Tesla Motors - Kabelquerschnitt

@  stefan (Gast)

>Beitrag wurde gesagt, dass bei der Schnellladung des Autos ca. 2000A
>fliessen.

Wo fliesen die? Im Akuupack verteilt oder über den Ladestecker?

> Nun frage ich mich rein interesse halber, welchen querschnitt
>das Kabel theoretisch haben muss, um diese Leistung zu packen.

Einfaches Installationskabel verkraftet 10A/mm^2. Macht rein theoretisch 
200mm^2. Aber je dicker, umso schlechter ist die Kühlung. Also entweder 
viele dünne Einzelkabel oder ein SEHR viel dickeres Kabel.

MfG
Falk

ähm, das währe bei einem 1,5 mm² ja nur 4,5A sind eigentlich aber 18A 
(hängt natürlich auch vonn der Verlegeart, und länge ab)

Die 3A/mm² kann man auch eher als Richtwert für Spulen verwenden, da 
liegen die Wicklungen auch schön aufeinander.
Vergleich Kabeltrommel: Die wird bei 6-8 Ampere schon ziemlich warm wenn 
man sie nicht komplett abrollt.

Und ich will jetzt wissen wie der Kollege auf 2000 Ampere kommt.

Andreas K. schrieb:
> Und ich will jetzt wissen wie der Kollege auf 2000 Ampere kommt.

Gabs da womöglich einen Bericht bei "Galileo"?  ;o)

Gruß,
Magnetus

Magnus Müller schrieb:
> Andreas K. schrieb:
>> Und ich will jetzt wissen wie der Kollege auf 2000 Ampere kommt.
> Gabs da womöglich einen Bericht bei "Galileo"?  ;o)

Vermutlich.

Ausserhalb der Galileowelt hat das Akkusystem des Tesla Roadster ca. 
150Ah Kapazität, verwendet werden handelsübliche 18650-Zellen. 2000A 
wäre eine Ladung mit fast 13,5C, damit könnte man zwar vermutlich den 
Wagen stark beschleunigen, aber nur ein einziges Mal.

AFAIK sind zur Ladung drei Möglichkeiten vorgesehen, mit 240V/70A in 3,5 
Stunden (über eine extra gelegte Spezialsteckdose), mit 120V-240V/40A 
(normaler NEMA-14-50-Anschluss in den USA) oder mit 120V/15A. Später 
soll auf SAE J1772 (neuer Standardanschluss für Elektrofahrzeuge in 
Nordamerika), das liefert 240V mit bis zu 80A.

Andreas

Der Akku im Tesla soll laut Wikipedia 55 Ah haben und in 1,5-2 Stunden 
am Drehstomanschluss (63A) geladen sein. Macht für mich knapp 40A 
Ladestrom im Durchschnitt. Bei der dort genannten Nennspannung von 375V 
fließen 15kW.

Bei den von Andreas genannten 150 Ah und einer angenommener Ladezeit von 
einer Dreiviertelstunde kämen 200 Ampere raus. Das halte ich für 
realistischer als 2 kA. Damit ist der 63 A- Drehstromanschluss 
ausgelastet (wenn sowas überhaupt zur Verfügung steht). Das Kabel müsste 
dann im KFZ-Bereich einen Querschnitt von 50 mm² aufweisen.

Ich versuche gerade mir auszumalen was im Stromnetz los ist wenn solche 
Autos eine größere Verbreitung finden und die stolzen Besitzer ihre 
Autos dann alle Abends aufladen wollen....

Gregor Wetzel schrieb:
> Der Akku im Tesla soll laut Wikipedia 55 Ah

Nein, 55kWh, nicht Ah. Ein kleiner aber feiner Unterschied. Macht bei 
375V Spannung Pi mal Daumen 150Ah.

Andreas

>Ich versuche gerade mir auszumalen was im Stromnetz los ist wenn solche
>Autos eine größere Verbreitung finden und die stolzen Besitzer ihre
>Autos dann alle Abends aufladen wollen....

