ReneFranz Stefanez schrieb am 15.06.2021 16:46:

Für das Szenario mit den Schnelladern im Raum Graz ist die Schlussfolgerung eine andere. Auch nach der Errichtung der Kraftwerke wird dadurch der Bedarf höher sein, als die zur Verfügung stehende Energie aus Wasserkraft.

jein.
Egal ob ich schnell oder langsam lade, die Energiemenge ist die gleiche. Das Fahrzeug hat x kWh/100km Verbrauch, unabhängig von der Ladegeschwindigkeit (natürlich schwanken Wandlungs/Ladeverluste, aber nicht signifikant) Das bedeutet, dass die pro Tag bereitzustellende Energie die selbe ist, egal ob AC- oder DC-Charging.

Was sich unterscheidet ist die zeitliche Stauchung: DC-Ladung kommt viel punktueller und lässt sich in der Abnahme auch nicht wirklich strecken, weil die Kunden ja erwarten an einem Schnelllader auch schnell zu laden. (Dafür bezahlen sie ja auch ~10c/kWh mehr.) Das ist eine Herausforderung, aber "mehr Gaskraftwerke" ist nicht die einzige Lösungsmöglichkeit. Audi arbeitet z.B. daran Schnellladeparks mit stationären Pufferbatterien auszustatten, um kurzfristig hohe Ladeleistung bereitzustellen, während die Stromentnahme aus dem Netz über einen längeren Zeitraum mit geringerer Leistung geglättet wird.

besser als unnötig große Akkus

so etwas gibt es nicht, Kapazität ist niemals unnötig. Batteriegröße hat ja viel mehr Vorteile, als nur die reine Reichweite pro Ladung. Der einfachste ist Lebensdauer: mit größerer Kapazität braucht man für die selbe Fahrleistung weniger Ladezyklen. Je größer die Batterie, desto wahrscheinlicher dass man sie über die Lebensdauer des Fahrzeugs nicht runterverschlissen bekommt. Das allein ist schon mal super. Aber hat man nicht Lebensdauer "verschenkt" wenn das Fahrzeug selbst am Ende, die Batterie aber vll gerade mal zu 1/4 abgenutzt ist? nur wenn man annimmt, es gäbe kein second life. Aber um sie auf den Schrott zu hauen sind die Batterien ja viel zu wertvoll, z.B. für die o.g. stationären Puffer, die wir auch bald brauchen werden.

Bei synthetischem Methanol werden bis in den Akku 5,8kWh je nutzbarer kWh aufgewendet

es gibt da nur ein Problem: Methanol wird nicht so hergestellt, sondern zumeist aus Erdgas oder Kohle. Irgendwann wirds synthetisches Methanol auch mal geben, aber die Anlagen dafür sind so aufwändig, dass die resultierenden Mengen viel zu gering sind, um sie in so etwas unwichtigem wie PKW-Verkehr zu verplempern.

Wie bei allen anderen synthethischen Kraftstoffen gilt: Sie sind der Champagner der Energiewende. Man wird sie sich nur dort leisten können einzusetzen, wo es keine alternative gibt. Flug, Schiff, ...

jein.
Egal ob ich schnell oder langsam lade, die Energiemenge ist die gleiche. Das Fahrzeug hat x kWh/100km Verbrauch, unabhängig von der Ladegeschwindigkeit (natürlich schwanken Wandlungs/Ladeverluste, aber nicht signifikant) Das bedeutet, dass die pro Tag bereitzustellende Energie die selbe ist, egal ob AC- oder DC-Charging.

Was sich unterscheidet ist die zeitliche Stauchung: DC-Ladung kommt viel punktueller und lässt sich in der Abnahme auch nicht wirklich strecken, weil die Kunden ja erwarten an einem Schnelllader auch schnell zu laden. (Dafür bezahlen sie ja auch ~10c/kWh mehr.) Das ist eine Herausforderung, aber "mehr Gaskraftwerke" ist nicht die einzige Lösungsmöglichkeit. Audi arbeitet z.B. daran Schnellladeparks mit stationären Pufferbatterien auszustatten, um kurzfristig hohe Ladeleistung bereitzustellen, während die Stromentnahme aus dem Netz über einen längeren Zeitraum mit geringerer Leistung geglättet wird.

