Der elektrische Antrieb ist optimal für Maschinen aller Art. Er lässt sich einfach regeln und automatisieren. Wenn die Maschinen an das Stromnetz angeschlossen sind, ist die Stromversorgung einfach. Probleme gibt es beim Antrieb beweglicher Maschinen, die ihre elektrische Energie als Batterien oder Akkus mitführen müssen. Akkus sind reversible Batterien, die wieder aufgeladen werden können. Für beide Typen wird im Folgenden die Bezeichnung “Batterie” gewählt. Die physikalischen und chemischen Grundlagen der Stromspeicherung bedingen schwere und teure Batterien.
Batterien haben eine geringe Energiedichte. Eine Energiedichte von 0,3 Kilowattstunden (kWh) je Kilogramm Masse ist günstig. 1 Kilogramm Benzin liefert dagegen 10 kWh Verbrennungsenergie, die in 3 kWh Antriebsenergie umgewandelt wird. Benzin hat eine 10 bis 30-mal höhere Energiedichte als Batterien. Kann man die Energiedichte von Batterien noch erhöhen? Dies ist kaum möglich. Warum?
Die Grundlagen von Batteriestrom
In einer Batterie werden von Metallatomen ein oder zwei elektrische Ladungsträger, Elektronen (e), freigesetzt. Beschleunigt mit der Spannung von einem Volt (V), haben sie die Energie 1 Elektronenvolt (eV). Ein winziger Betrag. Für eine Kilowattstunde müssen 22,5 x 1024 eV (22,5 Quadrillionen) fließen. Als Donator-Metall wird dafür 37 Mal die relative Atommasse in Gramm benötigt. Am Beispiel einer Zinkbatterie erklärt: Zink hat die Atommasse 65. Für eine kWh wäre der Zinkbedarf 2,4 Kilogramm. Da Zink 2 Elektronen freisetzen kann, wird der Zinkbedarf auf 1,2 Kilogramm reduziert. Durch Erhöhen der Batteriespannung auf mögliche 3 Volt sinkt der Zinkbedarf auf 0,4 Kilogramm.
Was die Batterien so schwer macht, ist die notwendige Metallmenge zur Lieferung der Elektronen. Hinzu kommen ein Elektrolyt, die Anode zur Aufnahme der Elektronen, die elektrischen Schaltungen und die Hülle. Batterien mit Massen unter 3 Kilogramm pro kWh sind bis heute kaum denkbar.
Unwirtschaftliche Fertigung
Auch die Fertigung von Batterien ist enorm aufwendig. Um hohe Leistungen zu erreichen, muss ein großflächiger Kontakt zwischen Metall und Elektrolyt bestehen. Dies gelingt nur mit Metallfolien und dünnen Beschichtungen. Weiter müssen einzelne Batteriepakete zur Erhöhung der Spannung in Reihe und zur Leistungssteigerung parallel geschaltet werden. Mit weitgehender Automatisierung können heute Fertigungskosten von 130 Euro pro kWh erreicht werden. Wesentliche weitere Kostensenkungen sind jedoch nicht in Sicht; steigende Metallpreise für spezielle Legierungen dürften eher zum Gegenteil führen.
Kosten und große Massen begrenzen den Einsatz von Batterien und Akkus auf geringe Leistungen und kurze Betriebszeiten. Werkzeuge, wie Bohrer und Sägen, sowie Gartengeräte werden damit erfolgreich betrieben. Grenzwertig wird es beim PKW. Mit einem über 200 Kilogramm schweren und 10.000 Euro teuren Akku kann man 400 Kilometer fahren.
Teure und verlustreiche Speicher
Ein Lastwagen müsste statt 1.000 Liter Diesel also 10 Tonnen Akkus mitführen. Damit wird die Ladungskapazität halbiert. Ein Langstreckenflugzeug müsste mehr Akkus laden als die Masse von Treibstoff und Ladung zusammen. Die Folge: Das Flugzeug wäre nicht mehr flugfähig.
