Liebe Community, ich beschäftige mich seit langer Zeit mit Speichertechnologienb für Elektroautos. Man hört ja in den letzten Monaten vermehrt von dem DC Schnellladen. Ich kann mir allerdings (aus elektrotechnischer Sicht) nicht erklären warum DC Laden schneller sein soll? Gerne möchte ich euch an meinen Gedanken teilhaben lassen in der Hoffnung, dass mir einer eine verständliche Erklärung liefern kann: Angenommen ich möchte mein E-Auto @ home über den regülären Haushaltsanschluss laden. Nehmen wir an ich habe dafür eine dreiphasige Ladestation in meiner Garage. Sprich, aus meiner Steckdose kommt erst einmal AC mit ca. 32KW Leistung. Bevor ich die Batterie lade wird die Spannung gleichgerichtet. Die Leistung wird dadurch ja nicht größer, oder habe ichda etwas nbicht verstanden? P = U * I --> Wenn P= 32KW ist und ich U hochtransformiere und anschließend gleichrichte, dann wird doch I automatisch kleiner?? Die Leistung die ankommt, kann doch nicht verlustfrei erhöht werden? Auch bei den "Schnellladestationen" die überall im Gespräch sind: Diese sind doch auch am Netz angeschlossen und bevor bei denen aus der Ladesteckdose DC rauskommt, muss dieser doch erst gleichgerichtet werden? Ich bin leider kein E-technik Fachmann (komme aus der Chemie), aber ich kann mir das nicht erklären. Vielen Dank für eure Unterstützung im Voraus Tim
Tim Buchholz schrieb: > Die Leistung die ankommt, kann doch nicht verlustfrei erhöht werden? Bei dieser ganzen Disskusion werden munter alle mögliche Begriffe gemischt, weil da Politiker mitreden wollen. Akkus werden grundsätzlich mit DC geladen. Je schneller man Akkus läd, umso schneller gehen die kaputt. Beim Trafo bleibt die übertragene Leistung natürlich gleich, abzüglich der Verluste im Trafo. Axel
Hallo Axel, vielen Dank für deine schnelle Antwort. Eben, das habe ich mir auch gedacht. Wie gesagt, ich komme ja aus der Batterietechnik (elektrochemie). Es gibt mittlerweile Materialien, die sehr hohen Leistungen gerecht werden, wodurch die Batterie nicht leidet. Sie könnten zukünftig fürs Schnellladen prädestiniert sein. Ich will einfach nur die Elektrotechnik verstehen, warum alle immer sagen, dass DC laden schneller ist als AC. Ich erkläre mir das mittlerweile so: Ellon Mursk (Tesla CEO) hat diesen Begriff geprägt. Er will DC Schnellladestationen in Kalifornien aufbauen. Er macht das deshalb, weil im Tesla auf ein schweren im Auto befindlichen AC/DC Wechsler verzichtet werden kann und dadurch Gewicht gespart wird. Ich habe das Gefühl, dass damit jeder Politiker und Marketingfuzzi nun überall vom "DC Schnellladen" spricht.
Natürlich verkauft sich eine "Schnelladestation" bei den Wählerinnen und Wählern besser, als wenn man sagt dass man Akkus lieber langsam aufläd. Als Chemiker hat Du Dich bestimmt schon mir der Anzahl der Ladezyklen von Akkus beschäftigt. Vieleicht auch mit der entnehmbaren Energie aus Akkus bei unterschiedlichen Lade- und Entladeströmen.
Ja, die Abhängigkeit der entnehmbaren Energie von der Laderate ist mir nat. bekannt. Wie gesagt, es gibt bereits Elektrodenmaterialien, welche hohe Ströme vertragen und die sich dabei nicht stark erhitzen. Die Energiedichte solcher Zellen ist zwar nicht besonders hoch, aber für High Power Anwendungen geeignet -> ohne dass sie durch häufiges zyklen mit hohen Strömen altern. Das man derzeitige Batterien in E-Autos nicht unbedingt Schnellladen sollte, ist mir klar. Aber angenommen in 5-10 Jahren gibt es kommerzielle Batterien, die sowohl eine vernünftige Kapazität haben, als auch auch eine hohe Leistungsdichte: lieg ich damit jetzt richtig, dass es elektrotechnisch Blödsinn ist, dass DC laden grundsätzlich schneller ist als AC? Eine Ladestation ist doch immer ans Netz angeschlossen und muss somit erst einmal AC in DC wandeln. Egal ob sie die Leistung aus dem Niederspannungsnetz oder aus dem Mittelspannungsnetz bezieht: AC->DC = Leistung bleibt gleich. Daraus folgere ich: Die ganzen Berichte über das "schnelle DC Laden" sind aus elektrotehnisch/physikalischer Sicht Bullshit?
