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Titel: "Alternative Politik 2000"

 

Details

Untertitel:

Mobil sein bei wenig Verkehr

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Slogan: Neue Ideen sind gefragt, so funktioniert es!

 

 

 

 

Themen:

 

 

 

Elektrische Energiespeicher, die Akkumulator-Batterie, oder einfach ausgedrückt, der Akku

 

 

 

 

 

Einführung, Absatz 1: Akkutypen mit hoher Energiedichte Wh/kg wie sie für mobile Zwecke notwendig sind

 

Verschiedene Lithium-Ionen-Akkus:

 

Lithium-Polymer ...  /  Lithium-Titan  /  Lithium-Mangan  /  Lithium-Eisenphosphat

 

Hinweise:

    Beim Laden wird der +Pol zur Anode (e*-Zuführung) und entsprechend der -Pol zur Kathode (e*-Abführung)

    Beim Entladen wird der +Pol zur Kathode (e*-Abführung) und der -Pol zur Anode (e*-Zuführung)

 

Die Physikalische Stromrichtung* ist korrekt: von - nach +. Die technische Stromrichtung ist wegen damaliger Unwissenheit aus historischen Gründen falsch festgelegt worden: von + nach -    (das Elektron e ist immer negativ)

 

Skizzen usw. in Arbeit

 

 

Lithium-Polymer (Li-Po), der meist verwendete Akku! Er hat ein vorteilhaftes Festelektrolyt, aus einem Polymer.

140Wh/kg, 3,5V bis 4,3V (3,7V/Zelle), +Pol Lithium-Metalloxid und -Pol meist aus Graphit

Überwärmeempfindlich, benötigt eine Schutzschaltung, Mindestwärme notwendig, Tiefentladungs- und überladungs-empfindlich. (Vorgänger erster Lithiumakku: +Pol aus Lithium-Kobalt-Oxid)

 

 

Lithium-Titan (Li-TO), er ist sehr teuer! Er hat ein Flüssigelektrolyt.

nur 90Wh/kg, nur 2,4V/Zelle, -Pol Lithiumtitanspinell,

problemlos eine Schnellladung möglich bei entsprechender Ausführung

 

 

Lithium-Mangan (Li-MN), er ist teuer! Er hat ein Flüssigelektrolyt? Wird oft beim Pedelec verwendet!

nur 110Wh/kg?, nur 2,4V/Zelle?, +Pol Lithiummanganoxid, -Pol aus Kohlenstoff, meist aus Graphit

 

 

Lithium-Eisenphosphat (Li-FP), er ist teuer! Er hat ein Festelektrolyt.

nur 90Wh/kg, 3,2 bis 3,3V/Zelle, +Pol Lithiumeisenphosphat, -Pol aus Kohlenstoff, meist aus Graphit

Schnellladefähig, 8000 Zyklen, Langlagerung nur voll oder leer.

 

 

Einfache Überschlagsrechnungen zu den Ladezyklen:

50 Wochen mal 15 Jahren = 750 Ladezyklen.

300km/Woche mal 50 Wochen = ungefähr 1500km/a mal 15 Jahren = 225'000km/Fahrzeuglebensdauer.

 

 

Bedarf noch einer Überarbeitung

 

 

Gibt es sonst noch andere mobile Energiespeicher-Lösungen für die Mobilität?

 

 

Zunächst die Frage, was wäre alles bezüglich der mobilen Energiespeicherung für  den reinen E-Strombetrieb unrealistisch?

Derzeit versucht die Industrie und Politik bei Pkws nur deren Verbrennungsmotore durch Elektromotore zu ersetzen. Sie sollen nur mit Akku, oder in der Übergangszeit mit Akku und Verbrennungsmotor kombiniert betrieben werden (letzteres nennt man Hybrid).

Weitere Alternativen: Statt des Akkus sind auch Brennstoffzellen im Gespräch, die an Bord chemische Energie (wie Wasserstoff usw.) in elektrische Energie umwandeln. Es gibt noch weitere Ideen, aber alle sind eher unrealistisch. Selbst die Verbrennungsmotore beizubehalten und mit Wasserstoff zu fahren (flüssig gekühlt, oder gasförmig unter Druck) ist unrealistisch! Natürlich sind diese Negativfeststellungen nur der Stand der Technik von heute. Dieser könnte sich, was aber sehr unwahrscheinlich ist, in vielen Jahren theoretisch noch ändern.  In diesem Dokument folgen zu diesen Negativfeststellungen keine näheren Begründungen. Grob gesagt handelt es sich um sehr teure Alternativen. Selbst durch einer Massenproduktion werden diese Systeme kaum billiger und es ist hier kein Licht am Ende des dunklen Tunnels zu sehen!

