Warum Batterie-Elektrofahrzeug besser ist als Wasserstoff
Die Wasserstoff-Brennstoffzellentechnologie gibt es schon seit vielen Jahren. Es wurde erstmals 1838 von dem deutsch-schweizerischen Chemiker Christian Friedrich Schönbein demonstriert, und der Slogan „Wasser ist die Kohle der Zukunft“ war ab 1874 populär. Brennstoffzellen waren Teil des amerikanischen Weltraumprogramms Apollo & Gemini. Auf der Pkw-Seite experimentieren nicht nur japanische und koreanische Autohersteller, sondern auch BMW und Mercedes seit den 1990er Jahren mit FCV-Konzepten.
Wenn so viele so etablierte Forscher und Hersteller mit dieser Technologie experimentieren, kann es nicht falsch sein - oder? . Es gibt jedoch auch viele andere, die nicht mit Brennstoffzellenfahrzeugen einverstanden sind. Zum Beispiel lehnt Elon Musk das FCEV-Konzept vollständig als Dummheit ab und nennt Brennstoffzelle in gewissem Maße „Dummkopfzelle“ 😐 !.
Was hat Elon Musk und viele andere dazu gebracht, den FCV komplett zu entlassen? Warum hat die Wasserstoffbranche trotz jahrelanger Forschung und Existenz nicht die richtige Form angenommen? Dieser Artikel kann Antworten auf einige dieser Fragen und Antworten auf die Top-5 am meisten wiederkehrende Argumente aus der Brennstoffzelle erkunden Fahrzeug - Anhänger.
# 1: Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde
Das ist völlig richtig. Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum, aber es ist auf der Erde nicht frei verfügbar. es ist hauptsächlich in Form von Wasser (H & sub2; O) erhältlich.
Um Wasserstoff als Brennstoff nutzen zu können, müssen Wassermoleküle zunächst in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden - indem eine erhebliche Menge elektrischer Energie zugeführt wird. Dieser Vorgang wird als " Elektrolyse " bezeichnet.
Das Elektrolyseverfahren ist nicht so effizient; Schlimmer noch: Dieselbe chemische Reaktion muss sich später im Brennstoffzellenfahrzeug umkehren. Dort wird die im Wasserstoff gespeicherte Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt, um die Räder anzutreiben. Dies bedeutet, dass nur etwa 20-30% der ursprünglich zugeführten Energie zurückgewonnen werden können.
Die folgende Berechnung mit 100 kWh Strom als Eingangsversorgung zeigt, dass ein FCEV am Ende 23 kWh als echte nutzbare Energie erhält. Während ein BEV 69 KWh erhält - das ist ungefähr dreimal so effizient.
Wenn Sie den obigen Ablauf / die obige Berechnung schwer verstehen, hoffe ich, dass das folgende Bild einen einfachen Überblick darüber gibt, warum die Gesamtenergieeffizienz der Wertschöpfungskette von Elektrofahrzeugen effizienter ist.
# 2: Wasserstoff-FCVs haben eine größere Reichweite
Dies mag vor einigen Jahren der Fall sein. aber nicht mehr. Ein Tesla Model 3 LR-RWD bietet mehr Kilometerleistung als sein vergleichbarer FCEV-Toyota Mirai. Ich brauche keine anderen höheren Akku-Varianten wie Tesla Model S Long Range oder Roadster zu erwähnen !.
EV-Typ
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Hersteller, Modell
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Preis
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Angebot
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FCEV
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Toyota Mirai
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57.000 US-Dollar
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312 Meilen; 512 km
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BEV
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Tesla Model 3 AWD LR
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49.000 US-Dollar
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322 Meilen; 538 km
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Allerdings können Brennstoffzellenfahrzeuge die Tankfüllmenge viel einfacher vergrößern als das Hinzufügen von Batterien in Elektrofahrzeugen. Dieser Vorteil wird jedoch dadurch in Frage gestellt, dass es an Ladeinfrastruktur für FCV mangelt.
Würden Sie als durchschnittlicher Elektrofahrer ein BEV mit einer Reichweite von 200 km und genügend Möglichkeiten zum Aufladen wählen, fast überall (Zuhause, Arbeitsplatz, öffentliche Infrastruktur)? Oder ein FCEV mit 400 km Reichweite, aber mit sehr eingeschränkten Nachfüllmöglichkeiten / Stationen?
