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TU Berlin

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Energetische Betrachtung von Nebenverbrauchern in leichten und mittelschweren Nutzfahrzeugen

Durch die zunehmende Urbanisierung entsteht eine gesteigerte Nachfrage nach motorisiertem Individualverkehr (MIV), die die lokal problematische Umweltverschmutzung durch Feinstaub und Lärm weiter verschärft. Um der Luftverschmutzung entgegenzuwirken, gibt es Anzeichen bzw. konkrete Maßnahmen, dass Städte den luftschadstoffemittierenden Verkehr deutlich beschränken werden. So gibt es mittlerweile in 53 deutschen Innenstädten emissionsbedingte Einfahrverbote, sog. Umweltzonen. Prognosen gehen davon aus, dass bis 2030 sowohl der Personentransport als auch der Güterverkehr um 27% respektive 57% gegenüber dem Stand von 2010 steigen werden. Speziell zur Verbesserungen der Situation in Ballungsgebieten sollen im Jahr 2030 nur noch 50% aller Fahrzeuge in urbanen Räumen mit konventionellem Antriebsstrang ausgerüstet sein. Die Elektromobilität kann hier einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Luftqualität und Geräuschbelastung leisten.

Elektrische Fahrantriebe zeichnen sich durch eine hohe Effizienz gegenüber konventionellen Antrieben aus. Der sehr gute Wirkungsgrad eines Elektromotors sowie das Wegfallen von Verlusten und Massenträgheiten des klassischen Antriebsstrangs führen zu einem hohen Antriebsstrang- Gesamtwirkungsgrad. Die im Vergleich zu flüssigen Kraftstoffen geringere spezifische Energie einer Batterie hat jedoch eine niedrigere Reichweite zur Folge. Damit, trotz geringer Energiedichten, hinreichende Reichweiten möglich sind, werden in Elektrofahrzeugen (E-Fahrzeugen) teilweise schwere Batteriepakete verbaut, deren Gewicht sich wiederum direkt auf den Energiebedarf auswirkt. Durch die geringen Energiemengen, die in einem E-Fahrzeug mitgeführt werden können, steigt der Einfluss der Nebenverbraucher auf die Reichweite. Zum Beispiel reduziert eine eingeschaltete Klimaanlage die Reichweite eines elektrischen Personenkraftwagens (Pkws) um 20 bis 30%. Elektrische Heizsysteme können die Reichweite sogar um 30 bis 50% verringern. Neben ihrem umweltfreundlichen Image zeichnen sich Elektrofahrzeuge vor allem durch die hohen Anschaffungskosten aus. 80% der Mehrkosten eines batterieelektrischen Antriebsstrangs sind dabei der Batterie zuzuschreiben. Gelingt es die hohen Anschaffungskosten zu verringern, kann sich zudem ein wirtschaftlicher Vorteil ergeben, der vor allem für den Wirtschaftsverkehr interessant ist. Mit einem Modell, das den tatsächlichen Energiebedarf einer Route ermittelt, können Rückschlüsse auf die erforderliche Batteriegröße gezogen werden. Dieser Energiebedarf setzt sich aus dem Fahrenergiebedarf und dem Energiebedarf der Nebenverbraucher zusammen. Die vorliegende Arbeit widmet sich dem Energiebedarf des Nebenverbrauchers Ladebordwand. Gerade bei Fahrzeugen im (städtischen) Verteilerverkehr, für die sich eine Elektrifizierung besonders anbietet, sind Ladebordwände ein weitverbreitetes Ausstattungsmerkmal. Es zeigt sich, dass der Energiebedarf einer Ladebordwand im Verhältnis zum Fahrenergiebedarf sehr gering ist und dass zukünftig andere, energieintensivere Nebenverbraucher wie Kühlaggregate untersucht werden sollten.

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