Wir reden da vom gleichen. Ich bezog mich auf den Moment in dem die Leistung benötigt wird, und nicht vom neu errichteten Kraftwerken zur Verfügung gestellt werden kann. Dass das Jahresmittel sich dadurch nur geringfügig verändert ist richtig, Verluste durch Schnelladungen nehmen aufgrund der höheren Ströme zu. Das lässt sich jedoch mit 800V Systemen gut kompensieren. Pufferbatterien sind sicher eine Möglichkeit, ob sie hochskaliert funktionieren muss sich zeigen. Hier wären konzentrierte Ladeplätze mit 20mWh an Puffergröße wohl eine gute Möglichkeit, Synergien bestmöglich zu nutzen. Ich glaube aber nicht dass sich das überall so umsetzen lässt.

so etwas gibt es nicht, Kapazität ist niemals unnötig. Batteriegröße hat ja viel mehr Vorteile, als nur die reine Reichweite pro Ladung. Der einfachste ist Lebensdauer: mit größerer Kapazität braucht man für die selbe Fahrleistung weniger Ladezyklen. Je größer die Batterie, desto wahrscheinlicher dass man sie über die Lebensdauer des Fahrzeugs nicht runterverschlissen bekommt. Das allein ist schon mal super. Aber hat man nicht Lebensdauer "verschenkt" wenn das Fahrzeug selbst am Ende, die Batterie aber vll gerade mal zu 1/4 abgenutzt ist? nur wenn man annimmt, es gäbe kein second life. Aber um sie auf den Schrott zu hauen sind die Batterien ja viel zu wertvoll, z.B. für die o.g. stationären Puffer, die wir auch bald brauchen werden.

Mehr Kapazität ist nie schlecht, da gebe ich Ihnen recht. Höhere Masse, höherer Ressourcenbedarf und höherer Invest aber schon. Natürlich erzeugt eine größere Batterie die angesprochenen Vorteile wie größere Flexibilität, höhere Lade und Entladeströme, weniger Zyklen und eine niedrigere C-Rate, was die zyklischen Alterung reduziert und okönomisch den Vorteil des größeren Wiederverkauswerts bringt. Was bleibt ist die kalendarische Alterung, die eine Akkulebensdauer von ca. 20 Jahre erlaubt. Für ein Secondlife nach Ende der EInsatzzeit im Fahrzeug wäre ein Einsatz als Stationäreinsatz denkbar, aufgrund des fehlenden Standards zu den Akkus halte ich das im Moment aber noch nicht für umsetzbar, aber eine gute Möglichkeit für zukünftige Akkugenerationen und ein Thema für eine EU Norm.

Bleibt noch die Masse und der Ressourcenbedarf: CR="x"kg/t*M FR=M*g*CR, Ekin:1/2*M*V2, also die Formeln für den Rollwiderstandsbeiwert, den Rollwiderstand und den Beschleunigungswiderstand. bei 2t statt 1t erhöht sich der hypothetische CR von 0,008 auf 0,016, der Rollwiderstand von 2,18kWh/100km auf 8,72kWh/100km und der Energiebedarf für die Beschleunigung 0-100kmh von 0,107kWh auf 0,214kWh sowie der Verlust bei der Rekuperation mit 70% Wirkungsgrad von 100-0kmh von 0,032kWh auf 0,064kWh, also ebenfalls um 100%. Den Ressourcenbedarf lasse ich hier mal außen vor, da ist es hauptsächlich eine ethische Frage. Den Energiebedarf habe ich ja schon im letzten Kommentar dargelegt. Es bleibt also das Abwiegen zwischen ethischen, ökologischen und ökonomischen Nachteilen mit Vorteilen bzgl. Flexibilität, Wiederverkauf, höhere Batterielebensdauer und dem potentiellen zweiten Produktzyklus. Insbesondere für Käufer im Segment eines Ford Focus und Opel Astra sehe ich hier eher die Lösung kleiner Akku + REX als bessern Kompromiss.

es gibt da nur ein Problem: Methanol wird nicht so hergestellt, sondern zumeist aus Erdgas oder Kohle. Irgendwann wirds synthetisches Methanol auch mal geben, aber die Anlagen dafür sind so aufwändig, dass die resultierenden Mengen viel zu gering sind, um sie in so etwas unwichtigem wie PKW-Verkehr zu verplempern.

