11.Verk. + Mob. Flashcards
Energieflussbild Deutschland 2021 in [PJ]
- -> Folie 3 sollte man beschriften können!
- -> Größenordnung durchaus interessant, aber nicht exakte Nachkommastellen oder so
…
Energieflussbild Deutschland 2021 in [PJ]
Wie viel % (PJ) fällt auf die folgenden Einheiten?:
1) Primärenergieverbrauch
2) Verluste und Eigenverbrauch im Energiesektor
3) Endenergieverbrauch
- -> 4) Industrie
- -> 5) GHD
- -> 6) Haushalte
- -> 7) Verkehr
- -> –> 8) Verluste
- -> –> 9) Nutzenergie
1) Primärenergieverbrauch: 12401 PJ (100%)
2) Verluste und Eigenverbrauch im Energiesektor: 2716 PJ (22%)
3) Endenergieverbrauch: 69,8% (8652 PJ)
- -> 4) Industrie: 20% (2497 PJ)
- -> 5) GHD: 11% (1372 PJ)
- -> 6) Haushalte: 20% (2435 PJ)
- -> 7) Verkehr: 19% (2349 PJ)
- -> –> 8) Verluste: 36,4% (4518 PJ)
- -> –> 9) Nutzenergie: 33% (4134 PJ) (% von Primären.)
Nutzenergie / Endenergieverbrauch = ??
Nutzungsgrad
?(1)? PJ des Endenergieverbrauches entfallen auf den Verkehr. Auf der Ebene der Nutzenergie bleiben nur ?(2)? enthalten.
(1) 2349 PJ
(2) 471 PJ (4%)
- -> sehr hohe Umwandlungsverluste im Verkehr!
- -> durch den Einsatz von thermodynamischen Wärmekraftmaschinen
??: potentielle Ortsveränderungen (Beweglichkeit) von Personen. Sie resultieren aus räumlichen, physischen, sozialen und virtuellen Rahmenbedingungen und deren subjektiver Wahrnehmung. Manchmal wird auch von realisierter ?? gesprochen (tatsächliche Bewegung)
Mobilität
??: Die physische Veränderung im Raum von Personen, Gütern (und Date).
Verkehr
Verkehrsaufwand: Kombination aus ?(1)? der Wege und ?(2)? der Wege.
(1) Anzahl
(2) Länge
Der Verkehrsaufwand kann bei konstanter Anzahl von Wegen (konstante realisierte Mobilität) sowohl zu- als auch abnehmen, je nach Entwicklung der ??.
mittleren Weglänge
Verkehrsverhalten in Deutschland (pro Person und Tag)
Anzahl Wege: ??
Strecke: ??
Dauer: ??
Verkehrsverhalten in Deutschland (pro Person und Tag)
Anzahl Wege: 3,1
Strecke: 39km
Dauer: 80min.
Abgrenzung verschiedener Verkehrsarten
Es kann allgemein unterteilt werden in? (2)
Personenverkehr
Güterverkehr
(Folie 6 ansehen!)
Verkehrsarten
Wie kann der Personenverkehr weiter unterteilt werden? (2)
Individualverkehr (Fuß, Fahrrad, PKW)
Öffentlicher Personenverkehr
Verkehrsarten
Wie kann der Güterverkehr weiter unterteilt werden? (2)
Lieferverkehr
Fracht/Cargo
Nenne 4 Verkehrswege!
Straße
Luft
Schiene
Wasser
Verkehrsaufkommen 2020
Personenverkehr - Verkehrsleistung in Mrd. Personenkilometern 2020
Nenne die richtige Reihenfolge (absteigend!) für:
Luftverkehr, motorisierter Individualverkehr, öffentlicher Straßenpersonenverkehr, Schienenverkehr
- Motorisierter Individualverkehr (822,5)
- Schienenverkehr (57,5)
3, Öffentl. Straßenpersonenverkehr (44,2)
- Luftverkehr (18,7)
Personenverkehr
Modal-Split der zurückgelegten Wege (2016/2017)
–> Folie 8
…
Güterverkehrsleistung nach Verkehrsträgern bis 2020
–> Umschichtung von ?? auf ?? ist nicht wirklich zu erkennen
- -> Straße auf Schiene (wäre politisch wünschenswert)
- -> Folie 9!
