STRUKTURSTUDIE - page 13

Abbildung 4: Energie- und Leistungsdichten unterschiedlicher Speichertechnologien.
4
Zyklenfestigkeit, der Wirkungsgrad, die nutzbare Kapazität (Depth
of Discharge, DoD), die Selbstentladungsrate, die vorausgesetzten
Umgebungsbedingungen und natürlich die Kosten.
Im Vergleich zu den aktuell nutzbaren gravimetrischen Energie-
dichten von Batterien sind dieWerte vonWasserstoff und auch von
fossilen Brennstoffen wie Benzin, Diesel, Erdgas (CNG) und Auto-
gas (LPG) deutlich höher (siehe Abbildung 5). Bei den Angaben für
Lithium-Ionen handelt es sich um den heutigen Technologiestand
auf Zellebene, der sich im Zuge weiterer Entwicklungen noch er-
höhen kann, und bei den Verbrauchsstoffen um physikalisch be-
dingte Maximalwerte. Für den Einsatz in Fahrzeugen spielt auch
die volumetrische Energiedichte eine wichtige Rolle, vor allem bei
den gasförmigen Energieträgern. Hier liegen Benzin und Diesel ne-
ben den Batteriespeichern auch vor Wasserstoff. Letzterer kann
gasförmig (in der Abbildung: GH
2
) bei einem heute gängigen Druck
0
0
10
100
1.000
10.000
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Spezifische Leistung, W/kg (Zellebene)
Spezifische Energie, Wh/kg (Zellebene)
Supercaps
Blei
„spiral wound“
Li-Ion
Very High Power
Li-Ion
High Power
Li-Ion
High Energy
Li-Polymer
NaNiCI
2
„Zebra“
NiMH
NiCd
Blei
von 350 bis 700 bar oder flüssig (in der Abbildung: LH
2
) bei sehr kal-
ten Temperaturen gespeichert werden. Der Vergleich zeigt, dass
Traktionsbatterien bei gleicher Kapazität deutlich schwerer als
Benzintanks ausfallen müssen und Wasserstofftechnologien deut-
lich mehr Bauraum erfordern. Bei Wasserstofffahrzeugen muss
zusätzlich das Gewicht und der Bauraum für die Brennstoffzellen
berücksichtigt werden.
Die Nachteile bei den Energiedichten können bei der Energieum-
setzung in Elektrofahrzeugen durch höhereWirkungsgrade teilwei-
se kompensiert werden. Der Wirkungsgrad von Verbrennungsmo-
toren liegt im Bereich von 20 bis 30 %, der von Elektromotoren bei
80 bis 95 % [Photonics (2014)]. Zusätzlich muss im Fahrzeug aber
auch der Wirkungsgrad für das Speichersystem berücksichtigt
werden, welcher für Lithiumbatterien im Bereich von 80 bis 90 %
liegt, bei Brennstoffzellen im Bereich von 60 % [Fraunhofer ISI
(2012); Greengear (2014)].
4
Vgl. Sauer (2009).
11
1...,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,...116
Powered by FlippingBook