Interessante Frage.

Wikipedia sagt folgendes:

Bruttostrombedarf (insgesamt) im Jahr 2007 waren 618,1TWh

Das sind 6,181 *10^14 Wh
Die Durchschnittsleitung sind also 0,7*10^11 W

Wenn nun 10Millionen Autos gleichzeitig geladen werden macht dies.
10Millionen * 15kW= 1,5 *10^11 W


375V bei 150Ah sind 202,5*10^6 J
80Millonen Autos --> 1,62*10^16J

Der Jahreseneergieverbrauch an elektrizität liegt bei
14.790PJ= 14.790 *10^15J --> 14,79*10^18J

Wenn jeder sein Auto einmal am Tag aufläd haben wir unseren 
Energieverbrauch an Elektrizität um 40% erhöht.

A. R. schrieb:
> Wenn jeder sein Auto einmal am Tag aufläd haben wir unseren
> Energieverbrauch an Elektrizität um 40% erhöht.

Im Schnitt müssten die meisten Autos mit der Reichweite des Tesla 
Roadster aber nicht täglich geladen werden. In den USA ist es wohl laut 
"Who Killed the Electric Car?" so, dass im Schnitt weniger als 40 Meilen 
(64 km) am Tag gefahren werden. Für Deutschland habe ich zwar keine Zahl 
gefunden, ich denke, das wird aber auch hier zutreffen, bzw. sogar 
niedriger liegen.

Der Roadster hat eine Reichweite von fast 400km, der müsste in diesem 
Szenario also nur alle 6 Tage voll aufgeladen werden (bzw. jeden Tag 1/6 
der vollen Kapazität). Berücksichtigt man das, würde sich der 
Stromverbrauch (soweit deine restliche Rechnung stimmt, hab' nicht 
nachgerechnet ;-) um weniger als 10% erhöhen.

Andreas

In vielen Hausinstallationen wären diese Leistungen die so ein 
Elektroauto zum Laden braucht, ja gar nicht entnehmbar.
Die "Panzersicherungen" in Wohnhäusern sind gar nicht so groß ausgelegt.
Aber nicht nur das. In vielen Fällen müsste die gesamte Elektrik 
überarbeitet werden.
Das wird noch lustig, wenn die Elektroautos groß raus kommen.

Oliver B. schrieb:
> In vielen Hausinstallationen wären diese Leistungen die so ein
> Elektroauto zum Laden braucht, ja gar nicht entnehmbar.

Leute, rechnet doch einfach mal, die Zahlen sind hier im Thread alle 
schon genannt worden.

Tesla selbst gibt 240V/70A (eine Phase) an. Das sind nach Adam Riese 
16,8kW. Der Durchlauferhitzer bei mir im Bad hat 21kW. Hausanschlüsse 
sind üblicherweise je nach Region bei einem Einfamilienhaus mindestens 
3x35A, macht ca. 24kW. Reicht also locker aus, zumindest solange nicht 
noch gleichzeitig andere große Verbraucher (z.B. Herd) laufen. Bei 3x50A 
(34,5kW) oder 3x63A (43,5kW) könnte man sogar zwei Autos auf einmal 
laden.

Andreas

Etrick schrieb:
> Die Zuführungsleitungen sind nicht darauf ausgelegt, dass alle
> Durchlauferhitzer gleichzeitig an sind und auch nicht darauf, dass in
> einer Straße mit 10 Häusern 10 Leute ihr Emobil über Nacht laden.

Es wird sicherlich hier und da zu Überlastproblemen kommen.

Aber gleichzeitig haben wir doch auch die perverse Situation, dass in 
auslastungsschwachen Zeiten, d.h. mitten in der Nacht, der Strompreis an 
den Energiebörsen sogar negativ wird, d.h ein Versorger sogar Geld 
bekommt, wenn er in der Lage ist, die Energie zu verbraten.

