Aluminium-Luft-Batterie gibt E-Autos 2500 km Reichweite?

BLOG: Go for Launch

Raumfahrt aus der Froschperspektive
Go for Launch

Die Presse berichtet vom britischen Erfinder Trevor Jackson, der eine Aluminium-Luft-Batterie erfunden haben will, mit der ein elektrisches Auto mit einer Ladung bis zu 2500 km Reichweite hat (u.a. hier und hier).

Wie funktioniert eine Aluminium-Luft-Batterie?

Beim Lesen habe ich erst einmal gestutzt. Das soll eine Neuigkeit sein? Aluminium-Luft-Batterien sind doch nichts neues. Sie sind dafür bekannt, eine hohe Leistungsdichte zu gewährleisten – bis zu acht Mal mehr als Lithium-Ionen Akkus gleicher Masse. Daher stammt wohl die genannte Reichweite von 2500 km.

Der Nachteil? Aluminium-Luft-Batterien sind prinzipbedingt (d.h., das ist so und das bleibt so) nicht wiederaufladbar. Das Aluminium selbst ist die Anode und korrodiert mit Wasser und Sauerstoff zu Al(OH)3. Dabei werden pro Aluminium-Atom drei Elektronen freigesetzt. Wenn das Aluminium in der Aluminium-Luft-Batterie weitgehend korrodiert ist, lässt die Spannung nach und die Batterie ist hinüber. Der Korrosionsprozess ist irreversibel – man muss die verbrauchte Aluminium-Luft Batterie ausbauen und sie der Wiederverwertung zuführen, und ins Auto eine neue einsetzen, damit es weiter geht.

Das ist halt anders als bei einem Akku, den man auflädt. Die Behauptung in einigen Quellen, es handele sich hier eher um eine Brennstoffzelle, finde ich irreführend. Wenn ein elektrisches Auto statt Akkus eine Brennstoffzelle hat, muss diese nicht ständig ausgewechselt werden. Dort muss man lediglich den Wasserstofftank auffüllen.

Eher schon passt der Vergleich mit herkömmlichen, nicht wiederaufladbaren Batterien, die bei kleinen Elektrogeräten dort den Akkus vorgezogen werden, wo man hohe Kapazität (sprich Energiedichte) braucht.

Trevor Jackson behauptet nun allerdings, einen ungefährlichen  Elektrolyten entdeckt zu haben, was die Verwendung von Aluminium geringeren Reinheitsgrades ermöglichen und Herstellung und Handhabung deutlich vereinfachen und damit den Preis senken soll. Allerdings spricht bereits diese mehr als vier Jahre alte Quelle (Link zum französischen Text auf guideautoweb.com vom 20.7.2015) von destilliertem Wasser als Elektrolyt.

Überhaupt ist mir nicht klar, was genau die Erfindung von Trevor Howard gegenüber der schon 2014 präsentierten Aluminium-Luft-Batterie der Firma Phinergy auszeichnen soll. Phinergy ist übrigens bereits vor 5 Jahren eine Kooperation mit dem US-Aluminiumriesen ALCOA zur Produktion dieser Batterien eingegangen. 

Das Recycling von Aluminium-Luft-Batterien …

… ist nicht ganz unproblematisch und im Prinzip derselbe Prozess, der auch in einer Aluminiumhütte abläuft. Beim Einsatz einer Aluminum-Luftbatterie entsteht Al(OH)3, das Mineral Gibbsit, was auch ein Bestandteil von Bauxit ist. Daraus wird durch Glühen Aluminiumoxid AlO3, was durch Elektrolyse zu Reinaluminium reduziert wird.

Der Prozess ist sehr energieaufwändig. Das ist auch logisch. Wenn der Korrosionsprozess viel Energie freisetzt, dann liegt es nahe, dass man in den umgekehrten Prozess – also die Erzeugung von Reinalumnium – auch viel Energie investieren muss.

Welche Technik wird sich durchsetzen?

Ich meine, das ist noch lange nicht raus. Japan scheint eine nationale Strategie zur Einführung der Wasserstofftechnik zu verfolgen. Bei Vorhandensein der erforderlichen Infrastruktur würden die Autos ihren Strom mittels Brennstoffzellen erzeugen.

Die meisten Autohersteller setzen in der Elektromobilität allerdings auf Akkumulatoren. Die aktuell verwendeten Lithium-Ionen-Akkus sind wegen ihrer limitierten Kapazität und langen Ladezeiten allerdings nicht problemlos. Ein weiteres Problem ist die Verfügbarkeit des Rohstoffs Lithium.