Wie bei allen anderen synthethischen Kraftstoffen gilt: Sie sind der Champagner der Energiewende. Man wird sie sich nur dort leisten können einzusetzen, wo es keine alternative gibt. Flug, Schiff, ...

Für den Bestand ist die Etablierung von Synfuels unumgänglich wenn man auch hier CO2 einsparen möchte - auch mit dem großen Nachteil der hohen Verlusten beim Wirkungsgrad. Für zukünftige Motorgenerationen wäre die Auslegung für 100M Sinnvoll, zumal sich hier der Gesamtwirkungsgrad erhöht. Gerade weil kein weg um Methanol herum führt, ist es auch sinnvoll diesen dem Individualverkehr zur Verfügung zu stellen, und bei genauer Betrachtung wäre dieser nicht unstemmbar groß. Bei Umstellung der Fahrzeugflotte auf 50% BEV und 50% BEV mit REX mit 10% Einsatz des REX, müssten 5% der Gesamtfahrstrecke durch Methanol abgedeckt werden. Hochgerechnet würden im Vergleich zu Schiffahrt und Flugverkehr 15% mehr Methanol benötigt werden, also eine Menge die nicht gering, aber auch nicht unmöglich ist. Gerade weil Methanol verhältnismäßig einfach im großindustriellen Maßstab hergestellt werden kann, auch synthetisch, wäre es eine Möglichkeit hier kurzfristig auf fossiles und mittelfristig vollständig auf synthethisches Methanol umzustellen. das ist alles skalierbar, da dezentral. Ähnlich wie die benötigten 20% für die Elektrifizierung und der massive Ausbau an Akkufertigungsstätten.

Ich bin Techniker und Pragmatiker und versuche Ideologie bestmöglich aus meinen Entscheidungen auszublenden. Ich bin aber gerne offen darüber zu debattieren, weshalb ein anderer Zugang besser wäre.

Pure hydrogen habe ich bewusst ausgeschlossen, da ich diesen aufgrund der schwierigen Speicherung, Verteilung und fehlenden lokalen Infrastruktur für nicht geeignet halte. Erst in veredelter Form als Methanol wird es mMn ein gangbarer Weg.

ReneFranz Stefanez schrieb am 16.06.2021 11:10:

Pufferbatterien sind sicher eine Möglichkeit, ob sie hochskaliert funktionieren muss sich zeigen. [...] Ich glaube aber nicht dass sich das überall so umsetzen lässt.

stimm ich dir zu, muss es ja aber auch gar nicht. Ich gehe davon aus, dass DC-Schnellladen auch in Zukunft die Ausnahme bleiben wird.

Für ein Secondlife nach Ende der EInsatzzeit im Fahrzeug wäre ein Einsatz als Stationäreinsatz denkbar, aufgrund des fehlenden Standards zu den Akkus halte ich das im Moment aber noch nicht für umsetzbar

im Moment ist es vor allem nicht umsetzbar, weil die meisten Batterien ihr first life noch nicht abgeschlossen haben. Going forward rechne ich damit, dass gerade die Hersteller, die die Batterien initial gebaut haben auch das knoffhoff haben, um mit den Rückläufern stationäre Lösungen zu bauen, wie z.B. Tesla die heute schon ihre Powerwalls (mangels Rückläufern eher mit neuen Batterien) baut und selbst vertreibt.