Ich gehe davon aus, dass es spezielle Tarife für die Betreiber von 
Elektrofahrzeugen geben wird, die sich preislich gegenüber den 
Standardtarifen erheblich unterscheiden werden. Der Ladevorgang wird 
dann auch nicht mehr vom Anwender, sondern von der Infrastruktur 
gesteuert werden.

Ein typischer Vertrag könnte lauten:
- Schließe das Fahrzeug bis 20 Uhr an, und wir stellen sicher,
  dass bis morgens um 6 Uhr insgesamt 50kWh geladen werden können.

- Schließt Du es erst später an oder gibst einen früheren Ladeschluss
  an, steigt der Preis pro kWh um x%.

- Schließt Du es noch später an, können wir keine Vollladung mehr
  garantieren.

Durch solche Geschäftsmodelle wird es vermutlich auch erstmalig zu einem 
echten Wettbewerb im Energiemarkt kommen. Der Betreiber, der die besten 
Rechenmodelle für die Leistungsbilanzierung hat, kann die beste 
Ausnutzung der Infrastruktur abschätzen und optimale Ladezyklen 
durchführen. Davon profitieren letztendlich alle Beteiligten.

Verschätzt sich jedoch ein Anbieter, kann es auch bedeuten, dass die 
Hälfte seiner Kunden morgens mit nur halbvollem Akku losfahren kann. 
Kommt so etwas häufiger vor, wird das der Markt extrem schnell wieder 
richten.

Eher wird der Strompreis zum laden von Autos steigen. Der Staat wird 
dann die verlorene Mineraloelsteuer auf den Strompreis umlegen. Oder 
glaubt ihr das der Staat darauf verzichtet. Das heist dann letztlich man 
bekommt zum laden von Autos einen 2. Zaehler eingebaut.

Etrick schrieb:
> Nur muss der Strom erstmal in dein Haus kommen.

Richtig. Es war aber die Rede davon, dass schon der einzelne 
Hausanschluss das nicht packen würde, und das stimmt einfach nicht.

Etrick schrieb:
> Die Zuführungsleitungen sind nicht darauf ausgelegt, dass alle
> Durchlauferhitzer gleichzeitig an sind und auch nicht darauf, dass in
> einer Straße mit 10 Häusern 10 Leute ihr Emobil über Nacht laden.

Du gehst implizit davon aus, dass der Gleichzeitigkeitsfaktor 1 wäre, 
das ist aber auch bei Elektroautos nicht so. Wie bereits gesagt, im 
Schnitt müsste, wenn alle den Roadster fahren würden, ca. 1/6 der 
Kapazität pro Nacht geladen werden. Macht übern Daumen bei 10 Autos 
100kWh, die rangeschafft werden müssen. Bei 10 Stunden pro Nacht sind 
das gemütliche 10kW (in der Summe, nicht pro Auto!), das sollte das 
Kabel in der Straße (und auch der versorgende Trafo) problemlos 
verkraften.

> Nur bei Grünen ist die schöne neue Elektrowelt problemlos realisierbar

Intelligentes Netzmanagement ist natürlich Pflicht, und das bringt 
gewisse Probleme (nicht nur auf technischer Ebene) mit sich, klar. Wenn 
der Wille wirklich da wäre, gehe ich aber davon aus, dass das ganze in 
Deutschland umsetzbar wäre, ohne dass im großen Stil neues Alu oder 
Kupfer in den Straßen verbuddelt werden müsste.

Das größte Problem ist IMO das nachwievor ungelöste Reichweitenproblem, 
für den Alltag mag ein Auto vom Kaliber des Roadster ausreichen, aber 
manchmal will man dann doch weiter als 400km fahren, ohne 3,5 Stunden 
Boxenstopp.

Andreas

Helmut Lenzen schrieb:
> Eher wird der Strompreis zum laden von Autos steigen.