Zumindest bei den Ladezeiten könnten in absehbarer Zukunft deutliche Verbesserungen durch relativ einfachere Maßnahmen kommen (siehe hier). Die Verwendung von Graphen könnte die Kapazität weiter erhöhen und die Ladezeiten deutlich senken. Allerdings ist keineswegs gewährleistet, dass bei Verwendung von Batterietechnik die Ladezeiten beliebig gesenkt werden können. Umgekehrt proportional zur Ladezeit steigt nämlich die Ladeleistung, was thermische Probleme und ein nicht unerhebliches Gefährdungspotenzial mit sich bringt.

Die Aluminium-Luft-Batterie, die regelmäßig ausgetauscht und komplett wiederaufbereitet werden muss, wird dann in Konkurrenz zu Brennstoffzellen einerseits und zukünftigen Hochleistungsakkus andererseits stehen.

In punkto Energiedichte müsste die Aluminium-Luft-Batterie immer noch weit vor dem Akku liegen, und damit auch in der Reichweite. Die Frage ist nun, ob sie auch in punkto Kosten und Betriebsaufwand konkurrenzfähig sein wird – und wie die Umweltbilanz aussieht, wenn das Recycling realisisch einbezogen wird

Zumindest bei großen Nutzfahrzeugen könnte der Vorteil der höheren Energiedichte der ausschlaggebende Faktor sein.

Michael Khan

Ich bin Luft- und Raumfahrtingenieur und arbeite bei einer Raumfahrtagentur als Missionsanalytiker. Alle in meinen Artikeln geäußerten sind aber meine eigenen und geben nicht notwendigerweise die Sichtweise meines Arbeitgebers wieder.

27 Kommentare

  1. Batteriedurchbrüche werden immer wieder gemeldet, realisieren sich aber praktisch nie. Skeptisch muss man immer sein, wenn es keine publizierten Forschungspapiere zur Technologie gibt – und selbst wenn etwas veröffentlicht wurde darf man skeptisch bleiben. So hat der Batterienobelpreisträger (Chemienobelpreis) von 2019, John Goodenough, im Jahr 2016 auch zu einer angeblich marktreifen Festkörperbatterie veröffentlicht, der sogenannten Glassbattery (siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Glass_battery ), einer Batterie hoher Kapazität und kurzer Ladezeit, doch kaum ein Batterieexperte hat ihm geglaubt und tatsächlich geschah seither nichts in diese Richtung.

    Eine andere unglaubliche Batterie soll die Firma Innolith ( siehe https://innolith.com/ „Innolith AG, the world leader in rechargeable Inorganic Battery Technology, today announces that it is developing world’s first 1000 Wh/kg…“) entwickelt haben. Es soll sich um eine wiederaufladbare Lithiumionenbatterie mit einer Kapazität von 1000 Wattstunden pro Kilogramm handeln (300 Wattstunden sind heute normal), die mit einem anorganischen, nicht-brennbaren Elektrolyten arbeitet und welche bis zu 10‘000 Zyklen ohne wesentliche Degradation durchlaufen könne. Auch hier ist Skepsis angebracht. Zumal eine Vorgängerfirma schon einmal Konkurs ging.

    Fazit: Batterietechnologie ist die Alchemie des 21.Jahrhunderts. Alchemie ist es, weil Wunder ähnlich dem von der Verwandlung von Stein zu Gold erwartet und behauptet auch immer wieder geliefert werden und Alchemie ist es auch in Bezug auf die Behauptungen vieler Exponenten und Firmen, die scheinbar keinen Glaubwürdigkeitsverlust fürchten, selbst wenn sie immer wieder um Aufschub bitten müssen.

  2. Aber wären denn austauschbare Batterien (aufladbar oder nicht) nicht auch eine sinnvolle Alternative zum Aufladen? Denn die Ladezeit ist ja bekanntlich recht hoch. Bei Gasflaschen (Propan oder Sauerstoff) wird das auch gemacht.

    Gruss
    Rudi Knoth

    • Das ist eine gute Frage und wird eifrig diskutiert. Es war auch in diesem Blog bereits ein Thema, siehe hier in den Kommentaren.

