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Informationen zum Thema:
Forum:
elweb Technik
Beiträge im Thema:
12
Erster Beitrag:
vor 15 Jahren, 10 Monaten
Letzter Beitrag:
vor 15 Jahren, 9 Monaten
Beteiligte Autoren:
Jens Schacherl, Natascha Schlüter, Ralf Wagner, Roland Reichel, Thomas Mitlehner

Hybrid-Anhänger

Startbeitrag von Jens Schacherl am 16.03.2001 21:46

Hallo,

bei ACPropulsion wird unter anderem auch ein "Range extending trailer" als Zubehör für ihren "tzero" vorgestellt: [www.acpropulsion.com]

Das ist ein kleiner Anhänger mit einem benzinbetriebenen Generator, der bei Bedarf an ein Elektroauto angehängt werden kann und so "unbegrenzte" Reichweite verspricht (außer natürlich wenn der Generator-Tank leer ist :p).

So etwas müßte doch auch bei uns funktionieren. Ideal für die statistisch 10-15% der Fälle, in dem die Reichweite eines reinen Elektroantriebs noch nicht ganz ausreicht!

Mich würde interessieren, ob sich hierzulande schon mal jemand theoretisch und/oder praktisch mit einer solchen Konstruktion beschäftigt hat.
Und wenn ja natürlich, mit welchem Ergebnis! ;-)

Gruß,
Jens Schacherl

Antworten:

Hallo Jens

Die Idee hatte ich rein theoretisch auch schon überlegt. Aber diese "Möglichkeit" wird wohl
aus ökologischen Gesichtspunkten und einem gewissen
"Elektrofahrzeug-Image"doch sehr kritisch sein.

Ausserdem: Welche gängigen Elektrofahrzeuge haben
eine Anhängerkuppplung ?

von Thomas Mitlehner - am 17.03.2001 10:42
Ein Stromaggregat wäre beim City-el oder TWIKE klein genug, um noch mit ins Fahrzeug zu passen und könnte später leicht durch eine Brennstoffzelle ersetzt werden. Leider sind die Wirkungsgrade herkömmlicher Stromaggregate so gering, das man umgerechnet mit mindestens 3 Litern Benzin je 100km rechnen müsste. Theoretische Überlegungen zu diesem Thema habe ich schon im alten Diskussionsforum mal eingebracht.

von Natascha Schlüter - am 17.03.2001 13:07
Thomas Mitlehner schrieb:
>
> Hallo Jens
>
> Die Idee hatte ich rein theoretisch auch schon überlegt. Aber
> diese "Möglichkeit" wird wohl
> aus ökologischen Gesichtspunkten und einem gewissen
> "Elektrofahrzeug-Image"doch sehr kritisch sein.

Ein Problem ist doch, das die meisten zusätzlich zum Elektrofahrzeug noch ein normales Auto haben (müssen), auf das man dann verzichten könnte. Insofern sehe ich da kein Imageproblem.
Vor allem wenn es ein Dieselaggregat wäre und mit Biodiesel oder Pflanzenöl betrieben wird.

> Ausserdem: Welche gängigen Elektrofahrzeuge haben
> eine Anhängerkuppplung ?

OK

von Jens Schacherl - am 17.03.2001 15:32
Natascha Schlüter schrieb:
>
> Ein Stromaggregat wäre beim City-el oder TWIKE klein
> genug, um noch mit ins Fahrzeug zu passen und könnte später
> leicht durch eine Brennstoffzelle ersetzt werden.

Es gibt einen Schweizer, der tatsächlich in sein city-el einen Benzinmotor eingebaut hat: [www.twikeklub.ch]
Auch sonst ist da wohl nicht mehr viel original ;-)

Diese Methode ist aber IMHO wenig sinnvoll, da auch im Elektrobetrieb immer Motor+Generator mittransportiert werden müssen und außerdem der ohnehin schon knappe Stauraum noch weiter schrumpft.
Einen Trailer könnte man nur dann anhängen, wenn er tatsächlich benötigt wird.

> Leider sind die Wirkungsgrade herkömmlicher Stromaggregate > so gering, das man umgerechnet mit mindestens 3 Litern
> Benzin je 100km rechnen müsste.