Es ist ein Irrtum von „Experten“, über die in den Medien immer wieder berichtet wird, dass die Akkus in Zukunft viel billiger und leichter würden, womit dann angeblich das Problem der Speicherung elektrischer Energie gelöst wäre, die für die “Energiewende” im Namen der “Weltklimarettung” gebraucht wird. Das ist ein irrealer Wunschtraum. Die Speicherung elektrischer Energie bleibt teuer und schadet der Umwelt weit mehr als Kohlekraftwerke – sei es die Speicherung in Akkus, Pumpspeicherwerken oder als Wasserstoff. Die Wasserstoffspeicherung ist sogar die bei Weitem schlechteste Lösung: Von der eingesetzten Energie gehen bis zur Wiederverstromung in Gaskraftwerken 80 Prozent verloren. Die anderen genannten Speicher verlieren hingegen „nur“ 20 bis 30 Prozent.
12 Antworten
Die Akku betriebenen Geräte im Haushalt und sonstige Kleingeräte nerven unendlich.
Laufend ist man beschäftigt mit dem Aufladen. Auf Vorrat aufladen ist auch nicht sinnvoll weil dann die Selbstentladung erbarmungslos zuschlägt. Die Ausfallrate bei den Akkus ist auch nicht so ohne. Laufend muss man prüfen ob noch genug Leistung da ist. Besonders wenn mehrere Akkus in einem Gerät sind, da bestimmt der schlechteste Akku die Betriebszeit.
Wenn ein Akku 40% nach dem Aufladen anzeigt dann ist nur noch wegwerfen sinnvoll.
Jetzt gibt es ja wenigstens Ladegeräte wo jeder Akku seine eigene Ladestation in einem Gerät hat.
Ist der Akku neu ist die Freude groß, wird er alt geht der Frust los. Das Problem mit den Akkus ist aus meiner Sicht die kurze Lebendauer. Die meisten Akkus gehen nach 500 bis 800 Ladezyklen in die Knie und bringen meist nur noch 30 – 40 %. Das reicht gerade mal für 10 Minuten Betrieb eines Gerätes. Schön wird es dann, wenn der Akku fest verbaut ist und man das Radio oder den Staubsauger mit entsorgen darf. Toll für die Nachhaltigkeit!
Bei den 1,2 V Akkus gehen einige schon nach ca. 20 Ladungen in die Knie.
Ich habe mal 6 Blocks parallel zu jeweils 4 Akkus in Reihe geschaltet zur Versorgung eines Funkgerätes. Überwachung. Nach einer Woche schaltete das Funkgerät aus. Dann habe ich mal alle einzeln durch gemessen. 3-4 waren auf 0 % 3 -4 auf ca. 80-70% der Rest lag in der Mitte. Also musste ich alle einzeln laden da es für den Block kein Ladegerät gibt. Als ich nachkaufen musste bin ich auf 12 V Akkus mit Wandler umgestiegen. Ist genau so teuer. Ist auch nicht das Wahre. Lädt sich aber besser auf.
Ach ihr lieben Unken, das ist doch alles kein Problem!
Bald wachsen die auf den Bäumen.
Glaubt an UnsereWissenschaft !!
..aus Akropolis oder war’s Atlantis? Na jedenfalls irgendwas mit Tele wars…
Sensation: Schweizer Wissenschaftler knacken ein Geheimnis der künstlichen Photosynthese
Mit einem neuartigen Molekül, das vier Ladungen speichern kann, kommen Forscher der Entwicklung CO2-neutraler Solartreibstoffe einen Schritt näher.
Das von den Basler Chemikern konstruierte Molekül besteht aus fünf miteinander verknüpften Teilen mit spezifischen Funktionen. In der Mitte befindet sich ein Baustein, der Sonnenlicht einfängt und den Elektronentransfer startet.
os-osä-oga
(=oder so oder so ähnlich oder ganz anders bliblablub)
[Sind eigentlich diese pizoelektrischen Zebrastreifen aus Afrika noch im Rennen, oder deren Fernseher?]
..wo sind eigenlich diese Yps/knoffhoff Apfel-Batterien in der elektrochemischen Spannungsreihe angesiedelt, bei Wikipedia habe ich dazu nichts gefunden? Zink hat ja nur −0,762 V und Lithium nur −3,040 V. One Appel a day keepsthe doctor away…ohsolemio 😉
Das wächst in Symbiose mit Spagettibäumen.
Aber jetzt im Ernst: Elektroanrieb hat natürlich sinnvolle Nischenanwendungen. Elektro-Rollstühle zum Bleistift sind ein Segen für die Betroffenen.
Für viele stationäre Fälle sind Akkus bzw. Batterien aber sinnvoller als eine Anschlussschnur-
Lieber Daniel Matissek,
ganz kurz.
