordern, ich kenne zwar 400A und 800A abgesicherte Anschlüsse, aber die sind in der Regel bei vielstöckigen Gebäuden zu finden.

  10. Re: Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: nnx 29.01.10 - 15:37

    ja, ich meinte natürlich Querschnittsfläche.
    Und ja, ich hab nicht wirklich auf auf die Einheiten geachtet. Jetzt tut halt mal nicht so als wären wir in einem Forum einer Website die IT-news für profis anbietet.

  11. Re: Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: subi 30.01.10 - 00:46

    Ladestrom:
    ein typischer Akku für ein Elektroauto hat zZ. eine Kapazität von 20 bis 30 kWh bei einer Spannung von 400 V
    ...man muss/will die Zellen nicht parallel betreiben
    Tiefentladen darf man die Akkus auch nicht.
    Dh wir nehmen mal an das wir einen 25 kWh Akku von 10% auf 80% in 15 min laden.
    Das wären dann 17,5 kWh an Energie die in die Akkus müssen.
    ....Wirkungsgrad und die anderen Dinge der Realität lassen wir mal weg
    [1]W = [1]V*A
    =>

    U*I*t = Energie die rein soll
    400V*I*15min = 17,5*kW*h
    400V*I*15*60s = 17,5*1000*(V*A)*3600s
    ...trifft sich gut, da bleiben nur A übrig
    I = ((17,5*1000*3600)/(400*15*60))A
    I = 175 A

    Ladekabel:
    In Hausinstalationen sind 10A für ein 1mm2 dickes Kupferkabel erlaubt.
    =>
    Fläche_Kabel = 175A/(10A/mm2)
    Fläche_Kabel = 17,5mm2
    ...geht eigentlich noch

  12. Re: Physikalische Grenzen des Kabels

    Autor: Captain 30.01.10 - 09:28

    Tantalus schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Seine Einheiten hat der Threadersteller ganz gehörig durcheinander
    > gebracht, vom Prinzip her hat er leider recht.
    > Nehmen wir mal einen Akku mit 100 kWh, der in 15 Minuten zu 80% geladen
    > werden soll. Dann musst Du schon 320 kW durchs Kabel pumpen (100kWh * 0,8 *
    > 4). LiIon-Akkus werden typischerweise mit 4,2V geladen, damit hast Du eine
    > Stromstärke von mehr als 76000A.
    >
    > Gruß
    > Tantalus


    schon mal was davon gehört , das man Akkus in Reihe schalten kann?

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