Bleibt noch die Masse und der Ressourcenbedarf: CR="x"kg/t*M FR=M*g*CR, Ekin:1/2*M*V2, also die Formeln für den Rollwiderstandsbeiwert, den Rollwiderstand und den Beschleunigungswiderstand. bei 2t statt 1t erhöht sich der hypothetische CR von 0,008 auf 0,016, der Rollwiderstand von 2,18kWh/100km auf 8,72kWh/100km und der Energiebedarf für die Beschleunigung 0-100kmh von 0,107kWh auf 0,214kWh sowie der Verlust bei der Rekuperation mit 70% Wirkungsgrad von 100-0kmh von 0,032kWh auf 0,064kWh, also ebenfalls um 100%.

Eine Erhöhung von 1t auf 2t ist nicht gerade realistisch.

Die Sache mit dem Gewicht ist: Es ist nur eins von vielen Kriterien, und unter allen gar nicht besonders signifikant. Guter Vergleich ist ein Tesla Model 3 vs. VW e-UP. Obwohl der Tesla deutlich schwerer und deutlich größer ist, hat er in der Praxis einen geringeren Verbrauch. Warum? Effizientere Motoren und besserer Luftwiderstand.

Klar wenn man das gleiche Auto zwei mal nimmt, eins leer und eins mit 300kg extra gewicht, dann wird der Verbrauch so zunehmen wie deine Formeln es vorhersagen. Das wiederum unterschlägt aber, dass man E-Autos ganz anders konstruieren kann. Die Steifigkeit des Batteriepaketes kann man z.B. in der Auslegung der Karosserie einfließen lassen, und diese damit leichter machen. Das geht wohlgemerkt nicht bei "conversion designs" die wahlweise mit E oder mit Verbrenner kommen, was einer der gründe ist warum der BMW i4 so viel schwerer als ein Tesla Model 3 ist.

tl;dr: it's more complicated

Den Ressourcenbedarf lasse ich hier mal außen vor, da ist es hauptsächlich eine ethische Frage. Den Energiebedarf habe ich ja schon im letzten Kommentar dargelegt. Es bleibt also das Abwiegen zwischen ethischen, ökologischen und ökonomischen Nachteilen mit Vorteilen bzgl. Flexibilität, Wiederverkauf, höhere Batterielebensdauer und dem potentiellen zweiten Produktzyklus.

Ich finde die ethischste Lösung die, mit der wir den Treibhausgasausstoß schnell deutlich senken können. Resourcenabbau hat auswirkungen auf seine Umgebung, ja, das gibt es auch nicht zu leugnen, aber Klimawandel hat Auswirkungen auf den gesamten Planeten (und sogar überproportional auf die Extremregionen, worunter gerade die Gegenden fallen, in denen z.B. Lithium abgebaut wird). Ich sehe nicht wie wir den betroffenen Regionen helfen, indem wir uns eine der wichtigsten Waffen um dem Klimawandel zu begegner aus der Hand nehmen würden, und die Bewältigung dieser Jahrhundertaufgabe verschleppen...

Für den Bestand ist die Etablierung von Synfuels unumgänglich wenn man auch hier CO2 einsparen möchte

Möchte man das denn?

Unser Ziel ist es den CO2-Ausstoß auf 0 zu bringen. Grob betrachtet gibt es zwei Möglichkeiten:
1. Bestand ersetzen durch CO2-freie Alternative (E-Autos)
2. Bestand anders benutzen, sodass kein CO2-Ausstoß damit einhergeht (E-Fuels)

Wenn der Aufbau der Infrastruktur um 2. durchführen zu können länger dauert als die Flotte zu ersetzen (1.), dann lohnt das nicht.

Gerade weil kein weg um Methanol herum führt, ist es auch sinnvoll diesen dem Individualverkehr zur Verfügung zu stellen

Das Argument finde ich nicht überzeugend. Es gibt allerlei dinge auf der Welt, die existieren weil es für manche use cases wirklich nichts besseres gibt, z.B. Privatjets für irgendwelche Topmanager.
Dennoch würde doch keiner Argumentieren "gerade weil kein weg um Privatjets herum führt, ist es auch sinnvoll diesen für Hinz und Kunz zur Verfügung zu stellen"

