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SUVs sind doch sicher am schwierigsten in Elektromobile umzusetzen oder?

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Eingestellt 2, Jun 2014 in Elektroauto, E-mobility von Anonym
Da diese so schwer sind, sind diese doch sicher nur sehr schwer als Elektroautos zu bauen. Der Markt dieser Autos ist aber doch sehr groß im Moment. Was ist die Lösung?
   

4 Antworten

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Beantwortet 2, Jun 2014 von Daniel Bönnighausen (274 Punkte)
Hi,

der Markt ist zwar groß und jeder Hersteller haut solche Fahrzeuge aktuell auf den Markt bzw. verkauft sie unter dem Namen "SUV", aber diese Kraftprotze bringen zu viel Gewicht auf die Waage. Die Modelle wiegen in der Regel zwischen 1,5 und 2 Tonnen und wären als reines Elektrofahrzeug absolut unbrauchbar.

Die Batterie der Elektrofahrzeuge schlägt zwischen 300 kg und 500 kg noch einmal drauf und die Reichweite sinkt mit der Zunahme an Gewicht expotenziell. Das genügt schon ein Elektrofahrzeug mit 5 Personen zu besetzen statt nur mit dem Fahrer. Daher kommen hierfür momentan nur Elektromotoren als Unterstützung (Hybrid) in Frage.
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Beantwortet 2, Jun 2014 von Michael Kessler (344 Punkte)
Moin.

Ich denke besonders bei schweren Fahrzeugen sind Elektrofahrzeuge bzw. Elektroantriebe (PlugIn-Hybride) dennoch eine sehr sinnvolle Lösung, da hier auch der Treibstoffverbrauch sehr hoch ist und viel Energie beim Abbremsen der hohen Masse "verloren" geht, welches bei einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug in chemische Energie (Aufladen der Batterie) umgewandelt werden kann.

Bei "längeren" Fahrten mit gleichbleibender, hoher Geschwindigkeit spielt das Gewicht sowieso keine Rolle sondern nur der Luftwiderstand - da ist der Elektromotor dann immer sehr effizient unterwegs!

Und die Energie, die aus dem Abbremsen der Kolosse gewonnen werden kann, verpufft aktuell beim Benziner in Form von Wärmeerzeugung an den Bremsscheiben.

Wieso die Reichweite mit der Masse des Fahrzeuges exponentiell sinken sollte ist mir völlig unklar - das kommt doch SEHR auf die Fahrt an: Lange gleichmäßige Strecke oder Stop and Go in der Stadt: Bei ersterem ist das Gewicht wie gesagt irrelevant - bei zweiterem sinkt selbstverständlich die Reichweite, je schwerer das Auto ist!

Die SUVs sind also die Fahrzeugklasse, bei denen sich ein Hybridantrieb / Elktroantrieb am meisten rentieren würde - da der aktuelle Spritverbrauch besonders hoch ist und beim Abbremsen der großen Masse (> 2 Tonnen) viel Energie "gewonnen" werden könnte, welche dem SUV-Inhaber dann den Sprint zur nächsten roten Ampel erlaubt ;-)

Mit dem Tesla hat man übrigens eine Fahrzeugklasse (extrem-Sportwagen), bei der man ebenfalls nicht als erstes daran denken würde, so einen Spritschlucker in ein Elektroauto umzuwandeln - hier allerdings aufgrund der hohen möglichen Geschwindigkeiten und weniger aufgrund des Gewichtet.
Kommentiert 2, Jun 2014 von Martin Schorlies (940 Punkte)
... und da die TU München 2009 schon einen BMW x5 mal zu Testzwecken umgerüstet hat,- mit sehr akzeptablem Ergebnis (damals 160 km/h und mehr als 450km Reichweite) ist die SUV-Klasse überhaupt erst akzeptabel geworden, weil diese genug Raum und Rahmen für die Batterie mitbringt- statt wie bisher eine Batterie fahrbar zu machen.
Kommentiert 3, Jun 2014 von Daniel Bönnighausen (274 Punkte)
Es genügt doch schon ein normales Elektrofahrzeug mit ordentlich Gewicht zu bepacken und die Reichweiten zu vergleichen. Da ist dieses Phänomen schon zu beobachten und nicht ohne Grund.