      Meine Meinung dazu ist, dass es bei Autos, wo Platz- und Sicherheitsfragen, Komfort und Wartungsarmut sehr hohe Priorität haben, mit den austauschbaren Akkus wahrscheinlich schwierig wird. Die Akkus sind ja in der Bodengruppe verteilt und es sind besondere Maßnahmen nötig, um zu verhindern, dass sie beim Unfall kurzgeschlossen werden oder aufreißen. Der Austausch müsste zudem noch von Fachpersonal in einer Werkstatt durchgeführt werden, denn die Akkus sind schwer und auch nicht ungefährlich.

      Wie in der Diskussion zum verlinkten Blogartikel anklang, soll der Austausch von Akkus in China von oben her vorgeschrieben sein. Klar, wenn die Regierung solche Sachen einfach vorschreiben kann, dann ist die Akzeptanz durch den Benutzer nicht mehr relevant. Die Regierung in China kann auch den Anteil der Elektrofahrzeuge vorschreiben und Zulassungen zuteilen oder verweigern. Das ist hier anders.

      Nachdem das alles gesagt ist, möchte ich aber doch moch einmal auf den etzten Absatz in meinem Blog-Artikel verweisen. Gerade bei schweren Nutzfahrzeugen wie LKWs oder Stadtbussen, deren Routen vorausgeplant oder durch feste Fahrpläne geregelt sind, fallen manche Argumente gegen austauschbare Batterien oder Akkus weg. Gerade bei batteriegetriebenen Stadtbussen hat sich gezeigt, dass die Reichweite nicht ausreicht, um über den Tag zu kommen (siehe hier und hier). Das wäre mit austauchbaren Aluminium-Luft-Batterien anders. Da der Bus abends eh im Depot steht, könnte man auch gleich einen neuen Satz Batterien reinschieben. Auch aufladbare Batterien könnte man austauschen, dann müsste der Bus halt mittags noch einmal in der Werkstatt vorbeischauen. Das ließe sich bestimmt relativ problemlos einplanen.

      • Bei Start-Ups ist es halt üblich, dass man so richtig auf die ***** hauen muss, wenn man Investoren beeindrucken oder überhaupt erst einmal deren Aufmerksamkeit auf sich ziehen will. Die Investoren wissen selbst am besten, dass da nicht alles Gold ist, was glänzt. Natürlich ist so manche vollmundige Behauptung hinterher nicht haltbar. Irgendwann kommt unweigerlich der Tag, an dem man die Hosen runterlassen muss. Aber für ein Start-Up, das oft nur auf einer einzigen Idee basiert, geht es erst einmal darum, überhaupt erst mal Kapital zu sammeln, damit die Sache in Gang kommt. Was danach passiert, ist noch hinter dem Horizont. Es obliegt auch mal der Presse, diese Umstände in Betracht zu ziehen und nicht einfach alle herausgetröteten Behauptungen ungefiltert durchzureichen.

  3. @Rudi Knoth: Austauschbare Batterien (aufladbar oder nicht) sind sinnvoll. Die Firma Better Place (https://qz.com/88871/better-place-shai-agassi-swappable-electric-car-batteries/ ) bot sehr früh (zu früh?) ein gut funktionierendes System an – ist inzwischen aber vom Markt verschwunden. Der Gründer von Better Place rechnete mit einem sehr viel schnelleren Durchbruch, einem sehr viel grösseren Wachstum bei E-Autos als es dazumal und sogar noch heute zu beobachten ist.

    Vollelektrische E-Autos haben halt viele Probleme. Eines der grössten ist nicht die Aufladezeit, sondern der hohe Preis für ein reines Elektromobil. Und dieser hohe Preis ist allein der Batterie geschuldet. Alle weiteren Komponenten eines E-Autos wären billiger als ihre Alternativen im konventionellen Auto.

  4. China und Japan haben vor einiger Zeit eine Vereinbarung getroffen. Sie entwickeln gemeinsam die Wasserstofftechnologie weiter und wollen in 9 Jahren alltagstaugliche Fahrzeuge verkaufen.
    Wenn sich das bewarheitet, dann ist die Akkutechnologie bzw. Alu-Luft-Batterie auch nur eine Übergangslösung.
    Daimler hat ja schon Versuchsfahrzeuge mit Wasserstofftechnologie. Glaubt man nicht an die Überlegenheit dieser Technologie ?

