Elektroautos und Elektromobilität

Bei einem Elektrocar gibt es auch Wärmequellen. Der Regler hat hohe Lasten zu regeln und wird garantiert heiss. Also könnte man den mit einem Wasserkühler versehen (wie beim PC eine CPU-Wasserkühlung) und das Register (den Radiator) aber in den Luftstrom der Zuluft (siehe Bild S30 unten) einbauen. Die im Bsp 16 Grad warme Luft würde sich dadurch weiter erwärmen (fast kostenlos, nur die kleine Wasserpumpe schluckt ein paar Watt)

Wenn jetzt noch der Innenraum gut isoliert ist, könnte sich das sogar fast Energieneutral aufgehen bzw. so dass kein Strom von den Akkus fürs Heizen benötigt wird ;)

Plattenwärmetauscher haben einen Wirkungsgrad zwischen 60-80% (je nach Dimensionierung, Material) das hier ist so einer (durch die Lamellen Ström die Luft, vier Luftanschlüsse; Aussenluft->Zuluft, Abluft->Fortluft)

@mayday

Um so effizienter Energie umgesetzt/übersetzt wird um so weniger Abwärme fällt an.
Effizienz muss somit nicht immer zu 100% in "Fahr"-Leistung umsetzt werden ein Teil davon kann eine bestimmte Art von Heiz-und Kühlsystem betreiben.
Dadurch würde das Auto die Leistung behalten aber hätte eine gute Heiz und Kühllösung parat.

Ja ist mir klar, aber dabei geht es darum die Verluste zu minimieren, damit die Fahrleistung nicht geschmälert wird, weil es ja ansonsten ein Teil von dem Akku kommen muss um zu heizen oder kühlen. Wenn kalte (Winter) oder warme (Sommer) Innenluft durch Überdruck einfach ohne Wärmetauscher ins freie geblasen wird (wie es bei heutigen Autos der Fall ist), ist das verschwendete Energie.

Bei Benziner spielst keine Rolle, weil eh genug abwärme anfällt, beim Elektro aber sieht die Sache anders aus.

Das bedingt aber dass neu bei autos nicht nur Luft in den Innenraum gebalsen wird, sondern diese Luft auch nicht einfach irgendwo entweicht, sondern gezielt abgesogen wird. so kann man diese Luftarten eben durch einen Wärmetauscher führen und damit ordentlich Energie sparen.

@mayday

wir haben gerade ne Marktlücke entdeckt o_o

Passiv-Energie-Autos mit Wärmetauscher und Lüftungsanlage.

Jep und stell dir mal vor ganz vereinfachte Rechnung; Sportwagen 200kw, der Regler hat einen Wirkungsgrad von sagen wir 95% dann bleiben 10kw an Abwärme durch den Regler übrig! Mit diesen 10kw kannst du den Innenraum locker heizen in Verbindung mit einem Wärmetauschersystem (die 10kw würden ansich locker alleine reichen, aber sie fallen nicht immer an, denn man fährt ja nicht immer mit Gaspedal am Anschlag, deswegen ist ein "Passivsystem" mit Wärmetauscher schon auch sinnvoll, zumal es im Winter auch zur Kühlung genutzt werden kann!)

@mayday

Warum Baut das keiner ?
Haben die angst das auf so kleinen Raum die Leute ersticken wenn mal die Elektronik ausfällt ?

Gefährlich wäre es nicht. Es verteuert natürlich den Autobau, zusätzlich Gewicht/Platzbedarf, macht es etwas aufwändiger..bisher war es bei fossilen Autos ja nicht nötig bzw. zumindest fürs Heizen nicht weil Wärme im Überfluss zur Verfügung steht.

Technisch/Praktisch ist es aber heute umsetzbar und bei Elektro meiner Meinung eine Überlegung wert, denn sonderlich schwer zu realisieren ist es nicht.

@mayday

mayday schrieb: Was hat eine Klimaanlage, max 5kw Leistung?

Mit 5kW thermischer Leistung heizt/kühlst du problemlos ein mittelgroßes Einfamilienhaus, für ein Auto dürften wohl 200-300W ausreichen. Da aber alle Modernen Autos ohnehin eine Wärmepumpe zur Kühlung eingebaut haben und diese per Kreislauf-umkehr auch zum Heizen genutzt werden kann, sollte man bei COP ca. 3 mit knapp 100W zum heizen/kühlen hinkommen. Zur Wärmerückgewinnung könnte man auch zB. die Kabienen-Fortluft über den Wärmetauscher der Wärmepumpe leiten, um den COP noch etwas zu erhöhen.

mfg
kuno

@kuno7
100W kannst du vergessen, es ist deutlich mehr. Bei Leistungsschwachen Autos ist es sogar spürbar wenn die Klimaanlage eingeschaltet ist, weil dann das Auto weniger Kraft hat. Sogar der Verbrauch geht nach oben mit Klima, das ist deutlich messbar.