Wir versuchen hier von einem "Rentieren" zu reden, was aber so nicht ganz einfach gesagt werden kann. Die Fahrzeuge haben bereits jetzt ein extrem hohes Gewicht und da kommt noch einmal die schwere Batterie hinzu. Diese Masse will bewegt werden und muss erst einmal in Schwung kommen, auch wenn durch das Abbremsen wieder etwas mehr Energie als bei einem leichteren Fahrzeug zurückgewonnen werden kann.

Nicht ohne Grund macht es deshalb in den kommenden zwei bis drei Jahren nur Sinn hier über einen Elektromotor als Hybrid nachzudenken und keine rein elektrische Variante zwingend auf den Markt zu preschen.

Die Fahrweise hat sicherlich damit etwas zu tun, aber das Gewicht spielt eine mehr als entscheidende Rolle. Warum verbrauchen sie denn so viel Sprit? Weil die Motoren nicht sparsam sind?

Ein SUV ist kein Fahrzeug für die Stadt, so wie es ein Elektrofahrzeug sein will. Ich erwarte bei einem SUV Allrad, ich erwarte unterstützende Elektronik für Wald, Feld und Berge. Genau hier geht es weiter, denn das frisst ordentlich Saft.

Haben wir also das Gewicht, die Batterie, einen stärkeren Elektromotor, Elektronik und Antriebstechnologien die einen SUV ausmachen und weitere Faktoren, die es als REIN ELEKTRISCH betriebenes Fahrzeug noch uninteressant macht.

Als Hybrid lasse ich mich darauf ein und kann durchaus etwas sparen und da stimme ich auch zu. Das ist der wesentlich bessere Ansatz.
Kommentiert 3, Jun 2014 von Michael Kessler (344 Punkte)
Hi Daniel. Natürlich verringert sich die Reichweite, je schwerer das Auto ist - das ist natürlich klar. Die Frage war aber, ob SUVs schwieriger als Elektrofahrzeuge umzusetzen sind und hier bin ich der Meinung, dass es nicht schwerer ist, als bei leichteren Fahrzeugen. Auch leichte Fahrzeuge sind voll ausgestattet mit Elektronik.

Und natürlich brauchen SUVs viel Sprit, weil Sie vor allem in der Stadt rumfahren und ständig 2-3 Tonnen beschleunigen (und abbremsen) müssen. Deswegen macht aus meiner Sicht die Elektrovariante auch so viel Sinn, weil man dann von den Fahrzeugen loskommt, die 12-18 l/100km brauchen ... hier ist das Einsparpotential viel größer, als wenn ich die Wahl zwischen einem Elektrofahrzeug und einem Benziner in Golf-Größenordnung habe.

Es macht vor allen Dingen deswegen keinen Sinn sofort SUVs rein elektronisch auf den Markt zu bringen, da man schon bei leichten Elektrofahrzeugen einen überschaubaren Absatzmarkt hat. Ein Kunde, der einen 2.5 Tonnen Koloss mit 18 Liter / 100km Verbrauch kauft, den interessiert die Umwelt nicht und der gibt nicht noch einmal 10.000 - 20.000 € mehr aus für die Ökovariante.

Rein physikalisch und noch mehr aus Umweltaspekten macht es genauso viel Sinn ein schweres Auto als reines Elektroauto auszustatten wie ein leichtes Auto. Und wenn ich mich hier in der Stadt umschaue, habe ich schon das Gefühl, dass SUVs von den Kunden meistens als Stadtauto gekauft werden ... völlig sinnlos, aber so ist es.