  5. @Fliegennklatsche (Zitat): „ Wenn sich das bewarheitet [Entwicklung der Wasserstofftechnologie], dann ist die Akkutechnologie bzw. Alu-Luft-Batterie auch nur eine Übergangslösung.“
    Bei einem Wirkungsgrad von 33% bis 44% (Strom—Gas—Strom) wird EE-Wasserstoff teurer als heute Benzin sein, während Strom zum Betanken von E-Mobilen deutlich billiger ist. Das gilt sogar, wenn für die Herstellung von EE-Wasserstoff Gratisstrom aus EE-Überschüssen verwendet wird zumal die benötigte Elektrolyseinfrastruktur recht teuer ist.
    Prognose: Batterien werden sich für die Kurzstrecke durchsetzen, Wasserstoff kommt nur zum Einsatz wo Batterien aus Gewichts- und Reichweitegründen nicht in Frage kommen. Zudem wird eine Wasserstoffwirtschaft wohl immer subventioniert werden müssen, denn EE-Wasserstoff ist inhärent teurer als Benzin/Diesel.

    Nebenbemerkung: Heute wird industriell nötiger Wasserstoff praktisch immer per Steam-Reforming (siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Steam_reforming wo man liest: „ Steam reforming of natural gas is the most common method of producing commercial bulk hydrogen at about 95% of the world production“ aus Methan hergestellt, weil das deutlich billiger ist als die Herstellung über Elektrolyse. Doch Steam-Reforming erzeugt CO2, kommt also für eine CO2-arme Ökonomie nicht in Frage.

  6. MH
    Durch Subventionen kann man eine technologische Lösung beeinflussen.
    Wenn die Chinesen tatsächlich auf die Wasserstoff Lösung umsteigen dann werden wir keine plugin Elektroautos exportieren können.
    Es geht darum , wer den Weltmarkt dominiert.
    Der Wirkungsgrad ist dann nur noch zweitrangig.

  7. @fliegenklatsche: Trotz Subventionen spielt der Wirkungsgrad und spielen die realen Kosten immer eine Rolle. Der Wirkungsgrad eines Dieselmotors beispielsweise ist grösser als der eines Benziners und Nutzfahrzeuge sind deshalb vorwiegend Dieselfahrzeuge. Insgesamt koexistieren aber Dieselfahrzeuge und Benziner.
    Dass reine E-Fahrzeuge langsam erschwinglich werden zeigt beispielsweise der VW ID.3 (siehe https://de.wikipedia.org/wiki/VW_ID.3 ), der bei 330 km Reichweite (45kWh) 30‘000 Euro kosten soll. Das ist deutlich günstiger als die bisherigen Spitzenreiter der Elektromobilität waren (Teslas beispielsweise).

    Ein Problem für reine Elektromobile könnte aber ihr eigener Erfolg werden. Gäbe es plötzlich eine eigentliche Welle hin zu E-Fahreugen, ist mindestens temporär mit Rohstoffengpässen zu rechnen. Diese Welle hat bis jetzt noch nicht eingesetzt – im Gegenteil der Anteil der reinen E-Fahrzeuge blieb bis jetzt unter den Erwartungen. Doch mit einem Run auf E-Fahrzeuge ist durchaus zu rechnen, wenn die Preise fallen und Regierungen ihre Ankündigungen wahrmachen, ab bestimmten Stichdaten nur noch elektrisch angetriebene Fahrzeuge zuzulassen.

  8. MH
    Die Überlegungen mit dem Wirkungsgrad sind absolut sinnvoll.
    Der Wärmewirkungsgrad des Diesels ist höher als der des Benziners. Unbenommen. Aber , der Unterschied ist dramatisch geschrumpft, seit es die Turbobenziner gibt. Und wenn man jetzt noch den Verbrauch in Bezug setzt auf das Wagengewicht, dann steht der Diesel nicht mehr unerreichbar an der Spitze. Sonst hätten die Turbodiesel die Formel 1 längst erobert.
    Was jetzt den Elektrohype betrifft, mir hat ein Taxifahrer vor einer Woche gesagt, sein Toyotahybrid braucht mindestens , mindestens 5,5 l Benzin. Ich brauche mit meinem Turbobenziner, ein Opel crossland 5,9 l auf 100 km.
    Seitdem ist die Hybridtechnik für mich gestorben.
    Die Mildhybrids dagegen sind sinnvoll, weil durch den Elektromotor das Drehmoment enorm gesteigert wird, bis 400 Nm, dann braucht man keinen Achtzylinder Maserati mehr.
    Die Entwicklung hin zu den Batterien ist noch nicht ausgereizt.. Für die Innenstädte sind reine Elektrofahrzeuge unverzichtbar.
    Man kann nur hoffen, dass ein genialer Kopf eine ganz neue Lösung findet.