Bei Diesel/Benzin Autos
Soweit mir ist, nimmt die Heizung die Wärme vom Motor-Kühlkreis, was ja auch naheliegender ist als Strom vom Generator zu verpulvern und damit der Generator dem Motor einen grösseren mechanischen Widerstand bietet.

Bei Elektroautos

kuno7 schrieb:Da aber alle Modernen Autos ohnehin eine Wärmepumpe zur Kühlung eingebaut haben und diese per Kreislauf-umkehr auch zum Heizen genutzt werden kann

Jap bei Elektro ist dies der Fall, weil ja die Motorenwärme nicht zur Verfügung steht.

Die vergleichsweise hohe Maximalleistung von Klima und Heizung in einem Auto ist wohl deswegen so hoch, weil das Auto miserabel isoliert ist (sehr viel Fensterscheibenanteil, keine Doppelverglasung mit Schutzgas) und das Aggregat z.B. im Winter innert nützlicher Frist die Frontscheibe von Eis befreien soll und im Sommer den Innenraum schnell kühlen soll.

Das hier gefunden, KFZ Klimaanlagen haben offenbar noch mehr Leistung als ich dachte --> 6-10 KW

http://www.kfztech.de/kfztechnik/sicherheit/klima/klimaanlage.htm

Die „Heizungsenergie“ wird der Motorwärme entnommen. (ca. 30 - 40% der. Gesamtwärme)

Die Leistung ca. 15 KW entspricht dem Heizbedarf einer 100 m2 Wohnung.

Die Leistung einer Klimaanlage beträgt ca. 6 – 10 KW.

http://www.kfztech.de/kfztechnik/sicherheit/klima/klimaanlage.htm

Der Wirkungsgrad im WP Modus ist nicht auf dem Niveau einer WP für ein Haus (Wärmedifferenz Kalt/Warmseite, geringe Baugrösse..) Hier sogar COP < 1 ermittelt xD
http://lat.mb.fh-osnabrueck.de/download/Veroeffentlichungen/DKV%20Bericht%202010.pdf (Archiv-Version vom 17.07.2013)

Also doch sehr relevant für ein Elektroauto. Wir haben es also mit Spitzenwerten von 15kw Wärme und Kälteleistung bis 10kW zu tun (im Mittel natürlich deutlich weniger) vom Akku ziehen oder nicht..denke ich da kann man was verbessern mit z.B. einem WRG System.

Nachtrag zu "Solar freaking roadways"-ein Schwede hat eine ähnliche Idee, nur als Überdachung für die knapp 100 Hektar Fläche des Santa Monica Freeway in Los Angeles.

http://inhabitat.com/massive-solar-serpent-winds-along-the-santa-monica-freeway/

Swedish architect Mans Tham went halfway around the world to find inspiration for this insanely awesome design for a serpent-shaped solar skin for the Sana Monica freeway. This renovation of existing urban infrastructure is a provocative conversation starter in terms of sustainable design, and this proposal is an incredible approach that would add 237 acres of solar power to the middle of Los Angeles! How fabulous is that?

From afar the solar structure looks like a long scaly serpent winding its way through the stucco and palm tree studded neighborhoods. Inside is a shaded tunnel-like roadway. Outside is a massive array of solar panels that produce a peak of 150 MW of clean energy for the local population. This is important, as distant power sources can lose 15% of their energy to power lines. The transmission of freeway noise is reduced, and Mans Tham even throws in electric car power stations beneath the behemoth to sweeten the deal.

He also proposes to capture the exhaust fumes to make algae fuel on the side of the freeway. That technology may be down the road, but the overall principle makes a lot of sense right now as we see large swaths of desert turned over for energy production. Add in the controversy over transmission lines and localized solar production makes a lot of sense. What better place to look than the huge amount of acres dedicated to the equally beloved and bemoaned automobile?

Da soll ja oft die Sonne scheinen und was noch an Niederschlag fällt, erreicht die Strasse wenigstens nicht.

@mayday

mayday schrieb:100W kannst du vergessen, es ist deutlich mehr.

