Effizenz von BEV und Verbrennungsmotoren

Hallo,

heute möchte ich die Effizienz von „hocheffizienten Verbrennungsmotoren“ und aktueller Elektroautos vergleichen. Die öfter mal in Diskussionen aufgebrachten „40% und mehr“ bzgl. der Effizienz von Dieselmotoren möchte ich mit diesem Post nachgehen.

Ich fange auf Basis des VW Golfs an.

Faktenlage: Der (momentan nicht bestellbare) VW e-Golf ist mit einem Verbrauch von 12,7kWh/100 km nach NEDC angegeben. Bei dieser Angabe werden Ladeverluste bereits berücksichtigt. Ein bei der Beschleunigung vergleichbare Golf (10.4s(elektro) vs 10.5s(Diesel)) Comfortline 1.6 TDI mit DSG ist mit 3,9l/100km Diesel gelistet.

Zur Rechnung:

Annahme beim e-Golf: Der Gesamtwirkungsgrad von Steckdose (12,7 kWh/100km) -> Ladegerät -> Akku im Auto ; Akku im Auto -> Inverter -> Elektromotor beträgt ca. 80%. Verluste durch andere Verbraucher werden hierbei nicht berücksichtigt. Der reale Wirkungsgrad des e-Golfs ist mir leider nicht bekannt. Es geht hier auch nur um die Einordnung BEV vs. Verbrenner. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Verbrauch des BEV auch die Ladeverluste berücksichtigt, während beim Tanken des Diesel keine messbaren Verluste entstehen.

Damit werden von den eingesetzten 12,7kWh /100 km genau 12,7kWh * 0,80 = 10,16 kWh mechanische Energie für den Vortrieb, die den e-Golf 100km zu bewegen, erzeugt. Für das Bewegen des e-Golf um 100km werden also 10,16kWh mechanische Energie benötigt.

Rückwärtsrechnung beim Diesel:

Annahme: um den Diesel Golf zu bewegen wird gleich viel mechanische Energie wie beim e-Golf benötigt, also 10,16 kWh. Der Diesel Golf ist mit 3,9l Diesel / 100km gelistet. Der Brennwert von 3,9l Diesel sind laut https://de.wikipedia.org/wiki/Dieselkraftstoff 10,4 kWh / Liter. Damit benötigt der Diesel 3,9l * 10,4 kWh/l = 40,56 kWh um 10,16 kWh mechanische Energie zu erzeugen. Der Wirkungsgrad des Diesels beträgt damit 10,16kWh / 40,56kWh = 25,0%. Also weit entfernt von den öfter mal kolportierten 40% und mehr. Darf sich jeder selber überlegen ob man das wirklich und mit gutem Gewissen als „hocheffizienten Verbrenner“ bezeichnen kann.

Unter der Annahme, dass der e-Golf nur einen Gesamtwirkungsgrad von 60% besitzt, ergibt sich ein Wirkungsgrad von 18,8% für den Diesel.

Unter der Annahme, dass der e-Golf einen Gesamtwirkungsgrad von 100% besitzt (rein theoretische Betrachtung, dies ist natürlich in der Realität nicht der Fall), ergibt sich ein Wirkungsgrad von 31,1% für den Diesel.

OK, soweit so gut für den Golf. Aber wie sieht das denn für das andere Ende der Leistungsskala aus? Ich vergleiche einfach mal das Tesla Model S P100D mit einem BMW M6. Der Tesla beschleunigt besser von 0-100, der BMW M6 hat eine höhere Endgeschwindigkeit, beides sind schwere, schnelle Luxuslimousinen / Coupés. Der Vergleich ist trotzdem mit einem Augenzwinkern zu sehen 😉

Tesla Model S: 613km Reichweite, ergibt 16,3 kWh/100km für die Kette Akku im Auto -> Inverter -> Elektromotoren. Keine Ahnung ob wirklich exakt 100 kWh verwendbar sind, so wie es die Modellbezeichnung suggeriert. Ich denke es sind weniger.

BMW M6: 9,9l/100km, ergibt mit einem Brennwert von 9,7 kWh/l (Super Plus laut wiki https://de.wikipedia.org/wiki/Motorenbenzin#Sorten_von_Motorenbenzin) 9,9l/100 * 9,7kWh/l = 96,03 kWh

Wenn ich für das Model S für die Kette „Akku im Auto -> Inverter -> Elektromotoren“ einen Wirkungsgrad von 90% annehme, so benötigt das Model S 16,3 kWh/100km * 0.9 = 14,427 kWh mechanische Energie für 100km. Wenn man annimmt, dass ein M6 bei etwas weniger Gewicht, aber ungünstigerer Aerodynamik die gleiche mechanische Energie für 100km Wegstrecke benötigt, so ergibt sich eine Effizienz des M6 von 14,427 kWh / 96,03 kWh = 15%. Hmm.

Ich setze noch einen drauf:

Wer sich nicht mit reiner Elektromobilität anfreunden kann aber auch im postfaktischen Zeitalter gerne auf Zahlen hört bzw. gerne weiterhin unbedingt Diesel verbrennen will weil er dem neumodischen Schnickschnack mit Elektronen und Batterien nicht vertraut darf sich noch folgende Rechnung ansehen:

Ein Stromaggregat in der 50 kW Klasse benötigt pro 1kWh erzeugtem elektrischen Strom bei 75% Auslastung 218g/kWh (siehe http://www.rotek.at/a000/002/000002567_00_RT_A_de.html). Also 218g Diesel. Das sind ca. 0,259 l/kWh. Damit ein e-Golf damit 100km weit fährt sind 12,7kWh notwendig, also 3,29 Liter Diesel. Gegenüber den 3,9l Diesel des TDI ist das eine Einsparung von ~16%. Der Tesla würde so (wenn ich von 18kWh / 100km inkl. Ladeverluste ausgehe) 4,662 Liter Diesel für 100km benötigen. Kein Vergleich zu den 9,9l Super Plus des M6. Übrigens auch um 25% niedriger Verbrauch als die 6,3l Diesel / 100km im Audi A7 mit 320PS Diesel (welcher als lahme Ente im Vergleich zum Tesla zu werten ist).

Also selbst wenn man sich den Aufwand macht durch einen stationären Diesel den Strom für sein Elektroauto zu erzeugen, kann noch deutlich Kraftstoff eingespart werden. Ein Verbrennungsmotor im PKW ist eigentlich totaler Quatsch.

Viel Spass beim nachrechnen 😉