Güterverkehr
Durchschnittliche Streckenlänge in Deutschland (2011)
- -> für Straßenverkehr, Eisenbahnverkehr und Binnenschifffahrt
- -> Folie 8
…
Formen: Personenverkehr
Modal Split der zurückgelegten Wege (2016/1017)
Ordne die Anteile grob (Fahrrad, Fuß, ÖV, MIV-Mitfahrer, MIV-Fahrer)
- MIV-Fahrer (43%)
- Fuß (22%)
- MIV-Mitfahrer (14%)
- Fahrrad (11%)
- ÖV (10%)
–> siehe Folie 9
Personenverkehr: motorisierte Verkehrsleistung nach Verkehrsmitteln in Mrd. Pkm
–> siehe Folie 8!
…
Wie berechnet man die Personentransportintensität?
Personentransportintensität = Personenförderungsleistung (Pkm) / Bruttoinlandsprodukt (BIP)
Personentransportintensität
–> kann als Maß für was angesehen werde?
Maß für die Verkehrsbelastung je Wirtschaftsoutput
Ziel ist, bis 2020 die Personentransportintensität um 20%, gegenüber 1999 zu reduzieren
- -> dieses Ziel wurde nicht erreicht!
- -> dürfte eher bei 10% liegen
…
Ein Großteil der Beförderungsleistung von Gütern wird durch ?? erbracht
LKW
?(1)? und der Transport durch ?(2)? spielt insgesamt im Güterverkehr eine untergeordnete Rolle
(1) Luftverkehr
(2) Rohrleitungen
Welche Verkehrsträger haben hohe Ladekapazitäten und werden für längere Strecken eingesetzt? (2)
Binnenschifffahrt
Eisenbahnen
Seit Jahren nimmt die Beförderungsleistung von Gütern in Deutschland zu. Insgesamt wurden 2017 im Inland rund ?(1)? zurückgelegt. Dabei nimmt nicht nur das Verkehrsaufkommen zu, sondern auch die ?(2)?
(1) 673 Milliarden Tonnenkilometer
(2) Transportweiten
Der Verkehrsaufwand hat sich im Personenverkehr in den letzten Jahren stetig ?(1)?.
Insbesondere der ?(2)? und ?(3)? haben zugenommen.
(1) gesteigert
(2) Luftverkehr
(3) Eisenbahnverkehr
Die weniger umweltbelastenden Verkehrsarten des öffentlichen Straßenpersonenverkehrs und des zu Fuß gehen sind hinsichtlich der Beförderungsleistung zurückgegangen.
…
Straßenverkehr:
Motorisierter Individualverkehr (MIV):
- 2018: insgesamt 85% der Beförderungsleistung auf Straße
- davon 81% im MIV, 14,4% im öffentlichen Straßenpersonenverkehr
…
Straßenverkehr kann unterteilt werden in? (3)
Motorisierter Individualverkehr (MIV)
Öffentlicher Personenverkehr (ÖPV)
Straßengüterverkehr
Straßenverkehr:
Öffentlicher Personenverkehr (ÖPV):
- 2019: rund 22,6 Mrd. Fahrgäste jährlich in Deutschland mit Bahnen und Bussen unterwegs
- ÖPNV weist neben Relevanz für Verkehrsangebot aller Bevölkerungsgruppen ökologische Entlastungswirkung auf.
…
Straßenverkehr:
Straßengüterverkehr:
- Rund ?(1)? % der beförderten Güter auf Straße transportiert
- im Zuge steigender Wirtschaftskraft und zunehmender globaler Handelsverflechtungen nimmt Güterverkehr in Deutschland kontinuierlich ?(2)?
- Effizienzsteigerungen durch ?(3)? und neue ?(4)? bisher durch den steigenden Bedarf überkompensiert
(1) 80
(2) zu
(3) optimierte Rundläufe
(4) Belieferungskonzepte
Straßenverkehr:
Gesamtfahrleistungen nach Kraftfahrzeugarten
–> siehe Folie 11!
…
Straßenverkehr:
- das zunehmende Verkehrsaufkommen hat Auswirkungen auf die Verkehrsinfrastruktur. Das Verkehrswegenetz muss instand gehalten und erweitert werden
- der Verkehrssektor verursacht in Deutschland insgesamt sehr hohe volkswirtschaftliche Kosten, die durch die verkehrsbezogenen Einnahmen nicht gedeckt werden können
…
In Deutschland sind ?? Straße verlegt.
230.000 km
Verkehrsfläche in % an der Gesamtfläche von Deutschland (auch Straßen, Schienen, Wasserstraßen, sowie Knotenpunkte wie Bahnhöfe, Häfen, Flughäfen und Containerterminals)?