Hochgerechnet würden im Vergleich zu Schiffahrt und Flugverkehr 15% mehr Methanol benötigt werden

mal als Realitätsabgleich, hier die Pläne der Luftfahrbranche:
https://twitter.com/WernerderChamp/status/1404812000526544898
Die wollen in 10 Jahren gerade mal 2% E-Fuel-Beimischung erreichen (und bisher haben sie jedes einzelne ihrer selbst gesetzten Ziele weit verfehlt)

Wenn wir 2045 klimaneutral sein wollen muss faktisch 2030 der Verkauf neuer Verbrenner aufgehört haben, d.h. bis dahin muss das mit dem Individualverkehr eine Lösung haben die skaliert. 2% E-Fuel bis 2030 klingt nicht, als wäre da irgendwas übrig.

im Moment ist es vor allem nicht umsetzbar, weil die meisten Batterien ihr first life noch nicht abgeschlossen haben. Going forward rechne ich damit, dass gerade die Hersteller, die die Batterien initial gebaut haben auch das knoffhoff haben, um mit den Rückläufern stationäre Lösungen zu bauen, wie z.B. Tesla die heute schon ihre Powerwalls (mangels Rückläufern eher mit neuen Batterien) baut und selbst vertreibt.

Mittelfristig wäre es bessern keine neuen Akkus dafür zu verwenden, aber wenn es so wie von dir vorgeschlagen läuft, dann ist das eine gute Sache.

Eine Erhöhung von 1t auf 2t ist nicht gerade realistisch.

Die Sache mit dem Gewicht ist: Es ist nur eins von vielen Kriterien, und unter allen gar nicht besonders signifikant. Guter Vergleich ist ein Tesla Model 3 vs. VW e-UP. Obwohl der Tesla deutlich schwerer und deutlich größer ist, hat er in der Praxis einen geringeren Verbrauch. Warum? Effizientere Motoren und besserer Luftwiderstand.

Der Vergleich 1t vs. 2t. diente nur der Relation, wobei mir hier ein Fehler passiert ist 1000kg entsprechen 2,18kWh/100km, 2000kg 4,36kWh - nicht 8,72.

Ja, es gibt noch andere Fahrwiderstände und den Systemwirkungsgrad, aber 3 der 4 Fahrwiderstände sind abhängig von der Masse. Die Behauptung, ein Model 3 würde weniger verbrauchen als ein VW UP, bedingt ein Testszenario mit ausschließlich hoher Geschwindigkeit mit konstantem Tempo. Sobald es in die Stadt geht ist das physikalisch nur mit vielen Kunstgriffen möglich. Das bestätigen auch die over all Daten bei Spritmonitor: UP 14,4kWh, M3 19,0kWh. Alleine bedingt durch das Gewicht muss das M3 1,64kWh/100km kompensieren. natürlich kann man nun argumentieren die fahren ja flotter weil mehr KW und andere Zielgruppe, das ist aber dem Climate Change relativ Wurst. Ebenso dass bei großen Akkus eben ein recht stattlicher CO2 Polster angehäuft wird, ohne den ersten KM gefahren zu sein. Bei 100kWh sowie ca. 100kg Co2 per kWh Akku sind das bei zusätzlichen 30kWh: 3MWH und 3t CO2. Vernachlässigbar ist das nicht.

Zum Rest - da hast du vollumfänglich recht. Ob nun als reines BEV oder BEV mit REX oder was auch sonst, leichter und effizienter müssen alle werden. Sonst sind es ca. 0,2-0,3kWh/100km per 100kg die sich die Reifen an Walkarbeit zusätzlich gönnen, ohne die verlorenen 30% beim Rekuperieren zu berücksichtigen. Over all sind es eher 0,5kWh/100km per 100kg. Wenn man nun die 1560kg eines Ioniqs Elektro mit den 2060kg eines mittleren Ioniq 5 vergleicht, sind das dann schon 1,5-2,5kWh. Dass sich der CWA von 0,533 auf ca. 0,73 erhöht ist da noch die Krönung. Definitiv Entwicklung in die falsche Richtung. Tesla ist hier definitiv BMW voraus, nachdem die Ihr Knowhow mit dem I3 und I8 bzgl. Leichtbau in den Mülleimer geworfen haben.

