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Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad
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THEMA: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad
#544542
Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 03.07.2019 11:02 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Um nicht weiter in privaten Threads Rechnungen aufstellen zu müssen, kann man hier gerne weiter diskutieren, was bei Benzinern sehr eindeutig ist, was Sie an Liter Benzin verbrauchen und bei Elektrofahrzeugen an kWh Strom nutzen, ist es beim PHEVs nicht ganz so einfach.

Dort kann man nämlich nicht die Energie die vom Akku kommt 1:1 in Liter Benzin umrechnen. Benzin muss erst noch verbrannt werden um Energie für den Antrieb bereit zu stellen und dort spielt der Motor/Systemwirkungsgrad eine sehr entscheidene Rolle.

Nehmen wir als Beispiel den P4 PHEV von Smoothie:

www.spritmonitor.de/de/detailansicht/958665.html

Er hat in seinem Spritmonitor Profil 1,47l Benzin auf 100km + 13,19kWh / 100km Strom.

Das würde bedeuten, wenn wir das in elektrische Energie umwandeln, mit einem typischen Wirkungsgradmittel am Hybriden von 38% (ungefähr das selbe was auch Dieselmotoren im Mittel erreichen, reine Benziner haben im Mittel etwa 10% weniger) kommen wir auf folgende Ergebnisse.

Dazu setzen wir folgende Daten ein, die auch wissenschaftlich belegt sind.
In einem Kilogramm Benzin, befinden sich ca, 11,3kWh Energie. Da Benzin leichter als Wasser ist, befindet sich in einem Liter Benzin ca. 8,5kWh Energie.

1,47l Benzin ergibt dann in kWh

1,47l*8,5kWh*0,38 (Wirkungsgrad) = 4,7481kWh

Zusätzlich zu den 4,7481kWh rechnen wir die 13,19kWh dazu, ergibt dann 17,9381kWh/100km übers ganze Jahr. Da die Daten ja alle aus dem Spritmonitor kommen und eingetragen werden übers ganze Jahr.

Das ergibt also einen durchschnittlichen Verbrauch von 17,9381kWh/100km.

Um diesen Wert jetzt mit einem reinen Hybriden zu vergleichen, müsste man diese Energie in Benzin zurückrechnen.

Wir wissen, dass 1l Benzin 8,5kWh besitzt. Das der ungefähre gemittelte Wirkungsgrad mit Rekuperation etc. bei ca. 38% liegt.
Das bedeutet 1l Benzin * 8,5kWh * 0,38 = 3,23kWh/l Benzin

Unser System stellt also pro Liter Benzin am Hybriden 3,23kWh Antriebsenergie zur Verfügung. Daraus kann man jetzt die 17,9381kWh nehmen und die umrechnen.

17,9381kWh/3,23kWh = 5,5536l / 100km

Das bedeutet, wenn man den Prius 4 PHEV vergleicht, schneidet er mit seinen 5,5536l ohne Elektrische Ladung, sondern nur im reinen Hybridmodus gefahren auch sehr gut ab.

Wenn man dann noch das Ganze für Interessenten runterbrechen möchte auf einen Diesel, was gut gelingt, da die Wirkungsgrade fast identisch sind, ergibt sich folgendes Szenario.

Diesel hat pro Liter einen 15% höheren Heizwert als Benzin, da im Diesel etwas mehr Energie vorhanden ist und 1 Liter Diesel etwas schwerer wiegt.

Um ein Dieselfahrzeug dann zu vergleichen und es Energetisch gleichzusetzen mit dem Fahrzeug von Smoothie, müsste der Diesel in Litern 15% sparsamer sein.

Also müsste das Fahrzeug dann mit 5,5536l/100km Benzin * 85% = 4,7206l/100km Diesel bewegt werden.

Diese Diskussion soll die Ketten mal außen vor lassen, sondern nur die Energien im Fahrzeug betrachten. Bin auf Feedback und Rechnungen anderer gespannt.

Auch Umweltaspekte oder was ist sauberer, was ist dreckiger ist hier in dem Thread vollkommen egal.

Energie kann nicht vernichtet werden, sondern nur umgewandelt werden. Wir haben einen Fahrwiderstand, der bei jedem Fahrzeug je nach Größe und Gewicht anders ist.

