22.04.2020 - 11:00

Studie: Leichtbau bei E-Autos kein Vorteil

bmw-carbon-symbolbild

Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor bringt Leichtbau bei Elektrofahrzeugen hinsichtlich der Gesamtenergie und Gesamtemissionen keinen Vorteil gegenüber Stahl. Das ist das Ergebnis eines Forschungsprojekts von Manuel Schweizer, Studierender der Technischen Hochschule Ingolstadt (THI).

In der eCommunity gibt es seit Jahren Diskussionen darüber, wie sinnvoll (teure) Leichtbaumaßnahmen bei Elektroautos sind. Leichtere Autos verbrauchen weniger Energie, das ist klar. Aber schwerere Autos haben bei gleicher Geschwindigkeit eine höhere kinetische Energie – und können somit beim Rekuperieren mehr Energie zurückgewinnen. Was also ist „effizienter“?

Für die Studie hat Schweizer die Auswirkungen von Leichtbaumaßnahmen bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Elektrofahrzeugen im Hinblick auf Ressourceneffizienz und Emissionen mit dem Ziel untersucht, den optimalen Materialmix für beide Fahrzeugarten zu ermitteln. Dafür hat Schweizer jeweils ein Fahrzeug für jeden Antrieb aus der unteren Mittelklasse und der Oberklasse modelliert. Die vergleichenden Berechnungen ergaben, dass die Leichtbauvariante über den gesamten Lebenszyklus sowohl mehr Energie benötigt als auch mehr Emissionen ausstößt wie Stahlbauweisen der gleichen Fahrzeugklasse.

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Das zentrale Ergebnis: Ein negativer Einfluss des zusätzlichen Gewichts tritt dabei nicht in dem Maße auf, wie es bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor der Fall ist, da der Elektromotor neben seinem höheren Wirkungsgrad auch die Möglichkeit der Energierückgewinnung beim Bremsen besitzt. Eine „ressourceneffiziente Werkstoffwahl“ war ein deutlich größerer Hebel, die Gesamtemissionen zu senken als der Leichtbau.

In Zahlen ausgedrückt: Bei dem Modell der unteren Mittelklasse konnte über die Werkstoffe ein Betrag von neun bis 13 Prozent der Emissionen einsparen, bei der Oberklasse 19 bis 24 Prozent – vor allem bei der Batterieherstellung. Durch diese Energie- und Emissionseinsparungen, so Schweizer in einer Mitteilung der Hochschule, könnte mehr Batteriekapazität hergestellt und somit die Reichweite von Elektrofahrzeugen erhöht werden.‘
thi.de

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14 Kommentare zu “Studie: Leichtbau bei E-Autos kein Vorteil

  1. B.L.

    Die Überschrift ist unvollständig. Es müsste lauten „… hinsichtlich Emmisionen“. Denn schwerere Autos haben einen Nachteil bei den Fahreigenschaften. Man muss also schon abwägen welche Zielgruppe man mit dem Auto ansprechen möchte. 😉

  2. N. Hübner

    Auch ein Elektroauto ist kein perpetuum mobile! Die Überschrift ist deshalb etwas irreführend. Im Text relativiert sich das etwas. Wegen der diversen Wandler- und sonstigen Verluste bringt Rekuperieren nicht die volle Energie zurück die zuvor z.B. durch Beschleunigung oder Bergauffahrt verbraucht wurde. Leichtbau lohnt sich also auch beim Elektroauto. Für Leichtbau braucht es nicht unbedingt einen Materialwechsel, den kann man auch durch Einsatz von hochfestem Stahl und entsprechende Stahlquerschnittsprofile erreichen.