Ich finde die ethischste Lösung die, mit der wir den Treibhausgasausstoß schnell deutlich senken können. Resourcenabbau hat auswirkungen auf seine Umgebung, ja, das gibt es auch nicht zu leugnen, aber Klimawandel hat Auswirkungen auf den gesamten Planeten (und sogar überproportional auf die Extremregionen, worunter gerade die Gegenden fallen, in denen z.B. Lithium abgebaut wird). Ich sehe nicht wie wir den betroffenen Regionen helfen, indem wir uns eine der wichtigsten Waffen um dem Klimawandel zu begegner aus der Hand nehmen würden, und die Bewältigung dieser Jahrhundertaufgabe verschleppen..

Bin ich voll bei dir. Das beinhaltet weniger Fossile verwenden, also weniger und langsamer Fahren, bzw. Synergien finden. Ob hier 3t CO2 per neues BEV zusätzlich hilfreich sind, bezweifle ich. Dass genau diese Regionen hier die größten Auswirkungen merken werden, ist die leidliche Ironie des Schicksals.

Möchte man das denn?

Unser Ziel ist es den CO2-Ausstoß auf 0 zu bringen. Grob betrachtet gibt es zwei Möglichkeiten:
1. Bestand ersetzen durch CO2-freie Alternative (E-Autos)
2. Bestand anders benutzen, sodass kein CO2-Ausstoß damit einhergeht (E-Fuels)

Wenn der Aufbau der Infrastruktur um 2. durchführen zu können länger dauert als die Flotte zu ersetzen (1.), dann lohnt das nicht.

Mögen oder nicht mögen stellt sich da als Frage mMn nicht. Es ist das kleinere Übel, als den aktuellen Bestand sofort durch BEVs zu ersetzen, was einen riesigen Berg an CO2 zur folge hätte, den wir mal kompensieren müssen. Und CO2 sparen sollten wir besser schon Gestern als erst Morgen Parität zu erlangen. Zusätzlich besteht das Problem der Verschleppung. Die Fahrzeuge aus Mitteleuropa landen dann in Osteuropa, Asien, Afrika. War bei der Verschrottungsprämie anno dazumal zumeist nicht anders.

Es wird weder ohne Option 1, noch Option 2 gehen, sondern einem guten Mix aus beidem.

Das Argument finde ich nicht überzeugend. Es gibt allerlei dinge auf der Welt, die existieren weil es für manche use cases wirklich nichts besseres gibt, z.B. Privatjets für irgendwelche Topmanager.
Dennoch würde doch keiner Argumentieren "gerade weil kein weg um Privatjets herum führt, ist es auch sinnvoll diesen für Hinz und Kunz zur Verfügung zu stellen"

Was ich damit sagen möchte war, da es die Infrastruktur ohnehin braucht, könnte man hier Synergien nutzen. Das Beispiel finde ich aber gut, hat mir ein Schmunzeln auf die Lippen gezaubert ;)

mal als Realitätsabgleich, hier die Pläne der Luftfahrbranche:
https://twitter.com/WernerderChamp/status/1404812000526544898
Die wollen in 10 Jahren gerade mal 2% E-Fuel-Beimischung erreichen (und bisher haben sie jedes einzelne ihrer selbst gesetzten Ziele weit verfehlt)

Wenn wir 2045 klimaneutral sein wollen muss faktisch 2030 der Verkauf neuer Verbrenner aufgehört haben, d.h. bis dahin muss das mit dem Individualverkehr eine Lösung haben die skaliert. 2% E-Fuel bis 2030 klingt nicht, als wäre da irgendwas übrig.

Das ist eine absolute Schweinerei und mit der deutschen Automobilindustrie vor Tesla zu vergleichen. So lange es nicht ausreichend Druck gibt, werden die einen Teufel tun etwas daran zu ändern. Die 2% 2030 sind purer Hohn, ich hoffe die EU macht Ihnen klar: schneller machen oder am Boden bleiben, sucht es euch aus.

Aber ja, es ist eine Herausforderung in einer Größenordnung, gegen die ein BEV mit oder ohne REX Pipifax ist.

Spannend darüber in dieser Qualität zu Debattieren. Chapeau!