Der Grund dafür ist, das Standard-Aggregate eine Ausgangsfrequenz von 50Hz haben müssen, damit man direkt normale 220V-Verbraucher anschließen kann.
Bei einer höheren Ausgangsfrequenz ließe sich der Generator bei gleicher Leistung drastisch verkleinern.
Aus demselben Grund werden in modernen Netz- und Ladegeräten auch nur noch Schaltnetzteile verwendet, bei denen die 220V-Eingangsspannung zuerst auf eine Frequenz von 30-50KHz gebracht und dann erst heruntertransformiert und wieder gleichgerichtet wird.

Wenn die Generatorspannung aber sowieso in eine elektronische Steuerung geht, ist bei entsprechender Schaltungsauslegung die Frequenz der Eingangsspannung egal.
Eine solche Steuerung wäre notwendig, damit der Generator _zusätzlich_ zum vorhandenen Ladegerät und Motorsteuerung angeschlossen werden kann.

Nach demselben Prinzip funktioniert mit Sicherheit auch der Trailer des "tzero", sonst ließe sich ein _Gesamt_gewicht von nur 160kg bei 20kW Leistung niemals erreichen.
Ein normales Dieselaggregat für 220V mit 3,1kW Leistung wiegt schon 100kg!

>Theoretische Überlegungen zu diesem Thema habe ich schon >im alten Diskussionsforum mal eingebracht.

Hm, das kenne ich nicht, ich bin relativ neu hier :o
Mit welchem Ergebnis?

Gruß,
Jens Schacherl

von Jens Schacherl - am 17.03.2001 16:32

Einspur Anhänger

Ich habe allen ersntes schon Einspur Anhänger an einem Kewet gesehen.

Der Verbrennungsmotor hat aber direkt das Hinterrad des Anhängers angetrieben, gesteuert wird aus dem Fahrzeug. Für den Kewet gabs ganz offizielle eine Standard Anhängerkupplung, ich habe damals mehrere montiert.

Diese Lösung scheint eine Gesetzelücke zu sein.
Am city el sind keine Anhänger zulässig, das hatten wir schon vor ein paar Jahren versucht.

Gruß Ralf

von Ralf Wagner - am 17.03.2001 17:39

Re: Einspur Anhänger

Ralf Wagner schrieb:
>
> Ich habe allen ersntes schon Einspur Anhänger an einem
> Kewet gesehen.
> Der Verbrennungsmotor hat aber direkt das Hinterrad des
> Anhängers angetrieben, gesteuert wird aus dem Fahrzeug.

Das erscheint mir eine ziemlich gewagte Konstruktion :eek:
Sind solche Anhänger noch in Betrieb? Wie hoch sind Leistung und Gewicht?
Eine "elektrische Lösung" über einen Generator als Zusatz-Energielieferant für die Batterien wäre glaube ich praktikabler...

Bei einem vierrädrigen Fahrzeug sollte eine AHK eigentlich TÜV-mäßig kein Problem sein, besonders bei größeren Modellen wie Skoda oder Saxo!?

Gruß Jens

von Jens Schacherl - am 18.03.2001 14:30

Re: Einspur Anhänger

Ralf Wagner schrieb:
>
> Ich habe allen ersntes schon Einspur Anhänger an einem
> Kewet gesehen.
> Der Verbrennungsmotor hat aber direkt das Hinterrad des
> Anhängers angetrieben, gesteuert wird aus dem Fahrzeug.

Das erscheint mir eine ziemlich gewagte Konstruktion :eek:
Sind solche Anhänger noch in Betrieb? Wie hoch sind Leistung und Gewicht?
Eine "elektrische Lösung" über einen Generator als Zusatz-Energielieferant für die Batterien wäre glaube ich praktikabler...

Bei einem vierrädrigen Fahrzeug sollte eine AHK eigentlich TÜV-mäßig kein Problem sein, besonders bei größeren Modellen wie Skoda oder Saxo!?
Die Probleme sehe ich mehr bei der elektronischen Steuerung bei der Anpassung an vorhandene Motorcontroller / Ladegeräte.