# 3: Wasserstoffautos können schneller betankt werden
Das ist völlig richtig, FCEVs können schneller als batteriebetriebene Elektrofahrzeuge aufgefüllt werden. Den gleichen Vergleich von Tesla Model 3 Long Range mit Toyota Mirai fortsetzen: Selbst im besten Fall des Tesla 250KW Supercharger V3 würde das Aufladen des Modell 3 Long Range 22 Minuten dauern. Während der Toyota Mirai möglicherweise nur fünf Minuten braucht, um voll zu tanken - ähnlich wie beim herkömmlichen Benzin- / Dieseltanken.
Dieser Vergleich ist jedoch nicht relevant, da sich der Ladevorgang für Elektrofahrzeuge grundlegend vom Nachfüllen von Wasserstoff unterscheidet. Elektrofahrzeuge können fast überall ans Stromnetz angeschlossen werden. In den meisten Fällen werden Elektrofahrzeuge aufgeladen, wenn sie nachts oder tagsüber am Arbeitsplatz zu Hause geparkt werden. Mit Ausnahme von langen Fahrten sind die Elektrofahrer nicht mit der herkömmlichen Art des Ladens an einer Schnellladestation am Straßenrand konfrontiert.
Kurz gesagt: Ja, Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen können schneller betankt werden. Batterieelektrofahrzeuge müssen jedoch seltener schneller tanken.
# 4: Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge sind sicherer
Fakt ist, dass Elektrofahrzeuge wie Tesla naturgemäß die höchsten Sicherheitsstandards erreichen können - allein aufgrund ihres mechanischen ID-Konzepts: Kein Motor in der Frontzone bietet einen deutlich größeren Leerraum als herkömmliche Autos.
Die Elektromotoren sind viel kleiner als ein Verbrennungsmotor und befinden sich direkt an der Achse. Darüber hinaus sorgt die großflächige Batterie im Unterboden des Fahrzeugs für einen niedrigen Schwerpunkt und damit für eine sehr gute Straßenlage. Kein Wunder, dass Tesla Model 3 5 Start-Crash-Tests erhielt. (Überprüfen Sie das Video unten)
Kritiker heben jedoch häufig Batterie als eine angeblich große Gefahrenquelle für Elektroautos hervor . Wenn Sie alle in Panik geratenen "vermuteten" Nachrichten in den Müll werfen und die "tatsächlichen" Brandereignisse bei Elektrofahrzeugen aufgrund von Batterien zählen, sind diese Zahlen selten. nicht einmal ein kleiner Bruchteil der Brandunfälle in Verbrennungsmotoren.
Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor haben nicht nur einen Tank mit leicht entflammbarem Flüssigkraftstoff dabei, sondern auch ein kompliziertes System aus Kraftstoffleitungen, Zünd- / Split-Elektronik, Abgasanlage mit Katalysator und vielem mehr. All dies gilt nicht für ein Elektroauto. Grundsätzlich haben Elektrofahrzeuge mit Batterie wesentlich weniger bewegliche Teile als Fahrzeuge mit Verbrennung oder Wasserstoff, wodurch die Wahrscheinlichkeit geringer ist, dass sie brechen und Feuer fangen.
Selbst im seltenen Fall eines Unfalls entzünden sich Akkus von Elektrofahrzeugen viel langsamer als ein Feuer, das mit Benzin / Dieselkraftstoff betrieben wird. Zu beachten ist auch, dass der Fahrgastraum im BEV durch eine mehrschichtige Firewall vom Akkupack getrennt ist (zum Beispiel sind Tesla-Akkupacks mit einer Titan-Unterbodenverkleidung und einem aktiven Kühlsystem vollständig isoliert), so dass Elektroautofahrer sind besser vor den Folgen eines Fahrzeugbrandes geschützt. Darüber hinaus sind die Zukunftsaussichten für batterieelektrische Fahrzeuge äußerst positiv. Da die Lithium-Festkörper-Batteriezellen am Horizont sind, können alle Fragen des Batteriefeuers verschwinden.
Und was ist mit der Sicherheit von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen?