Ich habe den Wärmeverlust eines Autos mal überschlagen und muss dir zustimmen, habe mich wohl vom kleinen Volumen eines Autos zu meiner Einschätzung hinreißen lassen.

mayday schrieb:Der Wirkungsgrad im WP Modus ist nicht auf dem Niveau einer WP für ein Haus (Wärmedifferenz Kalt/Warmseite, geringe Baugrösse..) Hier sogar COP < 1 ermittelt xD

Die Stelle wo ein COP kleiner 1 ermittelt wurde habe ich beim quer lesen zwar nicht gefunden, dafür aber dies:

Für beide Kältemittel wurden im Wärmepumpenmodus zur Aufrechterhaltung der
Fahrgastzelleninnentemperatur mit den oben genannten Komponenten einer Klimaanlage
Wärmeleistungszahlen bis ca. 5 erreicht. Dadurch ist es möglich, Elektrofahrzeuge mit einer
elektrischen Leistungsaufnahme am Verdichter zwischen 350 W (bei 12°C Umgebungstemperatur)
und 1000 W effizient zu beheizen.

Die benötigte Heiz/Kühlleistung dürfte zwar deutlich über den von mir angenommenen 300W liegen, aber auch deutlich unter 15kW.

mfg
kuno

@kuno7
lese im Netz verschiedenes um 5KW Heizleistung ist öfters zu lesen. Die 15kw sind wohl schon übertrieben

Wer richtig tief in die Materie rein will: Detailierte Theorie mit Messungen, Formeln und Wärmeberechnungen. Das las ich beim überfliegen "Heizleistung von 6 kW und für den Umluftbetrieb 3 kW erhalten.."
http://books.google.ch/books?id=KymNp9fzAuMC&pg=PA80&lpg=PA80&dq=pkw+heizung+leistung+kw&source=bl&ots=iwxyeachCS&sig=UxBGyxIUDnbl7YWE8VsOLi3bfWQ&hl=de&sa=X&ei=AM61U-T8AdKf7AazoIHwDg&ved=0CHkQ6AEwCA#v=onepage&q=pkw%20heizung%20leistung%20kw&f=false

Cop <1 bei einer WP ist wohl ein Griff ins Klo, es kam mir auch etwas spanisch vor, ich las es aber irgendwo, aber es kann nicht sein..da würde ja eine elektrische Widerstandsheizung mehr Sinn machen.

Eines ist wichtig zu wissen bei WP's; Wirkungsgrade einer WP ist sehr stark abhängig von der Temperaturdifferenz Warm/Kaltseite; umso höher das Delta t, desto geringer der COP.

Also wenn es aussen im Extremfall minus 20 ist, und die in den Innenraum eingeblasenen Luft z.B. 35 Grad beträgt (da der Innenraum schlecht isoliert ist, braucht es höhere Temperaturen um den ges. Innenraum auf Temperatur zu bringen und das Eis von den Fenster zu brennen) Beträgt die Differenz stolze 55 Kelvin, womit eine Wärmepumpe einen schlechten COP erreicht.

Ist es aber aussen z.B. 15 Grad und innen bläst Frau/Mann 25 grad warme Luft ein, sind es nur 10 Grad Differenz = hoher COP

Selbiges Prinzip gilt fürs Kühlen, der Wärmefluss ist dann einfach umgekehrt.

Hallo

also bei nem 3l Diesel merkst nix wenn der Kompressor der Klima einschaltet, der hat genug Power

bei nem Kleinwagen mit 1-1,2l Hubraum spürt man einen deutlichen Ruck wenn die Klima an geht und die Beschleunigung nimmt auch merklich ab, und der Spritverbrauch zu, bis zu 1,5 l



mit 1000W heizt man kein Auto im gewohnten Stil, die haben viel zu viel Verluste durch die Scheiben und die kalten Bleche

außerdem 1000W bei 12V bedeuten schon über 80 A da heizen dann die Kabel schon mit :-)

nene das wird nix


aber nochmal zurück um eine Seite

mayday schrieb: Hier im Bsp. gibt die 20 Grad warme Luft die aus dem Innenraum abgesogen wird, ihre Wärme an die 0 Grad Aussenluft (welche angesogen wird) ab die Aussenluft erwärmt sich dabei auf 16 Grad und wird in den Innenraum geblasen.

