08 Energieträger & -transfer

Question 1

Was sind Primärenergieträger?

Answer 1

Natürliche, noch nicht weiterverarbeitete Energiequellen wie Erdöl, Erdgas, Kohle, Sonne, Wind, Wasser und Biomasse.

Question 2

Was sind Sekundärenergieträger?

Answer 2

Aus Primärenergieträgern gewandelte Energieträger wie Benzin, Diesel, Strom, Wasserstoff und Biokraftstoffe.

Question 3

Warum wird in der Automobilindustrie ein Mix aus Sekundärenergieträgern verwendet?

Answer 3

Er ermöglicht eine flexiblere und effizientere Nutzung der ursprünglich gewonnenen Energie.

Question 4

Was beschreibt der Well-to-Tank-Wirkungsgrad?

Answer 4

Die Effizienz der gesamten Kette von der Gewinnung des Primärenergieträgers bis zum fertigen Sekundärenergieträger.

Question 5

Wie erfolgt der Energietransfer typischerweise?

Answer 5

Über Massetransfer, z. B. durch Pipelines oder Stromleitungen, wobei Verluste auftreten.

Question 6

Welche Hauptgruppen von Wasserstoffspeichern gibt es?

Answer 6

• Druckspeicher (CGH2)
• Kryospeicher (LH2)
• Metallhydridspeicher
• LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier)

Question 7

Was sind die Vorteile von Wasserstoff-Druckspeichern?

Answer 7

Hohe Energiedichte, weit verbreitet bei 700 bar, robust und erprobt.

Question 8

Wie wird flüssiger Wasserstoff gespeichert?

Answer 8

In vakuumisolierten Tanks bei -253°C.

Question 9

Welche Verfahren zur Wasserstofferzeugung gibt es?

Answer 9

• Elektrolyse
• Dampfreformierung
• Vergasung
• Biologische Prozesse
• Thermische Prozesse (Cracking)

Question 10

Wie funktioniert die Elektrolyse zur Wasserstofferzeugung?

Answer 10

Elektrischer Strom spaltet Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Es gibt die alkalische Elektrolyse und die PEM-Elektrolyse.

Question 11

Was ist der Hauptnachteil der Dampfreformierung?

Answer 11

Hohe CO₂-Emissionen trotz hoher Effizienz.

Question 12

Welche Rolle spielt LOHC als Energieträger?

Answer 12

Es ermöglicht die sichere Speicherung und den Transport von Wasserstoff in flüssiger Form.

Question 13

Wie wird Wasserstoff aus LOHC freigesetzt?

Answer 13

Durch Dehydrierung bei Temperaturen von 50 bis 520°C.

Question 14

Welche Transportmethoden gibt es für Wasserstoff?

Answer 14

• Lkw (CGH2-Tube-Trailer, LH2-Trailer)
• Zug
• Schiff
• Pipeline

Question 15

Was ist der Vorteil von LH2-Trailern?

Answer 15

Hohe Transportkapazität für lange Strecken.

Question 16

Wie erfolgt das Tanken von Wasserstoff?

Answer 16

Durch Druckdifferenz zwischen HRS-Tank und Fahrzeugtank, kontrolliert über Protokolle und Temperaturmanagement.

Question 17

Welche Temperatur wird bei der Wasserstoff-Betankung typischerweise eingehalten?

Answer 17

Der Wasserstoff wird auf -20 bis -40°C vorkühlt, um die Tanktemperatur unter 85°C zu halten.

Question 18

Wie funktioniert die Ammoniaksynthese als Wasserstoffspeicher?

Answer 18

Ammoniak wird aus Wasserstoff und Stickstoff bei 300 bar und 450°C hergestellt.

Question 19

Wie wird Wasserstoff aus Ammoniak zurückgewonnen?

Answer 19

Durch Ammoniakspaltung bei 600°C.

Question 20

Welche Vorteile bietet das konduktive Laden von Elektrofahrzeugen?

Answer 20

Hohe Effizienz (bis zu 99 %), kostengünstige Infrastruktur, weit verbreitete Technik.

Question 21

Wie funktioniert das induktive Laden?

Answer 21

Energieübertragung über Magnetfelder, kabellos, Effizienz bis 93 %.