  3. D-Tric

    Das Argument, ein schweres Auto könne mehr Energie beim Rekuperieren zurückgewinnen kann doch nicht stimmen. Es kann ja nur die Energie zurück gewonnen werden, die man vorher beim Beschleunigen reingesteckt hat. Und auch davon nur ein Teil. Ein schweres Auto muss also zwangsläufig immer auch mehr verbrauchen (Stichwort Rollwiderstand). Was ich aber nachvollziehen kann ist, dass der Nachteil des höheren Gewichts einfach nicht so groß ist, dass er den Aufwand eines extremen Leichtbaus rechtfertigt. Der BMW i3 zeigt zwar was möglich ist. Aber zu einem saftigen Preis.

    • Ingeniör

      Ein wirklich sehr interessanter Ansatz der Denkweise, die Emissionen von Herstellung und Verbauch gemeinsam zu betrachten um das Thema Leichtbau Gesamtheitlich zu bewerten. Eine wirklich sehr gute Idee!

      Jedoch halte ich das Argument des E-Maschinen Wirkungsgrad als Grund für den geringeren Einfluss von Leichtbau für falsch. Gerade weil ein elektrifiziertes Fahrzeug durch seine E-Maschine einen höheren Wirkungsgrad hat, ist dieses erheblich stärker abhängig von den äußeren Fahrwiderständen. Das bedeutet jede Änderung des Gewichts, Aerodynamik oder Rollwiderstandsänderung wirkt sich im Verhältnis zum Antrieb mit Verbrennungsmotor wesentlich stärker aus.

      Kann man die Arbeit bereits vollständig einsehen? Ich frage mich wie gesamtheitlich die Betrachtung ist (Cradle to Grave?) Wie wurde das Fahrzeug modelliert, usw.?

  4. NA

    Nicht das sich Herr Dudenhöfer mit seiner damaligen Studie noch bestätigt fühlt…
    Gutes Clickbait mit dem Titel, aber auch diese Facharbeit wird die Gesetze der Physik nicht aushebeln können. Über das verwendete Material lässt sich streiten und freilich, hochfeste warmumgeformte Stähle sind in bestimmten Applikationen leichter als Alu (siehe Stoßdämpfer). Aber auch dann sprechen wir von Leichtbaumaßnahmen.

  5. prosimalys

    Aber ganz sicher ist: Dort, wo ich kostenarm Werkstoff einsparen kann (Rotorwelle, Getrieberäder, Differential, Radnaben, Fahrwerkbauteile) da kann Leichtbau und CO₂-Reduzierung (in der Herstellung) gleichlaufend erzielt werden.

  6. E-Pionnier Au Maroc

    Seltsam, dass bei Formel E etc. auf Leichtbau geachtet wird. Auch das TWIKE verbraucht mit einem Gewicht von kleiner 500kg nur 4 – 7 kWh/100km. Scheint neben cw Wert doch was dran zu sein…

    • HAF

      Da darf man aber auch keine Äpfel mit Birnen (oder Sonderfahrzeuge mit normalen Kfz) vergleichen.
      Bei der Formel E spielt jedes Kilo bei der Beschleunigung eine Rolle, bei einem Alltagsauto eher nicht so wichtig. Auch bei Kurvenfahrten mit hohen Geschwindigkeiten ist mehr Gewicht immer schlechter.
      Der Twike ist mit seiner windschnittigen Form und den 3 dünnen Reifen nicht mit einem normalen Auto vergleichbar (Platz, Komfort, Schallschutz, Crashtest?!?)
      Die Frage ist ja immer: Was bringt mir eine Gewichtseinsparung und was kostet das? Der I3 würde ohne den ganzen Carbonkram vermutlich 2kWh auf 100km mehr verbrauchen, dafür aber auch gefühlt 10.000€ günstiger sein.
      Bestes Beispiel bleibt immer noch Tesla – weit vom Leichtbau entfernt, dennoch mit die effizientesten e-Fahrzeuge ihrer jeweiligen Klasse….

      • Alexander

        Tesla betreibt sehr wohl Leichtbau, aber eben intelligent und wirtschaftlich. Das Model 3 wiegt mit der großen Batterie (75/80kWh, ca. 470kg ) ca 1.840 kg. Verbrenner der gleichen Größe und Leistungsklasse von unseren Premiumherstellern wiegen nahezu das gleiche.

