Priusfreunde.de

Bremsenergierückgewinnung - Forscher entwickeln Schwungradspeicher für Serien-Elektro- und Hybridautos

www.elektronikpraxis.vogel.de/elektromobil/articles/399875/

Grüße, Egon

Die hohen Batteriekosten machen alternative Formen der Energiespeicherung in Hybrid-Fahrzeugen attraktiv. Volvo zum Beispiel setzt auf Mechanik aus dem Rennsport.

www.focus.de/auto/news/volvo-schwungrad-...nung_aid_971616.html

Grüße, Egon

Ein extrem präzise gefertigtes Schwungrad aus Kohlefaser in einer hermetisch abgedichteten Kammer mit Vakuum soll also billiger sein?

Das halte ich für sehr "optimistisch"...

Aber es wird auch nur gesagt, dass das Schwungrad billiger sein könnte als das gesamte Hybrid System...

Erestor schrieb:

Aber es wird auch nur gesagt, dass das Schwungrad billiger sein könnte als das gesamte Hybrid System...
Wie kommst du darauf?
"Die im Vergleich zum Elektro-Hybrid niedrigen Kosten des Schwungrad-Hybrids machen diesen auch für andere Hersteller attraktiv."
Da wird ebenso vom gesamten Hybrid-Konzept gesprochen und nicht bloß von der Schwungradbox.

Ich sehe jedenfalls nicht gleich hohe Kosten, bloß weil die Vokabel "Kohlefaser" mit im Spiel ist.

eppf

Das mit dem Schwungradspeicher wird alle paar Jahre immer mal wieder zum Thema. Meines Wissens ist dabei im Pkw-Bereich noch nie irgendwas serienmäßig Produziertes herausgekommen.

Problematisch ist so ein Teil allein schon wegen der exorbitant hohen Drehzahlen, die beherrscht werden müssen. Und was mit so einem Schwungrad bei 30.000 U/min bei einem Crash passiert, möchte ich lieber auch nicht wissen ...

Ein Schwungrad, welches nennenswerte Energie speichern kann, dürfte aufgrund der Kreiselgesetze nicht unbedingt das Fahrverhalten eines PKWs positiv beeinflussen.

Die Idee hinter dem Schwungradspeicher ist dass Bremsenergie kurzzeitig zwischengespeichert wird. Für eine Langzeitspeicherung eignet er sich nicht.

Bremsenergie vor einer Ampel oder bei Stop and Go Verkehr.
Er erfordert wie ein Hybrid angepasstes fahren. Wenn einer schon sehr zaghaft und vorrausschauend bremst dann hat er keinen Vorteil durch den Speicher.
Der Rennfahrer der knapp vor der Kurve in die Eisen steigt um dann wieder unter Vollgas beschleunigt hat den vollen Vorteil.

Fazit: Eine tolle Technik, jedoch für uns verhaltene Fahrer nur mäßig geeignet.

hverheyen schrieb:
Ein Schwungrad, welches nennenswerte Energie speichern kann, dürfte aufgrund der Kreiselgesetze nicht unbedingt das Fahrverhalten eines PKWs positiv beeinflussen.

Das ist zwar sehr zurückhaltend formuliert, aber der Aussage stimme ich voll und ganz zu.

Wer schon einmal ein durchaus leichtes (speichert daher wenig Energie bei gegebener Drehzahl) angeschubstes Fahrrad-Rad an einer Achse zum "mit den Händen halten" vor sich gehalten hat und dieses Rad dann zur Seite schwenkt wird selbst bei der geringen gespeicherten Drehenergie feststellen, dass er die gewollte Drehbewegung nicht mehr unter Kontrolle hat.

Wenn über so ein System nennenswert Energie gespeichert wird sind die Autos wohl nicht mehr beherrschbar. Die Unfallgefahr durch "hüpfende" Autos in den Kurven kann ich mir lebhaft vorstellen, wow.... Da lohnt sich eine Kamera für Youtube.

