Interessengemeinschaft zur Förderung der Elektromobilität im Unterallgäu
 
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Wasserstoffantrieb Energieberechnung
 
Wieviel Energie kommt beim H2-Antrieb am E-Motor an? Verfasser: Dipl.-Ing. Thomas Scharpf, Rammingen Dieser Artikel darf mit Nennung des Verfassers zitiert und publiziert werden Allgemein: Bei den folgenden Angaben zur rein-stöchiometrischen und physikalischen Berechnung der Energieumwandlungen handelt es sich um Werte, die durch Naturgesetze determiniert sind. Einzig der Wirkungsgrad von Brennstoffzellen ist davon ausgenommen und könnte noch gesteigert werden. Ob dies gelingt werden die kommenden Jahre zeigen. Derzeit ist ein Betrieb eines E-Autos mit Brennstoffzelle energetisch vollkommen unwirtschaftlich, sofern man „grünen“ Wasserstoff einsetzt, also aus überschüssiger Windenergie elektrolytisch generiertem Wasserstoff. Bei der folgenden Betrachtung interessieren natürlich nur die technisch physikalischen Wirkungsgrade der Energie. Die Rechnung sieht wie folgt aus: 1. molares Gewicht von H2: 2x 1,00784g = 2,01568g/mol in z.B. 2,5 kg Wasserstoff sind also 2500g : 2,01568g/mol = 1240,3 mol H2 enthalten 2. chemischer Energieinhalt H2 + O => H2O 571,6 kJ/mol 1240,3 mol x 571,6 kJ/mol = 708941,9 kJ 3. Umrechnung in kWh mit: 1 kilojoule = 0,000278 kWh 708941,9 kJ x 0,000278 kWh = 197,1 kWh 4. Wirkungsgrad einer PEFC-Zelle z.B. im Toyota Mirai mit 70° Zelltemperatur 35% 0,35 x 197,1 kWh = 69 kWh 5. Reichweite bei Nennverbrauch ш 17 kWh / 100 km 69 kWh : 17 kWh / 100 km = 406 km Es treten Energieverluste beim Drehstromwandler und im E-Motor bzw. Getriebe und Antriebsstrang, sowie bei der Rollreibung auf, die hier mit Sicherheit geringer als 5% sind. Das Heizen der Brennstoffzelle und die damit erzeugte Abwärme dürfte einen zusätzlichen Energieaufwand von geschätzt 20% in Anspruch nehmen. Der höchste "Verlust" tritt jedoch durch den Ausstoß des ca. 100°C heißen Wasserdampfs auf, der pro °C immerhin 4,18 kJ je kg beträgt, also für unsere 2,5 kg H2 => 22,343 kg H2O macht das immerhin 7471,6 kJ oder 2 kW zusätzlich aus, also nochmals 3% Insgesamt eine Umwandlung in einen für den Antrieb nicht nutzbaren Energieanteil von 28%. Es verbleiben von den theoretischen 406 km Reichweite noch 72% also 292 km. Die angegebene tatsächlich realisierbare Reichweite von 300 km sind bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 75 km/h ohne Beschleunigung bzw. Verzögerung ein realistischer Wert. Wie bei jedem E-Fahrzeug hängt das vor allem nur von der gefahrenen Geschwindigkeit, also dem Gasfuß des Fahrers ab. sämtliche Angaben zu Verbrauch bzw. Reichweite basieren auf Zahlen aus 10/2020 des Herstellers. Vielen Dank an IFEU-Mitglied Hansjörg, der als Ingenieur mich zu diesem Beitrag inspirierte Thomas Scharpf siehe auch => Link5B301566-15A0-460E-9BF0-71A5C655BBB4.htmlshapeimage_2_link_0
Sonntag, 22. November 2020
wieviel Energie bleibt nach der Umwandlung übrig und kann zum Antrieb genutzt werrden
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