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Das Hybrid-Fahrzeug –die Lösung für den Individualverkehr bei

zukünftigen Energieversorgungsstrukturen.

Vortrag auf derJahreskonferenz „VOLLER ENERGIE 2013“

für die MetropolSolar-Region Duale Hochschule Mannheim,16. 3. 2013

Dr.-Ing. Peter KosackTechnische Universität Kaiserslautern

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Gesamt-SystemVersorgungsstruktur/Fahrzeuge

Umgebung

A B

Systemwissenschaftliche Sichtweise

Versorgungsstruktur und Fahrzeuge bilden eine Einheit !!

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Anforderungsprofil Individual-Mobilität (PKW)

98% der Alltagswegesind unter 100 km

87% der Wegesind unter 25 km

Durchschnittlich 3,4 Wegepro Tag!

Insgesamt Trend zurStagnation!

Ähnliches gilt für den Verteilverkehr beim LKWLösungsansatz:

Mobilität mit seriellem PlugIn-Hybrid-Antrieb

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Favorisiertes Energie-Versorgungskonzept(Wiss. Beirat Bundesregierung)‏

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Smart-Grid-Konzepte zur Speicherung(Quelle: DGS)‏

- Erneuerbarer Strom und Biomasse als Energiequellen- Verteilter Strom-Speicher in den Fahrzeugen

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Thema: Batterie-Speicher; Grenzen der Energiedichte

Prinzip:- elektrochemische Zelle- elektro-chemischeSpannungsreihemit theoret.Maximum beiLithium–Fluormit Energiedichte6270 Wh/kg

Heute favorisiert:Lithium-Ionen Systeme mit 450 – 650 Wh/kg (theoretisch, aktives Material) und90 -180 Wh/kg (praktisch, im kompletten Gehäuse inklusive Überwachungselektronik).Zum Vergleich: Energiedichte Benzin: 12000 Wh/kg; Energiedichte Diesel: 11800 Wh/kgUnterschied durch effizientere Energienutzung beim Strom teilweise ausgleichbar.

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Thema: Batterie-Speicher; Grenzen der Ladetechnik

Strom tanken:Batterie mit 140 kWh Energieinhalt beim Elektroantrieb entspricht 40 ltr Benzin = 356 kWh beim Verbrennungsmotor und Tankzeit 3 min.Ladeleistung aus 1-phasigem Netz: 3,5 kW (ca. 40 h Ladezeit)Theoret. Schnell-Laden in 3 min: Leistung 2800 kW = 2,8 MW(Spitzenleistung TU Kaiserslautern: 5,2 MW)Allerdings: Komplette Schnellladung beim Elektroantrieb selten

Batterieaustausch (theoretisch und technisch möglich)Probleme: Normung der Batterien und Ladestationen, Infrastruktur der Ladestationen (Verteilung, Größe, Anschlußleistungen)

Laden während der Fahrt per Induktion:Probleme: Positionierung, Übertragungsverluste durch Luftspalt, EMV, Wirbelströme (Quelle: B. Hauck, TU KL; eigene Recherchen)

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Parallel-Hybrid-Antrieb

Seriell-Hybrid-Antrieb

Anforderung:Die Antriebsenergien müssen der Versorgungsstruktur entnommenwerden können.Z.B. elektrische Energieund Methan-Gas

E-Antrieb

Lösungsansatz: Seriell-Hybrid-Antrieb

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Mobilität mit PlugIn-Hybrid-Antrieb

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Dr.-Ing. Peter KosackGraduate School CVT

Technische Universität KaiserslauternGottlieb-Daimler-Straße, Gebäude 42-157D-67663 KaiserslauternTelefon:+49-(0)631-205-2842Telefax:+49-(0)631-205-3730E-Mail:kosack@rhrk.uni-kl.de

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