Gruß Jens

von Jens Schacherl - am 18.03.2001 14:41
Ich kann zwar die Diskussionsbeiträge aus dem alten Forum nicht wiederfinden, habe aber folgendes rekonstruieren können:

Grundsätzliche Voraussetzungen eines seriellen Hybrid-Stromaggregats:

1. Wirkungsgradoptimiert
Ein City-el hat einen Energieverbrauch von etwa 45 Wattstunden je km ab Batterie. Ein modernes Blockheizkraftwerk erreicht einen elektrischen Wirkungsgrad von 25%. Ein Liter Benzin enthält etwa 8600 Wattstunden an Energie. Die Energie für 100km City-el entspricht so etwa 2,1 Litern Benzin. Würde das Aggregat direkt die passende Gleichspannung zum Laden der Batterien bzw. zum Betrieb des Motors erzeugen, so wären auch ein paar Prozent mehr Wirkungsgrad möglich. Die in Australien entwickelte Split-Cycle-Kurbelwelle ermöglicht bei Verbrennungsmotoren die optimale Motorleistung bei geringerer Drehzahl und ergibt so etwa 20% Einsparung bei Treibstoffverbrauch, Schadstoffemission und Motorgewicht. Zusätzlich kann der Verbrennungsmotor mit bis zu 60% Kosteneinsparung hergestellt werden, da keine komplizierten Stahlgussteile erforderlich sind. Der Wirkungsgrad könnte so auf über 32% gesteigert und der Benzinverbrauch auf 1,6 Liter je 100km gesenkt werden.

2. Geringe Schadstoffemission
Der geringe Verbrauch reduziert zwar auch den Schadstoffausstoss, aber ein geregelter Katalysator sollte auch nicht fehlen. Ferner sollte das Platin für den Katalysator aus einer Umweltschonenden Quelle stammen, denn der Hauptproduzent für Platin, eine marode Fabrik irgendwo in Sibirien, pustet zur Zeit für die 2 Gramm Platin eines gewöhnlichen Kat soviel Schadstoffe in die Luft, dass der Kat erstmal 25000km gefahren werden muss, um diese Menge wieder einzusparen.

3. Geringes Gewicht
Hohes Gewicht erhöht auch den Energieverbrauch beim Fahren und reduziert die Ladekapazitäten des Fahrzeuges. Überträgt man die Gewichte herkömmlicher Aggregate und die Einsparung durch die Split-Cycle-Technologie auf die zu erwartende Grösse von etwa 1 bis 1,5 Kilowatt, so wären etwa 20 Kilogramm zu erwarten. Bei dieser Grösse könnte der Generator mit wenigen Handgriffen ein- bzw. ausgebaut werden, damit er nur bei Bedarf Platz und Gewicht wegnimmt. Auspuffanlage, Luftzufuhr und Heizungsanschlüsse sowie die Leitungen zur Steuerung und Energieübertragung könnten im Fahrzeug verbleiben, der Generator selbst wäre in einem geschlossenen Gehäuse mit Handgriffen und Befestigung untergebracht welches optimal auf die Laderaumabmessungen des jeweiligen Fahrzeuges abgestimmt wäre.

4. Schallgedämmt
Die gleichmässige Drehzahl des Motors vereinfacht eine gezielte Schallisolierung und ermöglicht ggf. sogar den Einsatz von Antischall.

5. Kostenoptimiert
Der Kostenvorteil eines City-el gegenüber einem herkömmlichen Kleinwagen wie etwa dem Smart entspricht nur etwa 3000DM. Das Aggregat sollte nicht teurer sein, da potentielle Kunden schon von den eingeschränkten Verwendungsmöglichkeiten abgeschreckt werden.