Da der Passat sich aber als Vergleichsfahrzeug sehr gut eignet, da es den in zig Motoren Varianten gibt, hab ich das mal mit dem Fahrzeug von Yarison durchgerechnet.
Knuddel1987
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#544278
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 01.07.2019 23:25 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Mit der aktuellen Hitzewelle steigt die elektrische Reichweite und dadurch sinkt der Benzinverbrauch bei meinem Fahrprofil deutlich. Mit der größeren Batterie des Facelifts wäre der elektrische Anteil wohl noch etwas höher.



An den Prius PHEV oder Ioniq PlugIn kommt der Passat nicht ganz hin.

Grüße, yarison
yarison
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#544284
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 00:10 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
yarison schrieb:
An den Prius PHEV oder Ioniq PlugIn kommt der Passat nicht ganz hin.
Ich finde, Dein Verbrauch kann sich sehen lassen.
Klar kann man argumentieren, das ein sparsames BEV 12-13kWh Strom verbraucht, aber eben keine 2,4 Liter Benzin.
Andererseits sind die 10kWh überschlagen 1 Liter Benzin an Energiegehalt. Also insgesamt so grob 3,5l/100km Benzin. Für so einen Kombi eine respektable Leistung, wie ich finde!

LG
Klaus
KSR1
Moderator
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#544340
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 10:50 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
gelöscht wg. Irrtums
oops, zu spät
Smoothie
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#544342
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 10:54 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Ähmmm…. Was rechnet ihr da?

1l Benzin hat ein Volumen von ca. 0,75kg
Somit hat 1l Benzin einen ungefähren Energiegehalt von 8,5kWh.
Wenn wir dann von einem Wirkungsgrad als Hybrid von ca. 38% ausgehen sind das an Energie, die für das Fahrzeug genutzt wird von 3,23kWh pro Liter Benzin.

Das bedeutet, dass Fahrzeug setzt sich mit 10kWh (Strom) und 7,752kWh (2,4l * 3,23kWh) in Bewegung bzw. ist der momentane Schnitt auf der Fahrstrecke der 1070km.

Wenn man die Zahlen dann zurückrechnet in Benzin wären dass 5,5l / 100km.

Voraussetzung Wirkungsgrad 38%. Ist er niedriger, ist der Benzinverbrauch höher.
Knuddel1987
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#544344
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 11:01 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Knuddel1987 schrieb:
Wenn wir dann von einem Wirkungsgrad als Hybrid von ca. 38% ausgehen Einen durchschnittlichen Verbrennerwirkungsgrad von 38% wird man wohl sicher nicht erreichen.

eppf
eppf
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#544350
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 11:09 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Knuddel1987 schrieb:
Ähmmm…. Was rechnet ihr da?
Du hast jetzt berechnet, wieviel der Verbrauch gewesen wäre, hätte das Auto alles mit dem Verbrenner fahren müssen.
KSR1 hingegen hat den tatsächlichen durchschnittlichen Energieverbrauch gerechnet. Und um den ging es ja wohl.
Smoothie
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#544354
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 11:16 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Die 38% sind nicht reiner Verbrenner Wirkungsgrad sondern Systemwirkungsgrad. Der ist auch im Prius und anderen Modellen ohne weiteres machbar. Den Corolla TS fahre ich in der Spitze mit ca. 42% Wirkungsgrad.

Dadurch erübrigt sich auch die Frage nach

"Du hast jetzt berechnet, wieviel der Verbrauch gewesen wäre, hätte das Auto alles mit dem Verbrenner fahren müssen."

Nein, nämlich nicht, da dort auch der Elektrische Fahranteil bereits inkludiert ist. Ein normaler Benzinmotor schafft diese Wirkungsgrade einfach nicht ohne Elektrische Unterstützung!

"KSR1 hingegen hat den tatsächlichen durchschnittlichen Energieverbrauch gerechnet. Und um den ging es ja wohl."

KSR1 hat den Fehler gemacht und ist von 100% Wirkungsgrad ausgegangen bei 1l Benzin und 10kWh. Obwohl wie bereits beschrieben, 1l Benzin keine 10kWh hat sondern nur ca. 8,5kWh wobei in etwa 1kg Benzin ca. 11,3kWh vorhanden sind.