5%
Länge der öffentlichen Straßen 2018 in 1000km
–> Folie 12!
…
Der Staat nimmt Milliarden für den Verkehr ein, beispielsweise durch? (3)
Kfz-Steuer
Energiesteuer und LKW-Maut
(Park) Gebühren
Der Staat nimmt Milliarden für den Verkehr ein, aber er muss auch enorme Ausgaben tätigen, sodass sich ein ?? Saldo ergibt
negativer
Zu den Ausgaben des Staates im Verkehr zählen unter anderem? (2)
Wegekosten
Externe Umwelt- und Unfallkosten
Schienennetz:
- das Schienennetz der Bundesrepublik ist mit 38.500 (stand 2017) wesentlich ?(1)? als das Straßennetz
- der spezifische Endenergieverbrauch (bezogen auf Pkm) ist seit 2006 um 23% ?(2)?
(1) kürzer
(2) gesunken
Schienenverkehr
Verkehrsleistung: ?? Pkm
91 Mrd. (2015)
Welche Energieformen werden im Schienenverkehr verwendet? (2)
Welche deutlich mehr?
Transaktionsstrom
»>
Dieselkraftstoffe
–> Folie 13
ICE Netz 2017 Folie 13
…
Schiffsverkehr - Seegüterumschlag:
- derzeit erfolgen etwa ?(1)? % des Welthandels auf dem Seeweg. von etwa einem Drittel der weltweiten Schiffsbewegungen liegt der Ziel- oder
Ausgangshafen in ?(2)?.
- ?(3)? und ?(4)? gehören damit zu den am
häufigsten und dichtesten befahrenen Meeren der
Welt.
(1) 90
(2) der Europäischen Union (EU)
(3) Nord-
(4) Ostsee
–> Beispielsweise durchqueren jährlich mehr als 30.000 Schiffe den Nord-Ostsee-Kanal, und etwa 2.000 fahren täglich und zu jeder Zeit auf der
Ostsee
Schiffsverkehr - Seegüterumschlag:
Binnenschifffahrt gut geeignet für die Beförderung von
?(1)?, also auch von ?(2)?
(1) Massengütern
(2) Rohstoffen
Durch den Rhein verfügt Binnenschifffahrt über
direkte Anbindung an die großen Seehäfen
Amsterdam, Rotterdam und Antwerpen (ARA-Häfen)
…
Große Probleme des Schiffsverkehrs sind
beispielsweise: ?? (3)
Öl- und Luftverschmutzung
Lärm
Müll und Schiffsabwasser
der Schiffsverkehr ist bereits heute für circa ??
Prozent der klimaschädlichen globalen CO2-
Emissionen verantwortlich.
3,15
Schiffsverkehr
Die grenzüberschreitende Verkehrsleistung hatte einen
Anteil von 52% an der Gesamtverkehrsleistung der
Binnenschifffahrt in der EU im Jahr 2018.
…
JÄHRLICHE VERKEHRSLEISTUNG DER BINNENSCHIFFFAHRT IN
DER EU (IN MILLIARDEN TKM)
–> Folie 14
Binnnenschiffsverkehr im Seehafen Hamburg pro Gütersegment (Mio. Tonnen)
–> Folie 14
…
Luftverkehr
–> Folie 15 ansehen!!
…
Struktur des innerdeutschen Verkehrs
–> Hauptverkehrsmittel für innerdeutsche Reisen
Ordne grob PKW, Flugzeug, Bahn, Sonstige.
- PKW (68%)
- Bahn (23%)
- Flugzeug (4%)
- Sonstige (5%)
Streckenlänge pro Hauptverkehrsmittel (innerdeutsch)
–> Folie 16!
…
Bundesverkehrswegeplan BVWP 2030
Gilt als zentrales Element der ?(1)?:
- BVWP ist als Absichtserklärung kein Gesetz. Erst im Anschluss legt das Parlament in den ?(2)? verbindlich fest, welche Aus- und Neubauprojekten in den nächsten 10-15 Jahren umgesetzt werden sollen. Dabei muss jedes Projekt eigenständige planungsrechtliche Verfahren durchlaufen.
- Der letzte Bundesverkehrswegeplan stammte aus dem Jahr 2003. Der nun vorliegende BVWP 2030 wurde 2016 vom Bundeskabinett beschlossen und stellt wichtige verkehrspolitische Weichen für den Planungshorizont bis 2030.