Auch vom Druckluftspeicher halte ich nicht viel, da meine Wärmepumpen (z.B. Kühlschrank, Auto-Klimaanlage etc.) sehr gut funktionieren. Das sind dann aber genau die Verluste die in einem Druckluftspeicher unwiederbringbar verloren sind. Aber vielleicht baut man dann noch einen Stirling Motor dazu, auf ein paar weiter Kilos incl. einer weiteren Kupplung kommt es dann auch nicht mehr an....

Ich finde es einerseits gut dass die unterschiedlichsten Speichermöglichkeiten getestet werden (auch der lange Weg über Wasserstoff oder Methanol in Verbindung mit der Brennstoffzelle) um so das beste Konzept zu finden.

Aber ich vermute andererseits dass damit nur Zeit geschunden werden soll und dies dann beim Kunden dazu führt, dass er vorhandene und bewährte Konzepte (Toyota-System) nicht kauft weil ja möglicherweise was besseres kommt.

Bekanntes Thema "Hybrid ist eine Übergangslösung", aber was sind dann normale Benziner oder gar die Feinstaub-und NOx-Monster?

Gruß alupo

RolandN8 schrieb:
Fazit: Eine tolle Technik, jedoch für uns verhaltene Fahrer nur mäßig geeignet.
Sehe ich nicht ganz so, auch bei verhaltener Fahrweise bringt ein Schwungrad etwas. Umgekehrt stimmt es doch auch (siehe KERS), wenn man wie ein Rennfahrer fährt, hat man die meiste Zeit keine Zusatzenergie zur Verfügung, weil die Ladung nicht nachkommt.

Man muss das Schwungrad ganz einfach als Akkuersatz sehen, allerdings mit dem Vorteil von sehr kurzen Zugriffszeiten und einer möglichen Tiefentladung.

Es hängt wohl weniger von der Fahrweise ab, wieviel ein Schwungrad im Vergleich zum Hybrid einsparen würde, als vom vorliegenden Streckenprofil. Bei einem andauernden Stop and Go mit jeweils 10 Minuten Wartezeit dazwischen, wird das Schwungrad auf Grund der Selbstentladung nicht mehr ganz so gut herauskommen. Klar, über Nacht wird auch nicht mehr soviel drin sein, wenn es maßgeblich auf die ersten km ankommt, ist der Hybrid im Vorteil. Obwohl es auch hier schon Berichte gibt, dass man die Selbstentladung massiv vermindern konnte.

Ich glaube schon, dass bei Fahrzeugen, die in einem für Hybridfahrzeuge ungünstigem Streckenprofil betrieben werden (hoher AB-Anteil, viele Fahrten mit Pausen dazwischen), die Schwungradtechnik eine brauchbare Alternative sein könnte. Und wenn es bloß 10% Ersparnis bringt, die man mit herkömmlicher Technik in vielleicht 20 Jahren erzielen würde.

Noch eine Kennzahl: Laut Wikipedia braucht man heute für 10kWh Energiespeicherung eine Schwungradmasse von 160kg. Zum Vergleich, der Prius hat 1.3kWh Akkukapazität, wovon nur ca. 0.5-0.6kWh genutzt werden. D.h. laut Dreisatz wären das beim Schwungrad weniger als 10kg um die Priusbatterie zu ersetzen. Sicherlich eine Milchmädchenrechnung, aber selbst wenn man um den Faktor 2 daneben liegen würde, immer noch sehr interessant.

eppf

alupo schrieb:
hverheyen schrieb:
Wenn über so ein System nennenswert Energie gespeichert wird sind die Autos wohl nicht mehr beherrschbar. Die Unfallgefahr durch "hüpfende" Autos in den Kurven kann ich mir lebhaft vorstellen, wow.... Da lohnt sich eine Kamera für Youtube.

Da bist du offensichtlich nicht mehr auf dem aktuellen Stand. Ich weiß nicht mehr genau, welcher Bericht es im letzten Jahr war. Aber da ging es um zukünftige Schwungräder für den PKW-Einsatz in Größe eines Schuhkartons, wo man sehr wohl die Unfallproblematik im Hinterkopf hatte. Und die Aussage, dass so ein Schwungrad im Normalbetrieb ein Auto "tanzen" lässt, kann bestenfalls ein Kabarettist in sein Programm aufnehmen.