  9. Ich glaube kaum, dass es eine “überlegene” technische Lösung gibt. Welche Lösung besser ist, wird immer vom Einsatzprofil und von diversen anderen Faktoren abhängen und wird damit von Nutzer zu Nutzer unterschiedlich sein.

    In Japan ist ein großer Markt der der Leichtfahrzeuge. Ich habe in Japan mal spaßeshalber in Listen von Angeboten gebrauchter Autos geblättert. Sehr häufig wurden da 2 Jahre alte Fahrzeuge mit etwa 5000 km Fahrleistung abgeboten. Das sind weniger als 10 km pro Tag. Die Besitzer solcher Fahrzeuge – und davon gibt es allein in Japan Millionen, und es würde mich wundern, wenn es in chinesischen Metropolen viel anders ist – fahren wohl gerade mal einkaufen und zum Bahnhof. Für die reicht allemal ein Wagen mit einem noch nicht einmal allzu großen Akku und einer Reichweite um 130 km. Egal ob das technisch überlegen ist.

    Auch werden in den nächsten Jahren Millionen elektrischer Fahrzeuge mit Akkus auf den Markt kommen. China rechnet allein 2020 mit 5 Millionen. Die schiere Anzahl schafft zunächst einmal Fakten. Das ist ein Markt, und der wird auch noch eine ganze Zeit bestehen. In diesem Markt werden zwangsläufig Milliarden umgesetzt.

  10. Michael Khan,
    absolut richtig. Überlegene Technologie meint auch eine langfristige Lösung. Die Verbrennungsmotoren haben eine 100-jährige Tradition.
    Und wenn wir diesen Gedanken mal mit der Wasserstofftechnologie “kreuzen”, dann käme ein gedrosselter Raketenantrieb heraus, der nur Wasser als “Verbrennungsprodukt” hat. Damit könnte man sogar noch die alte Dampfturbine wiederbeleben.
    Die Verbrennung von Wasserstoff erzeugt die Wärme , mit der das entstandene Wasser noch weiter erhitzt wird und die Dampfturbine/Dampfmaschine antreibt. . Sollte man vom Wärmewirkungsgrad mal nicht ausschließen.

  11. fliegenklatsche
    01.11.2019, 09:35 Uhr

    Der Wärmewirkungsgrad des Diesels ist höher als der des Benziners. ”

    Das ist ein alter Mythos. Und außerdem mit Retourkutsche: die höheren Verbrennungstemperaturen erzeugen letztlich auch mehr Stickoxide. Naturgesetzlich.

    Fakten:

    Heizwert für Brennstoff in in kWh/m^3
    9,2·10^3 Benzin
    9,7·10^3 Diesel

    oder in kWh/kg
    13 Benzin
    12 Diesel

    Diesel hat einfach eine höhere Dichte.

    Also minimale Unterschiede. Und diese beruhen einzig darauf, dass in Diesel mehr Kohlenstoff pro Volumeneinheit enthalten ist (und folglich auch mehr CO2 pro Volumeneinheit erzeugt wird).

    Dieselmotoren waren früher aufgrund massiverer Bauweise (höhere Drücke) deutlich teurer als Benziner. Daann hat der Gesetzgeber die höheren Anschaffungskosten durch relative Subventionierung gegenüber Benzinern gefördert.

    Und dann kamen noch die Automobil-Lobbyisten daher und haben dem Diesel noch eine relative Umweltfreundlichkeit gegenüber Benzinern angedichtet.

    Dieser Mythos hängt in vielen Köpfen fest – vor allem in den Köpfen sich für fortschrittlich haltenden Akademikern und Besserverdienern, die gerne in superschweren Dieseltrucks zum Supermarkt Radieschen einkaufen fahren.

    • Eigentlich off-topic, deswegen kurz, damit hier nicht technisch unzutreffende Dinge stehen bleiben:

      Sie sprechen ausschließlich vom Unterschied im Brennwert zwischen Diesel und Benzin.

      Das ist natürlich nicht falsch, aber der Wärmewirkungsgrad ist ein anderes Thema. Dieser sagt aus, welcher Anteil der zugeführten Energie in Nutzenergie umgewandelt werden kann. Ein wesentlicher Faktor ist der Unterschied zwischen der Brennkammertemperatur und der Abgastemperatur. Beim Dieselmotor ist die Abgastemperatur niedriger als beim Ottomotor (ich nehme an, dies liegt am höheren Brennkammerdruck), deswegen ist der Temperaturunterschied zur Brennkammertemperatur höher, was sich positiv auf den Wirkungsgrad auswirkt.