(1) Infrastrukturplanung
(2) Ausbaugesetzen
Der Bund ist nach dem Grundgesetz verantwortlich für die ?(1)? und ?(2)?, auf die sich demnach der BVWP fokussiert. Gegenüber der vorigen Fassung aus dem Jahr 2003 wurde die Öffentlichkeitsbeteiligung eingeführt
(1) Finanzierung von Bau
(2) Erhalt der Bundesverkehrswege
Bundesverkehrswegeplan BVWP 2030
Zentrale Annahme: Die Verkehrsleistung steigert sich bis zum Jahr 2030 im Vergleich zu 2010 um:
- ?? % im Personenverkehr
- ??% im Güterverkehr
Zentrale Annahme: Die Verkehrsleistung steigert sich bis zum Jahr 2030 im Vergleich zu 2010 um:
- 12 % im Personenverkehr
- 38 % im Güterverkehr
Bundesverkehrswegeplan BVWP 2030
Zentrale Annahme: Die Verkehrsleistung steigert sich bis zum Jahr 2030 im Vergleich zu 2010 um:
- ?? % im Personenverkehr
- ??% im Güterverkehr
Zentrale Annahme: Die Verkehrsleistung steigert sich bis zum Jahr 2030 im Vergleich zu 2010 um:
- 12 % im Personenverkehr
- 38 % im Güterverkehr
–> vielfältiger Bedarf für Aus- und Neubauvorhaben
Bundesverkehrswegeplan BVWP 2030
Investitionsvolumen: ?? Mrd. €
- davon: ?? Mrd. € für Straße
- davon ?? Mrd. € für Schiene
- davon ?? Mrd. € für Wasserstraße
Investitionsvolumen: 270 Mrd. €
- davon: 133 Mrd. € für Straße
- davon 112 Mrd. € für Schiene
- davon 25 Mrd. € für Wasserstraße
Kosten der Verkehrsinfrastruktur:
Wert der Verkehrsinfrastruktur 2018
–> Folie 18!
…
Ausgaben des Bundes für den Verkehr in Mio. Euro
–> Folie 18!
…
Ist-Ausgaben des Bundes für den Verkehr
Nenne die 3 größten Ausgabenpositionen 2020!
- Bundesfernstraßen (10,86 Mrd.€)
- übrige Verkehrsausgaben (9,7 Mrd. €)
- Eisenbahnen (7,5 Mrd. €)
–> Folie 18!
Energieverbrauch des Verkehrssektors
Entwicklung des Endenergieverbrauchs nach Kraftstoffarten –> Folie 19
Endenergieverbrauch nach Transportmitteln
–> Folie 19
…
Energieverbrauch des Verkehrssektors:
der ?? des Verkehrssektors ist über die Jahre nahezu konstant geblieben, mit Ausnahme von 2020
Endenergieverbrauch
Energieverbrauch des Verkehrssektors:
Der Endenergieverbrauch des Verkehrssektors ist über die Jahre nahezu konstant geblieben.
Die Verkehrsträger sind unterschiedlich beteiligt und entwickeln sich unterschiedlich: Der Verbrauch des ?(1)? ist gestiegen, während der Verbrauch des ?(2)? etwas gesunken ist.
(1) Luftverkehrs
(2) Individualverkehrs
Energieverbrauch des Verkehrssektors:
Welche Verkehrsträger sind am energieeffizientesten? (3)
Bus
Bahn
Schiff
Rahmendaten Energieverbrauch Verkehrssektor
Endenergieverbrauch nach Anwendungsbereich und Energieträger 2020 –> Folie 20
…
Rahmendaten Energieverbrauch Verkehrssektor
Der Verkehrssektor hat einen Anteil von ca. ??% am deutschen Endenergieverbrauch.
30
Rahmendaten Energieverbrauch Verkehrssektor
Fast die gesamte im Verkehr eingesetzte Energie wird zur Erzeugung von ?? verwendet.
mechanischer Energie
Rahmendaten Energieverbrauch Verkehrssektor
Fast die gesamte im Verkehr eingesetzte Energie wird zur Erzeugung von mechanischer Energie verwendet.
Verbrennungsmotoren wandeln ?(1)? für den Antrieb um. Ein großer Anteil geht als ?(2)? verloren.
(1) weniger als die Hälfte
(2) Abwärme
Ablauf des Raffinationsprozesses:
Grundstoff: ??
–> Nenne die 3 Schritte bis zum Mineralöfprodukt!