 

Ein Beispiel für derzeit, nur mit Akku elektrisch fahren zu wollen,

also, ohne 2-polige Stromschiene, (bipolar power rail, 2-polige Leistungs- / Kraft-Schiene), oder alternativ, ohne zweipoligen Fahrdraht):

Um eine vernünftige Reichweite (mit Heizung und Klimaanlage) von wenigstens 300km zu erzielen, muss der Akku genügend Kapazität haben, schnell ladbar und generell nicht brandgefährdet und nicht explosiv sein. Hierzu bietet sich derzeit der Lithium-Ionen-Akku (LI-Akku) (als Überbegriff) mit seiner im vergleich zu anderen Akkutypen hohen Energiedichte an. Es werden viele dieser Sekundärzellen (korrekt: zu einer Batterie) zusammengeschaltet. Was bei einem Elektrofahrrad gerade noch handhabbar und bezahlbar ist, ist beim Pkw teuer und erst recht für den Lkw nahezu unbezahlbar, also unwirtschaftlich. Der Pedelec-Li-Akku 400Wh Energie für einen 100W-Motor-Dauerlast (z.B. 250 W-Motorleistung max.) kann über Nacht geladen werden und reicht für über 5h übliche Teillast-Fahrt (ca. 100 km). Nach acht Jahren (nur 700 Vollladungen) muss er derzeit für bis 900€ je nach Qualität erneuert werden (ein Akku für 200€ kann eher nicht die gleiche Qualität haben!) Für einen PKW mit ca. 50kW-Motor-Dauerlast (z.B. 150kW-Motorgesamtleistung max.) wäre das das ein Vielfaches an Größe (ca. 150kWh = 375-fach) sowie Kosten und das für nur 300km/Ladung!

Das Leichtmetall Lithium (Li) ist nur sehr aufwändig der Erde zu entnehmen. Lithium hat an der Erdkruste einen Anteil von etwa 0,006 %. Nur noch 29 Millionen Tonnen sind sehr verteilt vorhanden. (Beispiel: Kupfer noch 720 Millionen Tonnen aber konzentriert vorhanden). Auch der ökologische Rucksack (Eine Ökobilanz von Zerstörung der Umwelt und Aufwand an Chemie, sonstige Rohstoffe, Abwässer usw. und der notwendigen Energie ist wie bei vielen Reinstoffgewinnungen. Der Energie-Erntefaktor und die benötigte graue Energie sind nur zwei Gesichtspunkte von vielen). Wenn nach Verschleiß der Akkus wie beim Eisen /Stahl optimal recycelt wird, verbessert sich sich diese Ökobilanz erheblich!

Wollten wir alle Kraftfahrzeuge der Welt mit großen Li-Akkus versehen, würde trotz Recycling das Lithium bei weitem nicht reichen und wäre dadurch unbezahlbar. Kleine Akkus sind dagegen realistisch!

Der zukünftige Silizium-Luft-Akkumulator (SL-Akku) ist vielleicht einmal eine realistische Lösung, das kann aber noch sehr, sehr lange dauern (20 bis 40 Jahre und mehr für lediglich einen Prototyp).

Auch die Redox-Flow-Batterie, [eher ein Akku mit getrennter Ladeeinrichtung (als Sekundärelement) und Entladeinrichtung (als Primärelement)], ein System bei der die chemische Energie in einer Flüssigkeit steckt, ermöglicht einen schnelle Flüssigkeitsaustausch zur Ladung. Dennoch ist dieses komplizierte System eher etwas für Großanlagen z.B. als Spitzenlastpuffer für das Strom-Verbundnetz.

 

Akkus werden immer besser, ob das reicht um auf die Stromschiene verzichten zu können?

Zu bemerken ist, dass die Akkuentwicklung enorme Fortschritte nachweisen kann. Es kann inzwischen einen sehr hohen Li-Reinheitsgrad erreicht werden!

Sie werden billiger und halten länger. Aber Ihr Gewicht für 300km Reichweite ist immer noch enorm. Weiteres Problem: Sehr schnelle Ladungen schaden den Akkus. Dann noch die Probleme bei sehr niedrigen (-25°C) und sehr hohen Temperaturen (+40°C) sind nur bedingt gelöst.

 

 

 

 

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