Von den Riesenkreiseln, wie sie seinerzeit in den Bussen zum Einsatz kamen, sollte man sich geistig verabschieden.

eppf

alupo schrieb:
...
Wer schon einmal ein durchaus leichtes (speichert daher wenig Energie bei gegebener Drehzahl) angeschubstes Fahrrad-Rad an einer Achse zum "mit den Händen halten" vor sich gehalten hat und dieses Rad dann zur Seite schwenkt wird selbst bei der geringen gespeicherten Drehenergie feststellen, dass er die gewollte Drehbewegung nicht mehr unter Kontrolle hat.

Da hast Du recht. Aber ich denke das liegt auch daran, daß Du bei einem Fahrrad-Rad mit 26 oder 28" eine sehr kurze Achse hast und die bewegte Masse (Felge, Mantel, Schlauch) einen sehr großen Durchmesser. Die rotierende Masse hat also einen wesentlich längeren Hebel, als Deine Hände an der Achse.

...
Aber ich vermute andererseits dass damit nur Zeit geschunden werden soll und dies dann beim Kunden dazu führt, dass er vorhandene und bewährte Konzepte (Toyota-System) nicht kauft weil ja möglicherweise was besseres kommt.

Bekanntes Thema "Hybrid ist eine Übergangslösung", aber was sind dann normale Benziner oder gar die Feinstaub-und NOx-Monster?

Gruß alupo

Den Eindruck habe ich auch sehr oft. Zeit schinden und weiter Gewinne aus überholter Technik abschöpfen.

LG
Klaus

Schwungrad im Auto ist keineswegs "überholte Technik", sondern erprobte. Siehe Gyrobus, siehe Gyrocar. Nur haben die damals begrenzten technischen Mittel (und der Krieg) den Durchbruch verhindert.
Dabei hat sich gezeigt, daß der Kreisel die Fahreigenschaften des Fahrzeuges sogar verbessert, es wären z.B. keine Querstabilisatoren mehr nötig.
Das Schwungrad würde nicht nur die Batterie, sondern auch die Supercaps ersetzen, da die Leistungsdichte höher ist.
Außerdem vergesse man nicht, daß auch von Batterien beim Crash eine Gefahr ausgeht (siehe Chevrolet Volt), ebenso vom Benzintank...
Und last not least kommt der Verbrauchsvorteil der Hybriden ja zu einem nicht unwesentlichen Teil aus dem kurzzeitigen Speichern von Bremsenergie.
Laßt die Ingenieure ruhig forschen. Und denkt an Erich Kästner:
Irrtümer haben ihren Wert;
jedoch nur hie und da.
Nicht jeder, der nach Indien fährt,
entdeckt Amerika.

Ich könnte mir auch einen Plug-in-Hybriden vorstellen mit Akku und Schwungrad. Der Akku bedient die "Grundlast" und das Schwungrad wird zum anfahren/abbremsen genutzt, um den Akku zu schonen. Dadurch sinken die qualitativen Ansprüche an den Akku und so sinken auch Kosten.

eppf schrieb:
alupo schrieb:
hverheyen schrieb:
Wenn über so ein System nennenswert Energie gespeichert wird sind die Autos wohl nicht mehr beherrschbar. Die Unfallgefahr durch "hüpfende" Autos in den Kurven kann ich mir lebhaft vorstellen, wow.... Da lohnt sich eine Kamera für Youtube.

Da bist du offensichtlich nicht mehr auf dem aktuellen Stand. Ich weiß nicht mehr genau, welcher Bericht es im letzten Jahr war. Aber da ging es um zukünftige Schwungräder für den PKW-Einsatz in Größe eines Schuhkartons, wo man sehr wohl die Unfallproblematik im Hinterkopf hatte. Und die Aussage, dass so ein Schwungrad im Normalbetrieb ein Auto "tanzen" lässt, kann bestenfalls ein Kabarettist in sein Programm aufnehmen.