Grundstoff: Rohöl --> Trennen (Fraktionierung) --> Veredeln (Cracken, Umwandeln) --> Mischen (Blending) --> Mineralölprodukte
Ablauf des Raffinationsprozesses:
ca. ?? % Verluste bei Raffination
ca. ??% chemische Energie im Kraftstoff
ca. 15 % Verluste bei Raffination
ca. 85 % chemische Energie im Kraftstoff
Für den Verkehr sind welche durch den Raffinationsprozess entstehenden Mineralölprodukte von Bedeutung? (3)
Diesel
Rohbenzin (Naphtha)
Kerosin
Absatz von Ölprodukten in Deutschland 2021 (Mio. t):
- Benzin: ?? %
- Kerosin: ?? %
- Diesel: ?? %
Benzin: 16,51 Mio. t
Kerosin: 6,13 Mio. t
Diesel: 35,21 Mio. t
Benzin:
- ist optimiert auf den Einsatz in ?(1)? mit ?(2)?
- gute Zerstäubung und Verdampfungseigenschaften bei der Mischung mit ?(3)?
- Siedepunkt vom ?(4)? abhängig (30-200°C)
- Klopffestigkeit abhängig von ?(5)?
- wenig Verbrennungsnebenprodukte
- Schwefel, Benzol
(1) Verbrennungsmotoren
(2) Fremdzündung
(3) Verbrennungsluft
(4) Mischverhältnis
(5) Oktanzahl
Kerosin:
- optimiert auf den Einsatz in ?(1)?
- Kerosin als Nebenprodukt der ?(2)?
- Siedepunkt vom ?(3)? abhängig (150-250!C)
- ?(3)? bei Start, danach ?(5)? nach Erreichen von bestimmter Drehzahl
- verbrennt fast rückstandsfrei
- versetzt mit verschiedenen ?(6)?, die Eigenschaften entsprechendem dem Einsatzzweck anpassen (wie Vereisungs- oder Korrosionsschutzmittel u.a.)
(1) Gasturbinentriebwerken
(2) Dieselherstellung
(3) Mischungsverhältnis
(4) Fremdzündung
(5) Eigenzündung
(6) Additiven
Warum ist Kerosin günstiger als Diesel?
Weil es ein Nebenprodukt der Dieselherstellung ist
Ordne Benzin, Kerosin und Diesel nach dem Siedepunkt.
Benzin (20-200°C) < Kerosin (150-250°C) < Diesel (150-390°C)
Diesel:
- optimiert auf den Einsatz in ?(1)? mit ?(2)?
- gute Zerstäubungseigenschaften bei ?(3)?
- Siedepunkt vom ?(4)? abhängig (150-390°C)
- Eigenzündung bei ?(5)? in komprimierte Luft
- gemessen als Cetanzahl
- wenig Verbrennungsnebenprodukte
- schwefelhaltig
(1) Verbrennungsmotoren
(2) Eigenzündung
(3) der Injektion in komprimierte Luft
(4) Mischungsverhältnis
(5) Einspritzung
Übersicht über die konventionellen Antriebstechnologien
Energiewandlungskette typischerweise: ??
Chemisch (Kraftstoff) --> Thermisch (Verbrennung) --> Mechanisch (Druck, Rotation)
Übersicht über die konventionellen Antriebstechnologien
Ottomotor, Dieselmotor und Sterling-Motor
–> Aufbau siehe Folie 25
…
Übersicht über die konventionellen Antriebstechnologien
Ottomotor und Dieselmotor –> Tabelle ausfüllen auf Folie 25!!
…
Beim Dieselmotor liegen geringere Drücke und Höchsttemperaturen vor als beim Ottomotor.
Wahr/Falsch?
FALSCH!
HÖHERE!!!!!!!!!!!!!
Der Dieselmotor hat den höheren Wirkungsgrad im Vergleich zum Ottomotor.
Wahr/Falsch?
Wahr
Ottomotor (ca. 24%)
<
Dieselmotor (ca. 33%)
Der Dieselmotor hat einen Wirkungsgrad von ca. ?? %
33
Wodurch hat der Dieselmotor einen höheren Nutzwirkungsgrad als der Ottomotor?
Durch die höheren Drücke und Temperaturen
Energetisch betrachtet ist der Dieselmotor aufgrund des ?? etwas günstiger als der Ottomotor.
Nutzwirkungsgrades
Energetisch betrachtet ist der Dieselmotor aufgrund des Nutzwirkungsgrades etwas günstiger als der Ottomotor.
Warum ist der Dieselmotor in der Umweltdebatte dennoch negativer bewertet?