      Was allerdings eine Dikussion zu den Unterschieden zwischen Dieselmotor und Ottomotor mit einem Artikel zu einer Aluminium-Luft-Batterie zu tun hat, leuchtet mir nicht ein.

  12. Nachtrag:

    Hier sind andere Werte:

    Kraftstoffart Dichte Heizwert in kWh/kg
    Superbenzin 740 kg/m³ 12,00
    Diesel 830 kg/m³ 11,80

    Aber auch hier kein nennenswerter Unterschied.

    ich frage mich immer, wie sich solch Mythen trotz zweifelsfreier Quellenlage ewig halten können. Die Werbeindustrie scheint mächtiger zu sein als die Wahrheit.

  13. Der Dieselmotor hat “funktionsbedingt” einen 30% höheren thermischen Wirkungsgrad,
    schafft also 30 % mehr Strecke. Und Diesel ist quasi Abfall in der Ölwirtschaft.

  14. Der Dieselmotor verbrennt heißer (wie ich geschrieben habe, falls Sie das gelesen hätten) und erzeugt damit auch mehr Stickoxide.

    Und 30% höheren thermischen Wirkungsgrad bedeutet konkret genau was? Dass man mit der gleichen Menge Kohlenstoff etwas heißer von A nach B kommt? Werden Sie doch konkret.

    Ich finde ZB ” …haben moderne Benziner aufgeholt, haben aber mit etwa 35 bis 37 Prozent immer noch einen deutlich geringeren Wirkungsgrad als die Selbstzünder-Variante, die es auf rund 45 Prozent bringt.”

    Wo sehen Sie da 30% höheren Wirkungsgrad? 45% minus 37% ist bei mir immer noch 8%. Da ist noch viel Platz bis angeblichen “30% mehr”. Wo nehmen Sie das her? Vergleiche von Motoren aus den Jahren 1960?

    Hier eine offizielle, aktuelle Aussage:

    “Hinzu kommt, dass der Wirkungsgrad von Diesel- und Benzin-Motoren unterschiedlich ist. Während der Benziner ungefähr 37 Prozent der im Treibstoff enthaltenen Energie in Bewegung umwandeln kann, schafft der Diesel sogar 42 Prozent.”

    https://www.bussgeldkatalog.org/diesel-oder-benziner/

    Hier sind es sogar nur noch 5% Differenz.

    Verräterisch weit weg von Ihren 30%. Dieselfahrer? Wunschdenken?

    Und dass Diesel Abfall in der Ölwirtschaft wäre ist kompletter Unsinn.

    • Ich bitte um einen weniger aggressiven Ton. Das sollte doch wohl gehen.

      1.) Der thermische Wirkungsgrad ist erst einmal nur ein theoretischer Wert, der einen thermodynamischen Prozess kennzeichnet.
      2.) Der tatsächliche Verbrauch hängt von vielen weiteren Dingen ab: Reibungsverluste im Motor und Getriebe, Masse des Fahrzeugs, Fahrweise, Getriebeabstimmung.
      3.) Umweltfreundlichkeit ist dann nochmals etwas anderes: dafür muss man neben dem tatsächlichen Verbrauch auch die Art des Treibstoffs (Diesel, Benzin, LPG, CNG …), Schadstoffausstoß (abhängig von der verwendeten Technik zur Abgasreinigung), Aufwand für die Herstellung des Fahrzeugs und Aufwand für die Herstellung des Treibstoffs berücksichtigen.
      4.) 45% thermischer Wirkungsgrad ist 28.6% mehr als 35% Wirkungsgrad, denn 45 ist 128.6% von 35.

  15. Michael Khan
    06.11.2019, 09:28 Uhr

    “Was allerdings eine Dikussion zu den Unterschieden zwischen Dieselmotor und Ottomotor mit einem Artikel zu einer Aluminium-Luft-Batterie zu tun hat, leuchtet mir nicht ein.”

    Nirgendwo sollten Falschbehauptungen einfach stehen bleiben dürfen.

    Und es ist eine durch Werbung unter die Leute gebrachte, und von Dieselfahrern gerne gelaubte und weiter verbreitete Lüge, dass Diesel nennenswert umweltfreundlicher wäre als Benzin.