Ich habe an keiner Stelle behauptet, dass der Preis sinken, sondern nur, 
dass er sich gegenüber dem Standardtarif unterscheiden würde.

Das ändert aber nichts an der Tatsache, dass es zu einer 
Wettbewerbssituation zwischen den Anbietern von "Autostrom" kommen wird.

Andreas Schweigstill schrieb:
> Ich habe an keiner Stelle behauptet, dass der Preis sinken, sondern nur,
> dass er sich gegenüber dem Standardtarif unterscheiden würde.

Nein haste du nicht. Zur Zeit ist der Staat bei dem Thema still und sagt 
dazu nichts wie auch zum Thema Autogas. Wenn aber eine grosser Teil der 
Autos auf Strom umgestellt sind wird der sich schon zu dem Thema ruehren 
und da die Preise (Steuern) anheben.

70A Einphasig, schaffen viele Hausanschlüsse eben nicht.
Da müsste man mindestens 100 A Vorsicherungen (Panzersicherungen) für 
haben, was bei den meißten Einfamilienhäusern nicht der Fall ist.
Außerdem ist die Leitung vom Hausanschluss zur Hauptverteilung und die 
Hauptverteilung selbst oft nur in 16 mm² ausgeführt, was für diese 
Ströme zu wenig wäre.

Sind zwar nur ca 16 kW, und Durchlauferhitzer haben mehr, aber erstens 
arbeiten die 3-Phasig und zweitens gibts auch Hausinstallationen, die 
noch nicht mal für nen Durchlauferhitzer geeignet sind.
16 kW 3 Phasig wären nur noch ca 14 A. Das schafft jede Installation 
locker.

Man wird nicht für jedes Haus ein- und dieselbe Lösung verwenden können, 
zumindest nicht zu Beginn. Das ganze muss eben wachsen, und zwar 
sicherlich über zehn bis zwanzig, vielleicht auch dreißig Jahre.

Nun gibt es aber nicht nur Einfamilienhäuser, sondern auch noch 
Stadtwohnungen und Wohnblocks. Das bedeutet, dass am Straßenrand 
Steckdosen einschließlich Abrechnungssystem installiert werden müssen. 
Da dort eh neue Kabel verlegt werden müssen, wird es dann eher 
interessant, wie weit es zum nächsten Mittelspannungstrafo ist und ob 
der noch Kapazität hat, zusätzliche 1.000A zu liefern.

Bei Parkplätzen und Parkhäusern an Wohnanlagen wird es auch für die 
Energieversorger kommerziell interessant, dorthin eine dicke Strippe 
legen zu lassen, da der Verlegeaufwand die reinen Kabelkosten wohl um 
ein Vielfaches übertreffen dürfte.

Und wie schon erwähnt, entsteht endlich eine sinnvolle(!!!) Möglichkeit, 
auf Lasteinbrüche im Stromnetz reagieren zu können. Ebenso kann bei 
kurzen Lastspitzen eben auch die Ladetätigkeit blitzschnell reduziert 
werden.

In manchen Regionen wird es für die Betreiber auch interessant, in die 
Nähe eines Großparkplatzes ein Windrad zu stellen. Damit können 
erhebliche Durchleitungskosten eingespart werden.

Ein mit Solarzellen überdachter Parkplatz, z.B. bei Einkaufszentren, 
wäre auch denkbar, vor allem für Tagesgäste, die zwar ihre Akkus nicht 
volladen, aber zumindest etwas nachladen. Das kann man sehr gut 
bewerben, nämlich indem man kostenloses Nachladen für die Dauer des 
Einkaufens anbietet. Selbst wenn da nur 3J im Akku landen, lockt das die 
Schnäppchenjäger an.

Und die Gesamtheit aller Insellösungen (Stromnetz, lokale 
Energiegewinnung) macht aus der ganzen Sache dann einen Schuh.

