und fairen Gesamtwirkungsgrad von A bis Z zu berechnen...
Aber wer nicht versucht der hat schon verloren.
Also versuch ichs mal,
wohlahnend dass meine Auflistung nur ein Anfang sein kann und maximal als erstes Arbeitspapier dienen könnte aber gewiss der Vollständigkeit entbehrt.
Wie wir wissen berechnet sich der Gesamtwirkungsgrad aus den Teilwirkungsgraden der einzelnen Funktionskomponenten.
η (gesamt) = η1 * η2 * η3 * η4 * ... ... ...
Bevor der Gesamtwirkungsgrad errechnet wird muss also erst mal eine Analyse resp. die Erfassung aller zugehörigen System- Einzeleinrichtungen durchgeführt werden.
Was mir gleich zu Anfang auffällt:....:
Beim konventionellen Einsatz von Accus,
aufgeladen durch Mischstrom,
ist die Festlegung einer kompletten Energiebilanz naturgemäß schwerer zu erfassen
als die Gesamtbilanz
der Wirkreihe beim Einsatz von Brennstoffzellen gespeist durch Methan.
Antriebsenergie für E- Motor alleine über Akku:
1. Weltweite Explorationen bzgl. dem Auffinden von fossilen Rohstoffquellen, z.B. Öl, Gas, Kohle
(Aufspüren und Probebohrungen, nur 2% aller Exploationen führen letztendlich auch zur Wertschöpfung, high-risk-ventures)
2. Umweltverträglichkeit incl. Widerstandsbewegungen der ansässigen Bevölkerungsgruppen in der Nähe des Rohstoff- Produktionsstandortes
3. Errichten der Rohstoffproduktionstätten
4. Regelmäßige Inspektion, Wartung und Widerinstandsetzungsarbeiten der Rohstoffproduktionsstätten (iterative Aufgabe)
5. Da die fossilen Rohstoffe weltweit zum größten Teil in noch nicht erschlossenen Gebieten gefunden und gefördert werden
muss eventuell die dort noch nicht vorhandene Infrastruktur (Anbindung und Transportwege) für den späteren Rohstoff-Transport errichtet werden (Straßen, Schienen bis hin zu den Umschlagsplätzen der Häfen resp. Pipeline)
6. Regelmäßige Inspektion, Wartung und Widerinstandsetzungsarbeiten der Staßen, Schienen oder Pipeline (iterative Aufgabe)
7. Logistik + Equipment (LKW, Schienenfahrzeuge, Schiffe) zwecks Rohstofftransport von der Produktionsstätte bis zur Veredelung
8. Regelmäßige Inspektion, Wartung und Widerinstandsetzungsarbeiten des logistischen Equipments (iterative Aufgabe)
9. Transport zur Veredelungsstätte
10. Errichten der Veredelungsstätte (z.B. Raffinerien)
11. Regelmäßige Inspektion, Wartung und Widerinstandsetzungsarbeiten der Veredelungsstätten (iterative Aufgabe)
12. Veredelung (z.B. Raffinerie für Kraftstoff zwecks Antrieb)...
13. Erneuter Transport des veredelten Treibstoffs zum Kraftwerk
14. Kraftwerks- Umweltverträglichkeitsprüfung incl. pot. Widerstandsbewegungen der ansässigen Bevölkerungsgruppen
15. Errichten Kraftwerk
16. Stromerzeugung im Kraftwerk
17. Regelmäßige Inspektion, Wartung und Widerinstandsetzungsarbeiten der Kraftwerkskomponenten (iterative Aufgabe)
18. Emmissionsschäden (Wideraufforstung)
19. Elektrolyseverfahren "Power to Gas", -
- entfällt weil konventionell, bzw. Mischstromversorgung an Akku
20. Regelmäßige Inspektion, Wartung und Widerinstandsetzungsarbeiten für
"Power to Gas- Anlagen" (iterative Aufgabe)
- entfällt weil konventionell, bzw. Mischstromversorgung an Akku
21. zusätzliche Realisierung von Stromtragfähigen Netzspeichermöglichkeiten um bei Generatorausfall dennoch liefern zu können.
Die momentane gesamte Energiespeicherkapazität aller deutschen Pumpspeicherkraftwerke beträgt gerade mal 40 GWh, soll lt. der Analogie von Dr. Speh lediglich dem Energiegehalt eines würfelförmigen Diesel-Tanks mit einer Kantenlänge von 16 m entsprechen.