Zu den genannten Punkten, die aus deiner Sicht gegen ein Elektrik-SUV sprechen:
1) Gewicht / Gewicht-Batterie: Ich bewege das viele Gewicht lieber mit Ökostrom als mit Benzin - deswegen kein Argument
2) Stärkerer Elektromotor: Keine proportionale Gewichtssteigerung bei höherer Leistung - deswegen kein Problem
3) Elektronik und "Antriebstechnologien die einen SUV ausmachen" - es entzieht sich meiner Kenntniss, dass SUVs z.B. im Vergleich zu einer Limousine besondere Antriebstechnologien haben
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Beantwortet 15, Jun 2014 von Martin Schorlies (940 Punkte)

Wochenende und Zeit für etwas fundiertes:
Links habe ich mal die einfachen Formeln der Bewegungslehre abgelichtet (vgl. Kuchling) und die Größen gemarkert die die Vergleiche physikalisch zwischen SUV und kleinen (leichten) Fahrzeugen ausmachen: Masse und Luftwiederstand. Strecken und Zeiten wären zur Vergleichbarkeit jeweils gleich dem Pendant. Somit sieht man recht schnell dass zunächst die Masse eine wesentliche Größe ausmacht und sich auf Geschwindigkeit und auch Beschleunigung auswirkt. Wenn man Newton glauben mag bleiben die Energien erhalten --> Zwar benötigt ein großes (Fläche) und schweres Fahrzeug mehr Energie als ein kleines Fahrzeug.

Wenn man nun voraussetzt dass ein Fahrzeug mindestens 4 Personen Transportieren können muss, haben wir schon 360 kg (je Person 80 kg) nicht antriebswirksame Masse an Bord, die jedoch getragen und beschleunigt (negative Beschleunigung wird auch als Bremsen benannt) werden muss. Dass das z.B. bei spezifisch leichten Stoffen wie Styropor viel Volumen vorraussetzt (in BEschleunigungsrichtungen vorne, hinten, seiten und unten (Erdmittelpunkt)), in der Variante Cabrio darf das Dach sogar Fehlen, aber entsprechend Fläche A als Luftwiderstand mit sich bringt.
Nähme man Stahl oder Alu sieht das schon anders aus und die Automobilindustrie bietet sogar für recht preisintensiv Kohlefaser an. Aber bleiben wir ruhig beim Alu ;).

Zur Bewegung wird noch ein Antrieb benötigt:
Tante google zeigt z.B. dass eine E-Maschine im Leistungsäquivalent zum Verbrenner sogar leichter ist.
Aber Kraftstoff+Motor+Anbauteile (Leitungen, Filter, Pumpen) sollte hier als Einheit betrachtet und kann mit E-Motor+Akku+Kabel+Regler verglichen werden. Besonders im Bereich SUV gehört noch dem Getriebe ein wesentlicher Gewichtsanteil. Elektrisch kann entweder jedem Rad ein Motor zugewiesen werden (erhöht die Gesamtleistung) oder auch hier wird vergleichsneutral ein Getriebe eingesetzt. Der Grenzwert bestimmt sich hier also Hauptsächlich in der Energiedichte des Akkus zur Energiedichte der Kraftstoffes (<-- Nutzen ist hier sehr abhänging vom Motor und dessen Wirkungsgrad).
Wirkungsgrad:
Bei E-Maschinen liegt dieser meist über 0,9, also 90% während Verbrennungsmotoren weit unter 50% liegen, da erst ein Drehmoment aufgebaut werden muss, dass der E-Motor schon mitsich bringt. Vereinfachend läuft es also wieder auf die Energiedichte des Energiespeichers hinaus.