Wollte Dir eine Spende in Form eines Geldbetrages für die wertvolle
journalistische Arbeit zukommen lassen.
Keinesfalls werde ich das über mein Konto als Überweisung laufen lassen.
Bin älterer Bargeldzahler und ich denke, wenn ich ein Postfach habe
und den Geldbetrag entweder als Einschreiben oder als Wertbrief
aufgehe, wäre es für beide Teile anonym.
Deine im Impressum angegebene Telefon-Nr. ist nicht stimmig.
Wie sieht es mit der Impressum-Angabe dto. des Postfaches aus?
Ist diese Postfachadresse noch vakant?
Empfehlung, lasse Dir mögl. Spenden als Brief bitte nicht entgehen, denn viele haben Angst ihr Konto ggfls. zu verlieren !!!
Liebe Grüße
Charly
Hallo Charly, danke für den Hinweis. Vielen Dank für Unterstützungsbereitschaft, Ansage kann jede Spende gut gebrauchen. Die Postfachadresse im Impressum (Postfach 1403, Kaiserslautern) ist korrekt. Die Handy-Nummer ist derzeit inaktiv, da folgt bald eine andere. Beste Grüße
An den Grunddaten von Chemie und Physik kommt man halt nicht vorbei.
Und SciFi bleibt SciFi.
Es gibt eine ganz einfache Regel. Wenn etwas unwahr ist, wird es zu 99 Prozent veroeffentlicht.
Wenn es war waere, wuerde man es nicht veroeffentlichen sondern auf einmal ein funktionsfaehiges Produkt auf den Markt bringen und nicht Zukunftsvisionen erzaehlen, die nie kommen. Es ist sehr einfach zu durchschauen, nur begreift es die Masse an Menschen sehr oft nicht.
Somit, nur was ein Whistlblower selber herausfindet, auch hier muss man aufpassen, dann ist die Chance, dass es war ist, ungemein groesser. Man sah es am Pizza Gate Skandal um die Clinton Foundation. Wenn Leute ploetzlich versterben, ist man auf der richtigen Spur !
Der Fahrradakku meiner Tochter explodierte auf der Terrasse; glücklicherweise war meine Familie zuhause: Während ich kurze Stöße aus dem Feuerlöscher abgab, rief meine Frau die Feuerwehr, die dann das weitere Löschen übernahm. So konnte das Abfackeln des Hauses verhindert werden…
Sehr gut beschrieben. Anhand dieser Relationen zwischen flüssigen Energieträger und Akku sieht man den Schwachsinn. Bezugnehmend kommt ja noch ein anderes Problem hinzu: Eine Alkalizelle könnte man bis Null ausbeuten, durch Regelelektronik könnte man eine 9V Zellen bis 3V nutzen, wenn man nur 3V braucht. Das heißt, man hat 6V Ausbeute. Bei modernen Lithiumzellen ist es anders. Eine 3,7V LiPo-Zellen darf nur bis 2,9..3V genutzt werden, weil darunter ein Zersetzungsprozess einsetzt. (kalte Selbstzerstörung) Darum benötigt man für jede Zelle eine Überwachung (auch beim Laden max. 4,2V) Dieser teure Schwachsinn ermöglicht bei einer 3,7V-Zelle nur eine Nutzung von ~0,7V – dann muss geladen werden. Parallel darf man an die Gewinnung von Lithium gar nicht erst denken, auch der Verarbeitungsprozess für Lithium-Zellen ist unnatürlich. Hier gewinnen nur die Industrie.
Der einzige Vorteil- wie ich selbst tausendmal erlebte, ist die stabile Lagerung im Gerät – also kaum Selbstentladung. Ich habe ein Geräteakku 12,6V – der war nach fast einem Jahr noch 99% voll leistungsfähig. Doch damit hat es sich.
Denn weitere Probleme, wie Selbstentzündung kommen noch hinzu, keine Stoßfestigkeit und Temperatur beim Laden max. 70° – ansonsten schmilzt das Ding durch den Tisch.
Ich weiß nicht was die Zukunft bringt, es wird ja ständig geforscht.
Doch dieser Mist mit den Lithiumakkus oder LiFePo ist nicht das Wahre.
Merke:
Wenn in DSchland endlich alle zur E-Mobilität gezwungen wurden, werden Akkus verboten !