also das die 20 Grad warme Luft die Außenluft von 0 Grad auf 16 Grad erwärmen kann glaube ich ja noch

aber vorher war es im raum 20 Grad, nun kommt die neue Luft mit 16 Grad rein, also wird es 4 Grad kälter, die 16 Grad warme Luft kann dann die 0 Grad Luft nur noch auf ca 12 Grad erwärmen, es wird also immer kälter

das ist doch keine Heizung, obendrein kostet der ganze Gebläseschmarrn noch jede Menge Strom

wenn ich die 20 Grad warme Luft da lasse wo sie ist, dann müffelt sie zwar irgendwann aber verliert keine 4 Grad und braucht auch keine Energie um abgekühlt zu werden, weil heizen kann man das ja nicht nennen, wenns um 4 Grad kälter wird

wo ist da also der Sinn? ok es ist leichter die 16 Grad Luft dann per normaler Heizung wieder auf 20 zu bringen als die 0 Grad Luft, aber das schafft meine Heizung daheim auch ohne diesen Aufwand locker, die heizt meine 19 Grad warme Luft wieder auf 20 Grad, ist doch noch vie effektiver und ich spar mir das ganze gebläsegedöns, die Anschaffung ist ja auch ned grad bilig

achja, geht mal in ein Haustechnikforum in Bereich Heizung, Wärmepumpen

die Leute sind da ganz schön am jammern, weil die Wärmepumpen in kalten Wintern niemals das herbringen was versprochen wurde und dann wird elektrisch zugeheizt, das wird dann richtig teuer

ich habe mich deshalb entschlossen, ich bleibe bei meiner Gasheizung, vor allem bis ich mir mit der Wärmepumpe das reingespart habe was ich sonst an Gas brauche, ist die viel teurere Anlage eh uralt und defekt

ufosichter schrieb:aber vorher war es im raum 20 Grad, nun kommt die neue Luft mit 16 Grad rein, also wird es 4 Grad kälter, die 16 Grad warme Luft kann dann die 0 Grad Luft nur noch auf ca 12 Grad erwärmen, es wird also immer kälter

Ja das ist richtig, es wird immer kälter, weil die Wärmerückgewinnung nicht mit 100% Wirkungsgrad arbeitet. Weil es im Bsp. 16 und nicht 20 sind, wird es auch innen mit der Zeit kälter, wie du richtif gefolgert hast..das bedingt, dass du es koppelst mit einer Wärmequelle, also muss da noch was rein das Wärme in den Innenraum abgibt, damit eine WRG überhaupt Sinn macht.

Eien WRG ohne Wärmequelle ist ansich sinnlos, das ist richtig^^

Die Wärmequelle wäre das erwähnte Heizregister, welches von der Abwärme der mit Wasser gekühlten Elektronik (z.B. Motorenregler) kommt oder zus noch was von den Akkus.

Wie auch immer ist es bei einem Frischluftbetrieb alles andere als sinnlos..weil du dadurch sagen wir 50-80% (je nach Wirkungsgrad der WRG) an Energie sparst.

oder eine andere Überlegung anhand des 0°/16°/20° Beispiels: Die Luft wird dank WRG von 0° auf 16° erwärmt, die restlichen nur noch 4° (von 16 auf 20) leistet der Akku. Damit hast du keine Auskühlung mehr, die Temperaturen bleiben konstant. Das ist viel energetischer als wenn der Akku die Luft immer von 0° auf 20° bringen muss.

Es ist natürlich eine Frage der Kosten und des Aufwandes. Umso höher die Effizienz sein soll, desto grösser der Aufwand, desto grösser die WRG, desto mehr m3/h Luft muss befördert werden usw. Die letzten paar Prozent mehr Wirkungsgrad kosten immer am Meisten.

Also kann man es auch klein dimensionieren und ist dann bei der Ertragskurve im steilsten Bereich und hat dennoch eine passable Einsparung..also z.B, eine sehr kleine WRG mit einem Wirkungsgrad von "nur" 0.4. (40%)

Die ist für ein Auto geschätzt vielleicht auch nur 1kg schwer (die sind meist aus Alu) also fast nix. Das einzige was du jetzt noch zus. brauchst gegenüber einem Auto das keine WRG Lüftung hat: Ein zus. Ventilator, der die Luft aus dem Innenraum absaugt und der WRG zuführt und ins Freie bläst. (Zuluft haste ja sowieso bereits)

Wie gesagt, in Gewerbe/Wohnungsbau/Industrie, sind solche WRG schon längst Standard und vom Gesetz her vorgeschrieben..nur bei Autos nicht. Das war bislang auch kein Thema, weil es kaum Elektroautos gab und Benziner/Diesel so oder so genug Abwärme lieferten..jetzt aber sieht es anders aus und das könnte ein Thema sein/werden..vielleicht hat der Tesla ja bereits was ähnliches drin.