    Ich glaube dem ganzen Zirkus schon lange nicht mehr. Ich war beim letzten Hype um die Brennstoffzelle (1990iger-Jahre) an einem Forschungszentrum beschäftigt.

    So wie die Brennstoffzelle in der Versenkung verschwunden ist (und gerade als Zombie kurzfristig aber gewiss nicht nachhaltig reanimiert wird), wird auch die ganze E-Mobilität sich als Augenwischerei, ja Traumtänzerei, heraus stellen.

    Kurz: Individualverkehr ist ein durch die zeitweise leichte Verfügbarkeit von Öl gehypter Irrweg.

    Und die Al-O2-Batterie, wie auch alle anderen vielen tollen Sachen die gerne und viel in diesem Zusammenhang “diskutiert” werden, werden an der bitteren Erkenntnis dieser Tatsache nichts rütteln.

  16. Albrecht Storz
    “Nirgendwo sollten Falschbehauptungen einfach stehen bleiben dürfen.”
    Das ist eine gute Grundlage für jede Diskussion.
    Die Alu-Luft-Batterie ist ein guter Aufhänger um über Kosten – Nutzen eines Energieträgers zu sprechen.
    Zwischen Diesel und Benziner hat sich der “Gesamtwirkungsgrad” angenähert. Die modernen Turbobenziner mit 3 Zylinder, die haben niedrigere Reibungswiderstände als die 4 Zylinder. Sie sind leichter als ein Diesel, sie haben fast so hohe Dremomente wie ihre Dieselverwandten, können niedrigtourig gefahren werden, und haben damit nur einen geringfügig höheren Verbrauch, von mir geschätzt zwischen 10 – 20 %.
    Würden die Diesel nicht steuerlich begünstigt, so bestände kein Grund, weiter auf Dieseltechnologie zu setzen. ( Von LKW’s mal abgesehen)
    Was jetzt die Akkutechnik angeht, da sind wir mit der Lithiumtechnologie in einer Sackgasse. Wenn in einem Stau einmal so ein Akku anfängt zu brennen, wer soll den löschen ?

  17. Nun, politisch ist zZ gerade mal so in, den Elektro zu hypen und den Diesel zu verteufeln.

    Eine ADAC-Studie zu Mittelklassewagen, die für Otto Normalverbraucher, mit Fahrleistung von 15.000 km/a
    und Lebensdauer von 15 Jahren kommt, wenn man alle “Fakten” eines Autolebens berücksichtigt und nicht nur den fahrtechnischen Energieverbrauch, bzgl Klima- und Öko”freundlichkeit” zu folgendem Ranking:

    1. Erdgas 🙂 … 2&3! Elektro ~ Diesel 😉 … 4. Benziner 🙁 also letzter

    • Die Studie ist –> hier.

      Enthalten sind dort zwar Fahrzeuge, die mit Wasserstoff aus EE gefahren werden.

      Aber nicht solche mit einem Verbrennungsmotor für Methan aus EE. Ich vermute, dass letztere – allemal als Mildhybrid ohne LiIonenbatterien – sich an die Spitze setzen würden und vor allem den geringsten Infrastrukturaufwand bedingen würden.

      Da würde ich auch gern mal eine Einordnung von Aluminium-Luft-Wegwerfbatterien sehen, denn auch Aluminium kann ja mit Strom aus EE erzeugt werden.

  18. Michael Khan
    08.11.2019, 18:37 Uhr

    Ich weiß nicht, wie in der Studie in der Graphik “Klimabilanz der gängigsten Antriebe” das “Well-to-Tank” ermittelt wurde. Offensichtlich wird genau dadurch die Säule für Benziner deutlich höher als für Diesel.

    Nun ist aber allgemein bekannt, dass in Raffinerien die Erzeugungsstränge ineinander greifen: Benzin ist genauso ein Nebenprodukt von Diesel, wie Diesel von Benzin (und allen anderen Endprodukten der Raffinierung). Wie das auseinanderdividieren?

    Ich halte daher die Bewertung dieses “Well-to-Tank” für sehr hinterfragungswürdig – und für ein Einfallstor für manipulierte Darstellungen nach dem Motto: “Der Wunsch ist Vater des Gedankens” (bzw. des Ergebnisses).

    Diesel ist schon immer das Auto der VIELFAHRER gewesen, die höhere Anschaffungskosten aufgrund des Wissens um geringere Unterhaltskosten in Kauf nahmen – und nehmen.