        Die Arbeit würde ich gerne mal sehen. Aus der Zusammenfassung ergeben sich jedenfalls einige Fragestellungen.

        „… Prozent der Emissionen einsparen, bei der Oberklasse 19 bis 24 Prozent – vor allem bei der Batterieherstellung …“ seltsame Formulierung
        Soll das jetzt heißen dass man bei schweren Fahrzeugen (die physikalisch eine größere Batterie für die gleiche Reichweite benötigen!) bei der Batterieherstellung Emissionen einspart???

  7. Peter Wulf

    Das Thema Leichtbau ist meines Erachtens 2.rangig.
    Beispiel was nützt die teure aufwendige Karbon
    Konstruktion des BMW I3 wenn das Fahrzeug einen windwiderstand eines Schrankes hat?
    Zur Zeit der Ölkriese on den 80er sollten alles Autos möglichst windschlüpfrich mit kleinem Cw wert sein.
    Heute ist es oft das Gegenteil all die kantigen SUV undPrmiumfahreuge dienen zum PROTZEN sind sehr schwer und würden ohne Dieselantrieb wie der 7 eB
    BMW etc 15 Liter in der Stadt auf autobahnen noch mehr verbrauchen. MEIN Tesla model S 70D 2.4to hat bei 2 Urlaubsfahrten im westl. europäischen Auslsnd onje 5000km im sept/Okt 2018 und 2019 mit den dortigen Geschwindigkeitsregeln im Schnitt 18,5kwh auf 100km verbraucht. Kaum ein anderes kleineres E Auto hat diese geringen Verbrauchswerte. Audi etron ,usw. liegen weot darüber. Sie haben vielzugrossen Luftwiederstand .auch die asiatische und europäische Konkurenz ist nicht besser.

  8. HBCHM

    Autsch.
    „Keine Vorteile von Leichtbau gegenüber Stahl“ ist das gleiche wie „Nachts ist es kälter als draußen“.

    Denn „Leichtbau“ != „Leichtbaumaterialien“.

    Schließlich werden auch in der Entwicklung von Fahrzeugkarosserien eine ganze Reihe an Leichtbaumaßnahmen umgesetzt.

    Hier entsteht ganz schnell der Eindruck, dass eine geringere Masse bei EVs keinen energetischen Vorteil in der Gesamtbilanz mit sich bringen würde, was allein schon aus physikalischen Gründen völliger Unsinn ist.

  9. HBCHM

    *Leichtbaumaßnahmen mit Stahl umgesetzt.

  10. Bartholomäus Steiner

    Gruß an den Kommilitonen (unbekannterweise)! Sehr interessante Arbeit, das müsste sich mal der eine Prof von uns anschauen, der so gegen BEVs gewettert hat und damit in den Medien war. Für ihn ist Leichtbau der heilige Gral.
    Zu den Kritiken: Die Formulierung ist zwar unglücklich gewählt, aber unterm Strich meint er „Mehrgewicht ist bei Elektroautos nicht so schlimm wie bei Verbrennern.“

  11. Robert

    Hi, meiner Meinung sollte man vor allem, Masse und Grösse klein halten. Das bedeutet: auf der Strasse weniger Platz zu beanspruchen, weniger Gummi Abrieb, weniger Luftgeräusche.
    Ein E-Bike stoßt bergauf auf seine maximale Grenzen, ohne mithilfe ist bald Endstation.
    Zurzeit ist halt nicht mehr drin, in dem E-Antrieb.

    Weder Kohlendioxid noch Stickstoff, sondern Gummi Gestank merkt man wirklich und das wird mehr!!!

    LG Robert

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Gefunden bei electrive.net
https://www.electrive.net/2020/04/22/studie-leichtbau-bei-e-autos-kein-vorteil/
22.04.2020 11:48