Es ist nicht die Welt, aber wenn die Effizienz maximiert werden soll, gehört die Lüftung meiner Meinung auch dazu, das Einsparpotenzial ist nicht im Wattbereich sondern Kilowatt.

Ja das ist richtig, es wird immer kälter, weil die Wärmerückgewinnung nicht mit 100% Wirkungsgrad arbeitet. In dem Beispiel 16 Grad, weil es 16 und nicht 20 sind, wird es auch innen mit der Zeit kälter..das Bedingt eben dass du es koppelst mit einer Wärmequelle zusätzlich, also muss da noch was rein das Wärme in den innenraum abgiebt, damit eine WRG Sinn macht.

aber genau genommen ist das doch Unsinn

man zieht 20 Grad warme Luft ab und bläst 16 Grad warme zurück

das allein kostet schonmal einiges an Energie in Form von Strom

zusätzlich kommt der energiebedarf dazu um die 4 Grad wieder auszugleichen

wenn ich die 20 Grad warme Luft drinn lasse, brauche ich sie nicht hin und her blasen und auch nicht extra erwärmen

um dennoch Frischuft zu zu führen, kann ich dann auch ein bisschen kalte Luft nehmen, und nur diesen kleinen Teil erwärmen, das kostet dann auch nicht mehr Energie und selbst wenn, die Anschaffungskosten sind viel geringer also spart man wieder Geld

also so richtig überzeugt mich das noch nicht

wie schon viel weiter oben gesagt, wenn dann Erdwärme, alles andere rechnet sich nur aufm Papier schön, die Praxis schaut meist ganz anders aus

wie gesagt geh mal in ein Haustechnik forum, die meisten mit ihren Wärmepumpen jammern, besonders letzten Winter wars schlimm, weil kalt und lang, dieses Jahr schauts besser aus

Ich stimme zu, wenn du Umluft fährst, ist eine WRG sinnlos! Wenn! Aber die Leute wollen Frischluft haben, ich zumindest stelle fast nie auf Umluft höchstens anfangs wenn das Eis weg muss^^

Es ist nichts anderes als wenn du einen Raum belüftest, belüften heisst es gibt Frischluft. Im Auto ist es auch meist so dass es klappen gibt, man also auch z.B. Halb-Halb stellen kann. Dein Gedanke ist schon richtig bezogen auf reine Umluft, sobald du die kalte Aussenluft erwärmen musst, ist eine Wärmerückgewinnung immer sinnvoll.

Was ein Ventilator verbraucht ist ein klacks zum Einsparpotenzial. Ein starker PC Lüfter zieht vielleicht maximal 10 Watt. Sagen wir mal das 20x fürs Auto, also 200 Watt, das ist schon ein dickes Gebläse.

max. 200 Watt und damit sparst du schnell mal 1KW an Wärmeleistung ein..und der Abluftlüfter muss ja nicht immer laufen, wenn es nix zu heizen oder kühlen gibt, kann die Luft ja auch einfach über Klappen entweichen.

Energetisch betrachtet steht aus Frage dass es sich lohnt, die Frage ist eher wie praktikabel ist es, wie ist es Umsetzbar. Bei Autos spielt sehr stark das Optische eine Rolle. Die Designer wollen vielleicht nicht zusätzliche Öffnungen aussen, oder noch ein Luftkanal mehr nach innen mit Gitter, oder es gibt zu wenig Platz um es unterzubringen bzw. das Design müsste leicht angepasst werden, was sie nicht wollen.

du sprichst hier vom Auto, ich hatte mehr an Häuser gedacht, da braucht es schon mehr als 200W fürs Gebläse

klar braucht man immer Frischluft, besonders im Auto, sonst beschlagen recht schnell die Scheiben

im Auto hast auch noch den Vorteil Fahrtwind, der kann vernünftig geführt das Gebläse ersetzen, zumindest ab ner bestimmten Geschwindigkeit

mit der Optik und Platz hast beim Auto weniger Probleme als in einem Haus, man kann die Kanäle durch die Türen leiten, unterm Teppich im Dachhimmel, usw. da sehe ich das kleinste Problem

das Problem ist aber auch wieder das diese ganze Wärmetechnik wieder zusätzliches Gewicht bedeutet, und gerade das ist ja der größte Feind für sparsames fahren, besonders beim anfahren spürst jedes kg, wenn er mal rollt ist es fast egal

lassen wir uns überraschen was noch alles kommt, ich glaube jedenfalls nicht das in 7 Jahren alle elektrisch fahren wollen/können/dürfen