Tatsächlich gibt es keine verlässlichen Zahlen zu den Unfällen oder den bestandenen Sicherheitstests, da nur wenige Tausend Hyundai ix35 FCEV und der Toyota Mirai auf den Straßen waren (im Vergleich zu mehr als 5 Millionen batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen).
Grundsätzlich ist ein Wasserstoffbrennstoffzellenfahrzeug nichts anderes als ein Elektroauto, das anstelle der großen Traktionsbatterie eine Brennstoffzelle, einen Wasserstofftank und das dazugehörige Kraftstoffleitungssystem hat - das heißt, es können mehr bewegliche Teile brechen als ein batterieelektrisches Fahrzeug.
Der Toyota Mirai verfügt über zwei große Tanks mit einem Volumen von jeweils 60 Litern, in die der Wasserstoff mit einem Druck von 700 bar (das sind ungefähr 7,2 kg Wasserstoff) gepumpt wird Zumindest theoretische Explosionsgefahr.
Der Toyota Mirai verfügt über zwei große Tanks mit einem Volumen von jeweils 60 Litern, in die der Wasserstoff mit einem Druck von 700 bar (das sind ungefähr 7,2 kg Wasserstoff) gepumpt wird Zumindest theoretische Explosionsgefahr.
Nein sind sie nicht!. Zum Glück verstehe ich die Grundlagen, so dass Brennstoffzellen nicht als gefährlich bezeichnet werden. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Gastank eine Explosion von Brennstoffzellen verursacht, ist vernachlässigbar, da sich der Gastank immer an der am besten geschützten Stelle im Fahrzeug befindet und selbst großen Stoßbelastungen standhält.
FCEVs sind also möglicherweise sicherer als Verbrennungsmotoren, bleiben aber den batterieelektrischen Fahrzeugen unterlegen.
# 5: Wasserstoff FCV sind billiger
Das ist nicht wahr. Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge sind heute nicht billig; und wird es nicht einmal sein, wenn sie die "Economy of Scale" als BEV erreichen.
Hier ist ein schneller Vergleich der anfänglichen + Betriebskostenunterschiede zwischen Toyota Mirai und Tesla Model 3 - ähnliche Fahrzeuge in Bezug auf Größe, Passagier- und Ladekapazität (obwohl Model 3 eine überlegene Leistung von 0-60 Meilen pro Stunde in 5,1 Sekunden im Vergleich zu Mirais 0 hat -60 Meilen pro Stunde in 9 Sekunden ). Wie auch immer, vergleichen wir sie mit einem realen Szenario in Kalifornien.
Wo sind Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeuge noch relevant?
Die Fahrzeugindustrie für Wasserstoffbrennstoffzellen liegt deutlich hinter der Batterieelektrik zurück. und können die Effizienz und damit die Gesamtbetriebskosten jederzeit in Kürze nicht nachholen. Das heißt, das Militär, die Raumfahrt und einige unternehmenskritische Industrien erwägen aus den folgenden Gründen immer noch FCVs:
➤ Der erste Grund ist natürlich, dass sie mit der kürzeren Auffüllzeit so schnell wie Diesel- / Benzinfahrzeuge betankt werden können.
➤ Wasserstoff kann in alle Ecken transportiert werden , in denen keine elektrische Infrastruktur zum Aufladen der Batterien von BEVs zur Verfügung steht.
➤ FCVs können auch bei Stromausfall (zumindest teilweise) nachgefüllt werden . Kompressoren in den Wasserstofftankstellen benötigen ebenfalls Elektrizität, so dass die Wasserstofftankstellen während eines Stromausfalls ebenfalls leiden. Aufgrund der Druckniveaudifferenz zwischen dem Speichertank (hoch) und dem Fahrzeugtank (niedrig) kann das Wasserstoffgas natürlich langsam strömen, bis sie ein Gleichgewicht erreichen.
Das Fazit lautet: Es ist klar, dass die Wasserstoff-Brennstoffzellen-Fahrzeuge nicht sofort für den Masseneinsatz im Individualverkehr als Ersatz für die Verbrennungsmotoren geeignet sind. Es mag derzeit als alternative Lösung für einige anforderungsspezifische Anwendungsfälle denkbar sein, aber wir werden nie wissen, wie sich die Branche entwickeln wird!
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