    Die angeblich “Umweltfreundlichkeit” (die, wie wir heute wissen, schon völlig unbegründet ist allein angesichts der NOx-Problematik) war schon immer nur ein Sanftes Ruhekissen für Leute, die sich höhere Konsumenten-Kredite leisten können – und dazu ein Ökomäntelchen in den Wind halten. Kurz: vor allem für “Grüne” und Akademiker.

    Kürzer gesagt:

    Ein Diesel-Vielfahrer ist sowieso um Einiges deutlich stärker umweltschädlich unterwegs als ein Benziner-Wenigfahrer – und das Vielfahren mit Diesel wird dazu sogar noch steuerlich begünstigt.

    So lang noch solche offensichtlichen Beurteilungsmängel (oder Unsicherheiten) wie in der Studie ihre Kreise ziehen kann kaum eine objektiven Bilanz für jeglich Art der Energiespeicherung erwartet werden.

    Übrigens halte ich Luft-Batterien für einen Fortschritt, denn aus einer ganz einfachen Überlegung lässt sich deren Vorteil ableiten:

    Genauso wie bei Verbrennungsmotoren muss ein Teil der Energie nicht dauernd mitgeschleppt werden, nämlich der Teil der Energie, der aus der Umgebungsluft kommt, also der Bindungsenergie des Sauerstoffs.

    Eine “klassische” abgeschlossene Batterie schleppt alle für den Energieumsatz relevanten Stoffe immer mit sich. (und sogar dann noch, wenn sie leer ist).

  19. Die Gegenüberstellung von Benzin- und Dieselmotoren hat mit dem Thema nichts zu tun. Relevanter ist der Vergleich zwischen Lithium-Ionen-Akkus und Aluminium-Luft-Wegwerfbatterien für den automobilen Einsatz in rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen.

    Ich gebe mal für die Abschätzung einen Anwendungsfall vor, nämlich ein Auto von der Größe des Volkswagen ID.3. Mit dem größten angebotenen Lithium-Ionen-Akku mit einer Speicherkazität von 77 kWh hat der eine nominelle Reichweite von 550 km. Für den energetischen Aufwand zur Herstellung der Batterie habe ich Zahlen von 100-180 kWh Energieaufwand pro kWh Speicherkapazität gefunden. Für den genannten Akku fällt bei der Herstellung also ein Energieaufwand von 7.7 – 13.9 MWh an. Ich vermute allerdings, diese Zahl gilt nur für die Herstellung, nicht für die Gewinnung der erforderlichen Rohstoffe. Hinzu kommen für eine Fahrtstrecke von 100,000 km noch 14 MWh elektrischer Energie zum Aufladen. Also insgesamt 22 – 28 MWh.

    Stellen wir dem mal ein Auto mit einer Alu-Luft-Batterie entgegen. Angenommen, die Batterie soll 2500 km Reichweite gewährleisten. Die Kapazität müsste demnach bei 350 kWh liegen. Die Aluminium-Luft-Batterie hat heute schon eine Energiedichte von 1.3 kWh pro kg. Das heißt, die Batterie würde 270 kg wiegen. Sie müsste nach der Entladung komplett wiederverwertet, also in Reinaluminium umgewandelt werden. Zahlen für den dafür notwendigen Energieaufwand habe ich nicht gefunden, es wurde aber eine energetische Effizienz von 13-20% genannt. D.h., man müsste 5-8 mal so viel Energie hinein stecken wie die Kapazität. Alle 2500 km 1.8 – 2.7 MWh. Hochgerechnet auf 100000 km wären das 70-107 MWh.

    Das ist deutlich mehr Energieaufwand für Batterieproduktion und Fahrzeugbetrieb als bei Lithium-Ionen-Akkus. Etwa ein Faktor von 4.

    Dabei muss allerdings berücksichtigt werden, dass die Aluminium-Luft-Batterien keine weiteren Rohstoffe brauchen, schon gar nicht seltene oder problematische.

  20. M.Khan,
    Ihre Zahlen bezüglich der Energiedichte/kg sind ernüchternd.
    noch mal für die Mitleser:
    1 kg Benzin hat 12 kWh Energiedichte pro kg (nutzbar 1/3 = 4 kWh)
    1 kg Alu-Luft-Akku 1,3 kWh
    1 kg Li-Ionen-Akku 0,4 kWh

    Darum ist es energetisch gesehen eine Sackgasse auf Elektroautos mit Akku zu setzen.

Schreibe einen Kommentar