Question 22

Welche Ladearten nach IEC 61851-1 gibt es?

Answer 22

• Mode 1: Haushaltssteckdose (nicht empfohlen)
• Mode 2: Haushaltssteckdose mit IC-CPD
• Mode 3: AC-Ladestation
• Mode 4: DC-Schnellladen

Question 23

Was ist der Unterschied zwischen AC- und DC-Laden?

Answer 23

Beim AC-Laden erfolgt die Umwandlung im Fahrzeug, beim DC-Laden bereits in der Ladestation, wodurch höhere Ladeleistungen möglich sind.

Question 24

Welche Steckertypen sind in der EU verbreitet?

Answer 24

• Typ 2 (Mennekes) für AC-Laden
• CCS (Combined Charging System) für AC und DC

Question 25

Wie wird die maximale Ladeleistung über PWM signalisiert?

Answer 25

Durch die Pulsweitenmodulation, die den maximalen Strom bestimmt.

Question 26

Wasserstoff Tanken Druckverlauf

Answer 26

Question 27

H2: Flüssiger oder Gasförmiger Transport

Answer 27

Question 28

Arten des Elektrischen Laden (2 Hauptkategorien)

Answer 28

Question 29

C-Rate

Answer 29

Die sogenannte C-Rate ist ein Maßstab für die Ladefähigkeit einer Batterie und beschreibt die Leistung pro kWh. Sie setzt also die Leistung [kW] mit dem Energiegehalt [kWh] bzw. den Storm [A] mit der Kapazität [Ah] ins Verhältnis.

Question 30

Ladestecker in der EU

Answer 30

Question 31

Ladestecker Aufbau CCS

Answer 31

Question 32

400 V oder 800 V?

Answer 32

Question 33

Vorteile der resonant induktiven Leistungsübertragung:

Answer 33

* **Höhere Distanzen:** Im Vergleich zum normalen induktiven Laden können größere Distanzen zwischen Sender- und Empfängerspule überbrückt werden. * **Bessere Effizienz:** Durch den Betrieb in Resonanzfrequenz wird die Effizienz der Leistungsübertragung deutlich verbessert. * **Mehrere Empfängerkreise:** Es ist möglich, von einem Senderkreis Leistung zu mehreren Empfängerkreisen zu übertragen, solange alle bei der Resonanzfrequenz betrieben werden. * **Höhere Ausrichtungstoleranz:** Die Spulen müssen nicht exakt zueinander positioniert werden. Dies kennt man bereits von Handys, die auf Induktionspads geladen werden und nicht exakt ausgerichtet sein müssen.

Question 34

Elektrische Straßensysteme (ERS) Vor- und Nachteile

Answer 34

**Vor** * Reduktion von CO2-Emissionen im Transportsektor * Potentiale zur Reduktion der Batteriekapazitäten * Reduktion von Lastspitzen durch kontinuierliches Laden **Nach** * Infrastruktur muss flächendeckend aufgebaut werden * Hersteller- und länderübergreifende Standardisierung notwendig

Question 35

ERS Oberleitung vs. Stromschienen vs. Induktives Laden während der Fahrt

Answer 35

**Oberleitung** **Vor- ** * Ausgereifte Technologie * Entkopplung von der Fahrbahn **Nachteile** * Aufgrund der Fahrdrahthöhe nur von Lkw und Bussen nutzbar * Visuell auffällige Infrastruktur **Stromschienen** **Vor- ** * Infrastruktur nutzbar von allen zweispurigen Fahrzeugen * Geringe visuelle Einschränkungen, nutzbar für Smart Roads **Nachteile** * Sicherheit (Stromschlag, Reibwertunterschiede,…) * Abhängigkeit von Straße (Genehmigung, Instandhaltung,…) **Induktives Laden während der Fahrt** **Vor- ** * Keine Beeinflussung durch Schnee, Eis & Verdreckung * Keine visuelle Beeinträchtigung **Nachteile** * Wirkungsgrad niedriger als bei konduktiven Lösungen * Abhängigkeit von Straße (Genehmigung, Instandhaltung,…)

Question 36

Well-to-Wheel – Vergleich

Answer 36