Von den Riesenkreiseln, wie sie seinerzeit in den Bussen zum Einsatz kamen, sollte man sich geistig verabschieden.

eppf

Hallo liebe Gemeinde,

natürlich verfügt so ein Schwungradspeichersystem über ein Verharrungsverhalten und über seine Drehachse ein stabilisierendes Verhalten.
Und wenn so ein System über nennenswerte Energie verfügt, werden Kurvenfahrten nicht zum Vergnügen (soviel zum Themenkreis tanzendes Auto).
Das schränkt schon mal die praktisch mögliche zu speichernde Energie ein, wenn man ein beherrschbares Auto haben möchte
Egal ob hochdrehend = Schuhkarton oder langsamdrehend mit viel Masse in 50cm Radius! Energie ist gleich Energie und damit auch das Beharrungsverhalten auf der Drehachse egal ob klein oder groß!

Aber über wieviel Energie sprechen wir hier eigentlich!?!

Einen Prius mit 1400kg auf 100km/h zu beschleunigen oder abzubremsen erfordert bzw bringt zurück: Ekin = 1/2 m v² = 540123 J was 150 Wh entspricht oder auch 17,4 Milliliter Benzin!!!

Dagegen benötigt der Prius um die 100km/h auch zu halten (da hier ja Roll- und Luftwiderstand überwunden werden müssen) auf 100km Strecke eine Energie von 12,3 kWh was wiederum 1,43 Liter Benzin entspricht. (Bei den Benzinangaben handelt es sich jeweils um die äquvalente Energie, nicht um den Priusverbrauch, da geht noch der Wirkunggrad des Motors mit ein)!!!

Egon ist wohl hier im Forum der einzige, der es geschafft hat mit seinem Prius über viele tausende von Kilometern einen Verbrauch von 4,3 Liter im Spritmonitor zu dokumentieren. Was wiederum einem effektiven Verbrennungsmotorwirkungsgrad von 1,43/4,3 *100% von 33,3% entspricht. Denn real gesehen kann er die 100km/h wenn überhaupt nur sehr selten überschritten haben.

Also in die ganze Energierückgewinnung sollte nicht zuviel Einsparpotential hineininterpretiert werden.
Das Priuskonzept lebt auch nicht primär von der Energierückgewinnung, sondern von dem piffigen Antriebskonzept an sich, was es erlaubt, den Motor in vielen Betriebsphasen in der Kennlinie seines besten Wirkungsgrades und damit der Energieausnutzung zu betreiben.

Die Energierückgewinnung ist nur ein Werbegeck, der sich gut verkaufen läßt, denn kaum jemand rechnet nach und selbst die möglichen Benzineinsparungen im Prius bleiben im 100ml Bereich auf 100km gefahrene Strecke. Vor allem die Energierückgewinnung anderer Herrsteller über die Lichtmaschine ist im Grunde nicht wirklich meßbar! Aber eben ein Werbegeck um Käufer zu ködern!

Als zweites sind leichtlaufende Bremsen wichtig und eben nicht ständig Kurzstrecken. Dann ist der Prius ein geniales Fahrzeug und da bin ich mit Egon voll überein und ein zufriedener P2 fahrer seit über 90.000km.

Grüsse, Helmut

m.schuelerlexikon.de/mobile_physik/Kinetische_Energie.htm

Da gab es nicht unlängst einen Bericht über Schwungradspeicher. Eben über die in dem Bericht von Egon genannten Firma, die KERS für die Formel 1 auf Schwungradbasis gebaut hat.
Das Schwungrad besteht aus einer aus Kohlefaserscheiben bestehenden Sandwichstruktur, die sich im Falle eines Crashs quasi selbst "zerfleischt". In dem Vakuumgehäuse befinden sich Reißzähne an den Innenwänden und die zerlegen dann das Schwungrad in seine Einzelteile.

Zur "Selbstentladung" war bei anderen Systemen, die nicht für den Rennsport, sondern mehr für kommerzielle Anwendungen gedacht sind, ein Verlust von 1-3% in 24 Stunden die Rede.
Wenn ich mir überlege, dass ich mein Auto fast jeden Tag bewege wäre mir die Selbstentladung egal. Die Herstellung dürfte einfacher sein und auch ein Tiefentladen spielt keine Rolle.

Und wie haribo schon richtig schreibt gibt es eine ganze Reihe anderer Faktoren, die entscheidender sein dürften als die Rekuperation.

Grüße
Daniel