Vorallem ist es nicht sinnvoll in Autos überhaupt Batterien einzusetzten. Dafür sind die notwendigen Rohstoffe, z.B. Lithium, viel zu selten auf der Erde. Ausserdem wären mit Brennstoffzellen geschlossene Kreisläufe möglich in denen Wasserstoff zu Wasser verbrannt wird, welches durch Elektrolyse wieder für die Wasserstofferzeugung benutzt werden kann. Ich meine auch gelesen zu haben, das sich jetzt wieder mehr auf die Brennstoffzellen konzentiert wird.
Hallo Decius, das ist jetzt allerdings ein ganz anderes Thema :) Bzgl. den Lithium Vorräten weltweit gibt es genügend Studien die belegen, dass selbst bei 30.000.000 E-Autos das Lithium noch Jahrzehnte reicht. Das Recycling von Lithium ist technisch ausserdem schon möglich und kann zu 100% wieder in den Rohstofkreislauf zurück geführt werden. Es ist allerdings noch nicht wirtschaftlich, das wird es aber, wenn E-Autos mal auf dem Markt etabliert sind. Brennstoffzellen Autos sind nat. eine Alternative. Allerdings hat kein Hausbesitzer eine Wasserstoftankstelle daheim (gerade das macht ja Batterieautos aus) und diese sind zusätzlich verdammt teuer (für Tankstellenbetreiber). BZ Systeme sind des Weiteren immer noch teuer und werden zukünftig um das teure Platin nicht herumkommen. Naja...bitte back to topic. Die E-Auto Diskussion hatte ich schon auf zig tausenden Podiumsdiskussionen geführt :)
AC oder DC beschreibt die Schnittstelle zum Fahrzeug. Bei AC hast Du die Ganze Leistungslektronik an Board. Bei spätestens 20kW ist Schluss weil Du keine Steckdosen findest (CEE rot 32A). Meist wird aber wegen Kosten, Gewicht und Bauraum nur einphasig (230V/10-16A) oder dreiphasig 10kW (CEE rot 16A) installiert. Vorteil: Hast Du eine Steckdose kannst Du Laden, egal wo Du bist. Im DC Fall steht die Ladeelektronik fest. Ist folglich nicht im Fahzeugpreis enthalten, darf gross und schwer sein und kann leicht auf 50kW und mehr ausgebaut werden. Darüber hinaus hat der Fahrzeughersteller weniger Probleme mit verschiedenen Stromnetzen bei weltweitem Fahrzeugvertrieb. Ein feste Station lässt sich viel leichter anpassen und kann dann von verschiedenen Fahrzeugen genutzt werden. Dasselbe IM Fahrzeug zu realisieren ist wesentlich aufwändiger. schönen Tag noch Hauspapa
Die Sache ist ganz einfach. Beim DC-Laden ist die Ladeelektronik außerhalb des Fahrzeugs. Sie kann dadurch viel teurer und aufwendiger aufgebaut sein und somit ein schnelleres Laden ermöglichen. Die AC-Ladung ist also ein Kompromiß zwischen zusätzlichen Kosten,Gewicht und Ladeeffizienz.
Tim Buchholz schrieb: > Daraus folgere ich: Die ganzen Berichte über das "schnelle DC Laden" > sind aus elektrotehnisch/physikalischer Sicht Bullshit? Es gibt kein Laden mit Wechselstrom, also ist es IMMER "DC-Laden". Und natürlich sind Schnelladestationen mit mehreren 10kW Anschlußwert schneller als die 230V-Steckdose daheim, wo nur 2-3kW rauskommen, logisch.