22. Regelmäßige Inspektion, Wartung und Widerinstandsetzungsarbeiten der zusätzlichen Stromspeicherkomponenten (iterative Aufgabe)
23. zusätzlicher Strom-Netzausbau (um genügend Strom vom Kraftwerk bis zum Akku zu bringen, z.Zt. unzureichend ausgeführt)
24. Regelmäßige Inspektion, Wartung und Widerinstandsetzungsarbeiten des erweiterten Strom- Übertragungsnetzes (iterative Aufgabe)
25. zusätzlicher Strom- Trafo- Verteilstationsausbau (Umspannanlagen mit Hochspannungstransformatoren um genügend Strom mit der entsprechend geregelten Netzqualität vom Kraftwerk bis zum Akku zu bringen)
26. Errichten der Stromtankstellen
27. Stromtransport- und Speicherverluste vom Kraftwerk bis zum Ladegerät
28. Gastransport- und Speicherverluste vom Kraftwerk bis zum Ladegerät
- entfällt bei ausschließlicher Stromübertragung
29. Wirkleistungsverlust des Ladegerätes
30. Wirkleistungsverlust des Stromrichters
31. Rückverstromung durch Brennstoffzelle
- entfällt bei ausschließl. Akkubetrieb
32. Wirkleistungsverlust des Elektromotors
33. Entsorgung des akkubetriebenen E- Motorantrieb- Fahrzeugs- Equipments;
ähnlich wie beim brennstoffbetriebenen E- Motorantrieb,
dort allerdings nur Wasser, hier Entsorgung des umweltbelastenden Bleiakkus
Antriebsenergie für E- Motor über Brennstoffzelle:
Punkte 1 - 13
- entfällt weil die erneuerbare Energie von Natur aus als Antriebsenergie überall zur
Verfügung steht
14 - 17 ähnlich wie bei Akkubetrieb
18. Emmissionsschäden vernachlässigber,
- entfällt
18. Errichten von stromtragbaren Speichereinrichtungen
- entfällt weil das Gasnetz zur Verfügung steht
19 - 20. siehe z.B. Referenzanlage Falkenhagen (Betreiber / Errichter: EON / Hydrogenics)
21 - 27.
- entfällt weil für Brennstoffzellen nicht nötig
28. Gastransport- und Speicherverluste vom Kraftwerk bis zum Ladegerät
29,30. entfällt bei Übertragung mit Gas
31. Rückverstromung durch Brennstoffzelle
32. Wirkleistungsverlust des Elektromotors; wie bei Akkubetrieb
33. Entsorgung des brennstoffbetriebenen E- Motorantrieb- Fahrzeugs- Equipments;
ähnlich wie bei akkubetriebenen E- Motorantrieb,
dort allerdings Entsorgung des umweltbelastenden Bleiakkus, hier Wasser
Alleine meine Aufzählung, (gewiss noch nicht vollzählig) zeigt auf wie unterschiedlich die gesamte Wirkkette für die Berechnung eines realen und fairen Wirkungsgrades der beiden unterschiedlichen Stromzuführungen für ein brennstoff- oder akkugetriebenes Kraftfahrzeug sein kann (ist).
Bezogen auf ähnliche Anlagenkomponenten
dürfte auch der Teilwirkungsgrad übereinstimmen:
Gleich:
ηteil0 = ηKraftwerk(14-17) * ηElektromotor(32)
zusätzliche Wirkverluste für Akku:
ηAkku = ηRohstoffzulieferung(1-13) * ηEmission(18) * η(21,22,23,24,25,26,27)* η(29,30)
zusätzliche Wirkverluste für Brennstoffzellen:
ηBrennstoff = ηElektrolyse(19,20)* ηTransport(28)* ηRückverstromung(31)
Gesamtwirkungsgrad Akku:
ηGesamtwirkungsgrad = ηteil0 + ηAkku
Gesamtwirkungsgrad Brennstoffzellen:
ηGesamtwirkungsgrad = ηteil0 + ηBrennstoff
Synthese:
Wie man unschwer schon mit bloßem Auge erkennen kann wird der Teilwirkungsgrad = ηAkku alleine schon durch dessen benötigtes Vorlaufsystem erheblich stärker durch Wirkverluste belastet als das Brennstoffsystem. Dazu kommt noch dass die fossilen Rohstoffträger endlich sind und somit nicht auf ewig mehr zur Verfügung stehen werden.
Allerdings sind Akku und Brennstoffzelle keine Konkurrenten. Im Gegenteil. Für Kurzstrecken reicht in Zukunft vielleicht ein einfaches akkubetriebenes Elektrofahrzeug. Für Langstrecken bietet sich allerdings ein Hybrid aus Akku und Brennstoffzelle an. Die kurzen Nachfüllzeiten und die große Streckentauglichkeit >650km ist bestechend. Die zusätzlich eingebaute Batterie in Batterie/Brennstoffzellenhybridkonzepten kann den Gesamtantriebsstrangwirkungsgrad durch die Möglichkeit der Bremsenergierekuperation steigern – dies ist heute in allen aktuellen Brennstoffzellenfahrzeugen bereits Stand der Technik.
Ich bin mir allerdings ziemlich sicher dass uns selbst die konventionellen Verbrennungskraftmaschinen noch viele Jahre begleiten werden.
Allerdings bin ich mir genau so sicher, dass sie durch elektrische Hybridfahrzeuge (Akku + Wasserstoff) zunehmend verdrängt werden.
Sorry, ziemlich lang geworden, irgendwie habe ich mich hinreißen lassen...
wünsche noch einen schönen Abend,
ixurt