Oliver B. schrieb:
> 70A Einphasig, schaffen viele Hausanschlüsse eben nicht.

Wer sagt denn, dass das Ding hierzulande einphasig geladen würde? Die 
240V einphasig kommen vom amerikanischen Stromnetz, dort ist die 
Versorgungsebene oft 2x120V (kein Drehstrom!), die für höheren 
Leistungsbedarf zu 1x240V in Reihe geschaltet werden können.

Andreas

Oliver B. schrieb:
> Außerdem ist die Leitung vom Hausanschluss zur Hauptverteilung und die
> Hauptverteilung selbst oft nur in 16 mm² ausgeführt, was für diese
> Ströme zu wenig wäre.

Da ja eh noch ein entsprechendes Energiemanagementsystem mit Umrichter 
installiert werden muss, sind eh umfangreiche Arbeiten durchzuführen. 
Dann kann auch gleich eine weitere Anzweigung am Hausanschluss erfolgen. 
Die Energiemanagementsysteme müssen datentechnisch doch eh mit dem 
Energieversorger gekoppelt werden, so dass hierüber auch die Erfassung 
und Abrechnung erfolgen kann/muss.

Fünf Meter zu dünnes Kabel im Keller sind nun wirklich kein Hindernis.

Außerdem muss ja eh noch ein dickes Kabel in die Garage, auf den 
Parkplatz oder zum Bürgersteig geführt werden. Dies Verlegekosten 
hierfür sind schon deutlich höher.

Klar, wenn das Ladegerät bzw der Wagen hierzulande mit Drehstrom 
angeschlossen wird (Notfalls über einem Umrichter) dann klappt das. Dann 
kann man ein einfaches 5x2,5 mm² in die Garage legen und mit 16 A 
absichern.

Der Wagen ist aber offensichtlich auf das US-Stromnetz ausgelegt, so 
dass er hierzulande nicht ohne größere Umbaumaßnahmen an der Elektrik 
oder Umrichter zu laden ist.

Oliver B. schrieb:
> Der Wagen ist aber offensichtlich auf das US-Stromnetz ausgelegt, so
> dass er hierzulande nicht ohne größere Umbaumaßnahmen an der Elektrik
> oder Umrichter zu laden ist.

Nunja, da die Akkus selbst sowieso nicht mit Wechselstrom geladen 
werden, sollte es nicht so das Riesenproblem darstellen, die 
Ladeelektronik für den europäischen Markt auf Drehstromversorgung 
umzustellen.

Andreas

Früher gabs mal HT und NT, nachts wurde per Rundsteuerempfänger ein 
Relais im Zählerkasten eingeschaltet, das nachts zum Beispiel die 
Speicherheizung eingeschaltet hat, dafür war der Strom dann auch 
billiger als tagsüber bei Hochtarif.
Das könnte man sicher auch für die Ladegeräte realisieren, Load-Sharing 
auf Ortsnetz-Ebene.

Oliver B. schrieb:
> ...
> 16 kW 3 Phasig wären nur noch ca 14 A. Das schafft jede Installation
> locker.

400 / 690V sind nur in industrieller Umgebung üblich, mit 230 / 400V 
fließen reichlich 23A bei 16kW.

Ja stimmt, ich hatte mit 400 V gerechnet.
Aber 23 A ist auch noch relativ unproblematisch.

Ingo L. schrieb:
> Unser Tesla wird aus 230V/16A geladen! Und die 16A entnimmt das Ding dem
> Netz auch noch sinusförmig!
> Näheres hierzu kann ich leider nicht sagen...

Das mit dem "Sinusförmig" heißt, dass eine Leistungsfaktorkorrektur 
(Power Factor Correction, kurz PFC) eingebaut ist. Das ist aber soweit 
ich weiß bei Schaltnetzteilen über 75 Watt eh vorgeschrieben. also nix 
Besonderes.