Das Ziel ist ja Leistung in den Akku zu bewegen. Leistung ergibt sich aus U*I, wobei die Verluste mit dem Strom im Quadrat ansteigen. Also möchte man möglichst hohe Spannungen haben. Man könnte natürlich die AC Spannung hochtranformieren und dann im Auto gleichrichten. Man kann aber auch in der "Zapfsäule" die Spannung gleichrichten und mit einem Stepupconverter erhöhen. Variante 1 benötigt bei diesen Leistungen recht große und teure Trafos und wird daher nicht gemacht. Die Spannung bleibt gering und die Ströme hoch. Die Ströme limitieren hier die maximale übertragbare Leistung. Eine Alternative wäre ein Schaltnetzteil. Das würde aber auch teuer werden. Da kann man gleich auf Variante 2 setzen. Variante 2 ist kostengünstig und ermöglicht halt die Übertragung von viel Energie in kurzer Zeit, da hier die Stöme gering sind. Es benötigt einen einfachen Gleichrichter, einen Stepupconverter und einen Stepdownconverter im Auto. Alles Komponenten, die mit recht wenigen und billigen Bauteilen umgesetzt werden können.
> Warum ist DC Laden schneller als AC?
Natürlich ist dieser Satz Unsinn,
ein Akku hat immer DC.
Aber als Begründung wo dieser Quatsch herkommt:
DC Gleichstrom ist immer gleich (stark) also kann man ihr dauerhaft auf
Maximalwert zum Laden laufen lassen. Man kann Elektronik bis zu dessen
Maximalwert nutzen.
AC Wechselstrom hat Lücken in denen kein Strom fliesst und Spitzenwerte
die deutlich über dem Durchschnitt liegen. Da Elektronik für den
Spitzenwert ausgelegt sein muss, aber im Durchschnitt eben weniger Strom
fliesst, ist der Ladevorgang damit bei gleich starker Elektronik
langsamer.
Natürlich könnte man einfach die Elektronik überdimensionieren, das wäre
aber teurer. Natürlich könnte man 3-Phasen Wechselstrom so belasten, daß
immer nur die Phase mit der höheren Spannung benutzt wird, das mögen
aber die Elektrizitätswerte nicht (crest factor).
In der Praxis hat man sowieso Wechselspannung aus dem Stromnetz und
damit Wechselstrom den man nutzen muss und in Gleichspannung für den
Akku umwandlen muss den man durchaus gepulst, also mit zwar nicht in der
Polarität wechselnden, aber mit Lücken und Mittewlert und Spitzenwert
versehenem Strom laden wird.
Der AC/DC Satz ist also Laberquatsch von Desinformierten.
Es geht nur darum, ob das Ladegerät im Auto oder außerhalb sitzt, also ob Gleichstrom oder Wechselstrom übertragen wird. Die DC Ladetechnik hat den Vorteil für den Betreiber der Stromtankstellen den Vorteil dass die Kundschaft an ihn gebunden ist. Wer das Ladegerät (vom Gewicht her geht das im Vergleich zum Akku im Rauschen unter) im Auto mitführt kann sich zur Not ein Adapterkabel basteln. Für den Autohersteller hat es den Vorteil dass er entweder gar kein oder nur ein schwaches und damit billiges Notfall-Ladegerät verbauen muss. Die Leistung muss in jedem Fall in das Fahrzeug kommen, in beiden Fällen wird die Konstruktion der Stecksysteme nicht trivial sein. Ein Gleichspannungseingang ist ev. sinnvoll wenn direkt aus einer Photovoltaikanlage geladen wird. Die Frage ist eher wie die Produktpolitik aussieht und wie es dem Konsumenten schmackhaft gemacht werden soll. Muhkuh schrieb: > Das Ziel ist ja Leistung in den Akku zu bewegen. Leistung ergibt sich > aus U*I, wobei die Verluste mit dem Strom im Quadrat ansteigen. Also > möchte man möglichst hohe Spannungen haben. Man könnte natürlich die AC > Spannung hochtranformieren und dann im Auto gleichrichten. Man kann aber > auch in der "Zapfsäule" die Spannung gleichrichten und mit einem > Stepupconverter erhöhen. Wenn ich die Spannung hoch- und wieder heruntersetze kann ich gleich ein Ladegerät im Auto verbauen... Die Bordnetzspannung liegt übrigens im Bereich um die 400V.
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