Dimensionierung des Aggregats
Gehen wir von einem City-el mit 109Ah(C5)-Batterien aus, dessen Reichweite wir von 60km erhöhen wollen. Länger als 5 Stunden am Stück hält es in der Kabine kaum jemand aus. Das macht 5 Stunden mal 40km/h also 200 Kilometer. Danach wäre eine Lade- und Tankpause fällig, also muss ein Schnellladegerät her. Bei normaler Fahrweise entspricht die entnehmbare Kapazität der Batterie etwa 75 Ah, durch die langsamere Entladung bei Generatorbetrieb erhöht sie sich auf über 100 Ah, was für mehr als 80 km ausreicht. Der Generator muss also innerhalb von 5 Stunden genügend Energie für 120 km liefern, also 120 mal 45 Wh = 5400 Wh geteilt durch 5 Stunden = 1080 Watt. Da nur 60 % der Gesamtenergie aus dem Generator stammen verringert sich der Treibstoffbedarf auf 1 Liter je 100 km im Generatorbetrieb und die nötige Tankfüllung auf weniger als 1,5 Liter. Grössere Reichweiten könnten durch sparsamere Fahrweise und Ladepausen erzielt werden, die zum Heizen des Fahrzeuginnenraums nutzbare Abwärme des Generators entspricht etwa 1800 Watt.

Bei einem TWIKE mit 2 x 3Ah-Batterien entspricht die Reichweite etwa 50 km bei 50 km/h und 38 Wh je Kilometer. 5h x 50 km/h = 250 km minus 50 km Batterie = 200 km mal 38 Wh = 7600 Wh geteilt durch 5 Stunden = 1520 Watt und 80 % Generatoranteil. Der Generator wäre ungefähr so gross wie die wegfallende dritte Batterie.

Ausgangsbasis für eine Brennstoffzelle ist die sogenannte PEM-Membran, welche zur Zeit etwa 1000DM je Quadratmeter plus etwa 800DM für die erforderliche Platinbeschichtung kostet und 5 Kilowatt je Quadratmeter leistet. Zum Betrieb eines Smart wäre eine 35 kW-Zelle erforderlich was allein 12600DM für die Membrane erforderlich macht. Beim City-el oder TWIKE im seriellen Hybridbetrieb kommen wir mit 400 bis 550 DM aus.

von Natascha Schlüter - am 18.03.2001 20:18
Korrektur: Das alte Forum ist noch unterhttp://cgi06.kundenserver.de/cgi-bin/fo?clsid=e6d970418182f89afd29edf71de0f052
zu finden. Ich habe dort Beiträge unter dem Titel Serieller Hybrid am 25.11.99 und am 06.02.2000 plaziert.

von Natascha Schlüter - am 18.03.2001 20:28
Ja ich denke auch daß die Kombination von Batterie und Brennstoffzelle ideal ist. Die durchschnittlich benötigtel Leistung ist nicht sehr hoch, da muß man eine Brennstoffzelle nicht auf die maximal Leistungdimensionieren. Beim city el käme man mit einer 1 kW Zelle schon sehr weit.
Gruß Ralf

von Ralf Wagner - am 18.03.2001 20:51

Re: Es gibt einige Anhänger in Deutschland

Vor einiger Zeit hat Willi aus der Fünten, TÜV-Ingenieur und Elektromobilfahrer (erst Panda, jetzt Saxo) einen Schubanhänger gebaut für seinen Panda gebaut. Es ist eine alte Vorschrift, und der Schubanhänger ist steuerfrei, ich habe damals in den Solarmobil Mitteilungen drüber berichtet (mit Foto). Das Ding ist dann nach Hamburg verkauft und war dort in Betrieb. Willi hatte sich dann einen neuen Anhänger gebaut und kam damit gut von Köln zur Tour de Ruhr nach Dortmund (dort wurde er für die Tour abgekoppelt). Der Anhänger aus Hamburg ist inzwischen nach Erlangen verkauft und schiebt direkt einen Kewet bei Bernhard Friedl, 1.Vorsitzender des Solarmobil Vereins Erlangen. Der Hamburger hat sich für seinen Cuore einen Roller umgebaut (Roller abgeschnitten und den hinteren Teil mit Motor zu einem Schubanhänger umgebaut). Das alles waren bzw. sind die Schubanhänger.
Einen Anhänger mit Dieselgenerator hat z.B. Dietrich Koch, er fährt damit auch weitere Strecken mit seinem Solartrabbi. Außerdem planen die Hamburger (Dieter Elchleb) auch so was, ein Kontakt zum Hamburger Verein wäre also nützlich.
Die links finden sich alle bei www.solarmobil.net.
Gruss, Roland Reichel

von Roland Reichel - am 23.04.2001 22:43
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