Während also ein reiner Personentransporter (ähnlich z.B. einem Messerschmidt Kabinenroller) mit ein paar Notebookakkus auskommt und der Kabinenroller mit dem Volumenäquivalent in Kraftstoff weitaus weiter kommt, sieht es im Bereich SUV konkret so aus:

Der konventionelle SUV kann im Moment noch mit Reichweite seinen Vorsprung behaupten, da die Gesamtmasse bereits recht hoch und zum elektrischen Pendant gleich ist, jedoch die Nutzenergiedichte (Kraftstoff*Gesamtwirkungsgrad) noch besser da steht. Betrachtet man jedoch den SubUrbanenRaum in Europa, muss man keine 100 km zur nächsten Tankstelle oder Stromleitung fahren, darf also auch kleiner Ausfallen.
Beschränkt man die Betrachtungsreichweite beider Fahrzeuge auf ca. 200 km ist sogar der E-SUV leichter da nur ein genringer Anteil an Kraftstoffmasse beim Verbrenner wegfällt, aber wegen der Beschleunigungsanforderung an den Motor entsprechende Größe (Hubraum) und Leistung vorhanden sein muss. Ja, jetzt ist der AHA!-Zeitpunkt.

Heißt also die Haken im Moment (außer Preis):
Energiedichte der Stromspeicher und Ladegeschwindigkeit. Während man beim Laden mittlerweile in LiPoFe z.B. problemlos bei 30 Min => 80% angekommen ist, wird auch dieses Manko in den nächsten Jahren seine Bedeutung verlieren.

Kurzum: Im moment liegt der BreakEven zwischen Konventionellen Fahrzeugen und E-Fahrzeugen im Bereich SUV und MiniVan tendenz kleiner werdend. Dass im Moment viele Kleinwagen bereits elektrifiziert zu kaufen sind liegt daran, dass es sich primär um Zweit- und Kurzstreckenfahrzeuge handelt, die durch das Fahrprofil (kurzes Anfahren, geringe Geschwindigkeit und viel Stehzeit an der Ampel) sich auch Kostenseitig durchsetzen können. Die Anforderung FamilienAuto und Urlaub kann damit nicht mehr zeitgemäß gedeckt werden (ja, mit einem 50 PS-Käfer fuhr man in den 50ern bis Italien... 120 km/h Topspeed).
Z.B. habe ich 2008/2009 auf der HannoverMesse bei Evonik einen Batteriepack gesehen, der auch in SUV's zum Einsatz kommen könnte bei ca. 600 km Reichweite und 168 km/h Topspeed (130 km/h druchschnitt) wenn er in einem BMW X5 verbaut würde (und da passt der Pack auch rein, ohne Stauraum zu verbauchen). Aber noch sind's die Kosten.
Betrachtet man das akutelle Modell von Mitsubishi Outlander findet man einen PlugIn der zwar noch mit Kraftstoff als Brückentechnologie einher geht, jedoch im Prinzip nur auf den richtigen (bezahlbare Energiedichte) Akku wartet.

Also:
Ja, SUV und FamilienVanist sogar noch einfacher, da die Bewegung bei konstanter Zeit von Masse und Fläche (Luftwiderstand) abhängt. Da die Masse durch die Energiedichte/Fz bestimmt ist, diese jedoch zunimmt, werden diese Fahrzeuge vermutlich die ersten echten Familienfahrzeuge im E-Modus sein. (E-Motorräder setze ich mal eher als Spaßfahrzeug an). Aber im moment stehen einfach noch die Kosten für große Energiespeicher mit entsprechender Energiedichte dagegen. Übrigends: die Industrie nutzt schon seit Jahren E-Stapler z.B. sehr erfolgreich, aber eben max. 16h/Tag, während die meisten Fahrzeuge pro Tag nicht einmal eine Stunde genutzt werden.

 

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Beantwortet 16, Jun 2014 von Jürgen König (394 Punkte)
Am Jahresende bringt Tesla das Model X auf den Markt, Reichweite wie beim Modell S: brutto 500 km, netto (=im richtigen Leben) 400 km.

Es geht. Klar ist der Preis von ca. 80 bis 100.000 € sehr hoch. Aber das Model X ist im absoluten High-End Segment (sprich Audi Q7, Porsche Cayenne u.ä.).
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