Um mit 10kWh/100km zu fahren bei einem Systemwirkungsgrad von ca. 38% braucht man 3,1l/100km Benzin.
Knuddel1987
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#544369
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 11:52 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Knuddel1987 schrieb:
Nein, nämlich nicht...Der Einwand ist richtig. Ich hätte schreiben müssen "wäre das Auto nur im Hybridbetrieb gefahren".
Aber deine Berechnung geht von falschen Voraussetzungen aus.
Die Angabe Durchschnittsverbrauch 10,0 kWh und 2,4 l bedeuten, dass auf 100 km 10 kWh von der Batterie und 2,4 l aus dem Tank kommen. KSR hat schon richtig "grob" gerechnet.
Smoothie
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#544372
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 11:58 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Ja von dieser Angabe bin ich auch ausgegangen! Das heißt zu den 10kWh aus dem Akku kommen 2,4l Benzin hinzu.

Diese 2,4l müssen aber auch verbrannt werden und davon verpufft einiges an Energie nach außen ohne als Antriebskraft zur Verfügung zu stehen. Da bleiben dann nur ca. 7,752kWh übrig bei 38% Wirkungsgrad vom System. Da ja auch davon wieder rekuperiert wird etc.

Wenn man das aber gegenrechnet, bräuchte man für 10kWh Leistung am Benzinmotor ca. 3,1l Benzin. Da man aus 1l Benzin keine 10kWh Leistung bekommen kann, da der Liter Benzin alleine schon nur 8,5kWh hat.

Die 8,5kWh muss man aber auch noch umsetzen (Verbrennen) wovon dann pro Liter nur 3,23kWh für den Antrieb + Rekuperation überbleiben.
Knuddel1987
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#544375
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 12:02 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Mal umgerechnet auf deinen P4 PHV.

13,19kWh/100 + 1,47l/100 km

Kann man entweder in kWh umrechnen

13,19 + (1,47 * 8,5 * 0,38) = 17,9381kWh / 100km

Oder in Benzin

1,47 + (13,19 / (8,5*0,38)) = 5,554l Benzin / 100km
Knuddel1987
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#544376
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 12:03 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Vlt. kann es dir yarison besser erklären. Aber sieh es einmal von der Seite: hätte die Batterie genug Kapazität gehabt, wäre er rein elektrisch mit 10 kWh/100 km gefahren. Ganz ohne Benzin.
Smoothie
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#544379
Aw: VW Passat Plugin-Hybrid 02.07.2019 12:07 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Nein wäre er nicht, er wäre dann mit ca. 17,94kWh unterwegs gewesen. Da die Energie aus dem Benzin ja nicht einfach weggelassen werden darf!

Die Reine Energie die er aus den "Tanks" gebraucht hat ohne Wirkungsgrad verlust waren 10kWh aus dem Akku und 20,4kWh aus dem Benzintank (ohne Umwandlung in Energie) 2,4l *8,5kWh= 20,4kWh.

Wären also rein Energetisch 30,4kWh, da aber aus dem Benzinanteil noch was verbrannt werden muss und nur die Energie genutzt werden kann, die nicht als Wärme verpufft, bleiben von den 20,4kWh ungefähr 7,9381kWh übrig.

Also 10kWh Strom und 7,9381kWh aus Benzin.
Knuddel1987
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#544380
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 12:14 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Ich fahre nach BC dzt. mit 9-10 kWh/100km, rein elektrisch.
Das muss dir doch sagen, dass deine Rechnung nicht stimmt!
Smoothie
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#544382
Aw: Motorenwirkungsgrad/Systemwirkungsgrad 02.07.2019 12:19 - vor 4 Jahren, 9 Monaten  
Ich sage ja nicht, dass du nicht mit 10kWh rein elektrisch unterwegs sein kannst. Ich hab den normalen P4 auch schon mit 9,75kWh/100km bewegt (ca. 3,0l Benzin) .

Ich rechne nur nach den Zahlen die mir geliefert werden.

Du verbrauchst zwischendurch ja auch mal Benzin, ist ja auch richtig so und wird ja auch im Spritmonitor richtig von dir eingetragen!

Der Passat ist aber nochmals schwerer und Leistungsfähiger und nicht so windschnittig wie ein Prius 4 und kann daher kaum mit reinen 10kWh bewegt werden.
Knuddel1987
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