Aufgrund der höheren Stickoxidwerte
Der Ottomotor ist ein ?(1)? Verbrennungsmotor, indem die ?(2)? Energie des Kraftstoffs über den Zwischenschritt der ?(3)? Energie in ?(4)? Energie umgewandelt wird.
(1) fremdgezündeter
(2) chemische
(3) thermischen
(4) mechanische
Der Ottomotor kann nach welchen Prinzipen arbeiten? (2)
2- oder 4-Takt-Prinzip
Ottomotor
Der Motor kann im Zwei- oder Viertaktprinzip arbeiten.
Das Viertaktprinzip zeichnet sich i.A. aus durch: ?? (4)
- höhere Effizienz
- höheres Gewicht je Leistung
- kompliziertere Bauart
- geringere Emissionen
Ottomotor
Funktion:
Der Kraftstoff (i.d.R. ?(1)?) wird i.d.R. ?(2)? Eintritt in den
Verbrennungsraum mit ?(3)? gemischt
Das ?(4)? Krafstoff-Luft-Gemisch wird dann durch den abwärts gehenden Kolben in den Verbrennungsraum =(5)? (1.Takt, Ansaugen)
Dort wird das Gemisch ?(6)? und dann durch eine zeitlich gesteuerte ?(7)? verbrannt. (Fremdzündung) (2.Takt, Verdichten)
Die frei werdende ?(8)? Energie erzeugt einen Druck im Zylinder, der sich über die ?(9)? des Kolbens entlädt, damit die Kurbel antreibt und ?(10)? verrichtet (3.Takt, Arbeiten)
Das verbrauchte Gas-Gemisch wird dann im letzten Schritt ?(11)? (4.Takt, Ausstoßen)
(1) Benzin (seltener auch Gas)
(2) vor
(3) Luft
(4) homogene
(5) gesaugt
(6) verdichtet
(7) Zündkerze
(8) thermische
(9) Abwärtsbewegung
(10 Arbeit
(11) ausgestoßen
Abbildung Viertakt Ottomotor
–> Folie 26
…
Viertakt Ottomotor
ca. ?? % mechanische Energie
ca. ?? % thermische Verluste
ca. ?? % Reibungsverluste
ca. 30 % mechanische Energie
ca. 65 % thermische Verluste
ca. 5 % Reibungsverluste
Elektromobilität:
Bandbreite an elektrisch angetrieben Fahrzeugen vom “E-Fahrrad” bis hin zum elektrisch angetriebenen Bus. Auch Hybridsysteme werden in dieser Handreichung unter dem Begriff “Elektromobilität” gefasst, wenn sie extern (??) aufladbar sind
plug-in (also über das Stromnetz)
Elektrofahrzeuge
Autos, deren Antriebsmotor ein Elektromotor ist, bzw. die zusätzlich neben dem Elektromotor mit einer Verbrennungskraftmaschine als Antriebsmotor ausgestattet sind. Unter diesem Oberbegriff Elektroauto finden sich verschiedene elektrische Antriebskonzepte.
Autos mit elektrifiziertem Antriebskonzept lassen sich in vier Kategorien einteilen: ??
Kategorien:
- HEV - Hybrid Electric Vehicle
- REEV - Range-Extender Electric-Vehicle
(–> Batterieelektrische Kraftfahrzeuge mit Range-Extender) - BEV - Battery Electric Vehicle
(–> rein batterieelektrische Kraftfahrzeuge) - FCEV - Fuel Cell Electric Vehicle
(–> Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug)
Elektromotoren dienen der Umwandlung von ?(1)? Energie in ?(2)? Energie, die dann zur Verrichtung von ?(3)? eingesetzt wird.
(1) elektrischer
(2) mechanische
(3) mechanischer Arbeit
Physikalisches Wirkprinzip Elektromotor: Erkläre!
Befindet sich ein stromdurchflossener Leiter in einem Magnetfeld, dann wirkt auf ihn eine Kraft bzw. ein Drehmoment.
Elektromotoren sind so konstruiert, dass dieses Drehmoment zu einer periodischen Drehbewegung führt.
Elektromotoren, Klassifizierung:
- ?? oder ??
- ?? oder ??
Klassifizierung:
- Gleichstrommotor oder Wechselstrommotor
- Synchronmotor oder Asynchronmotor
Aufbau von einfach aufgebauten Gleichstrommotor auf Folie 28
–> Beschriften!!
…
Aufbau anhand eines einfach aufgebauten Gleichstrommotors:
??: beweglicher Teil des Motors und bewegt sich zwischen den beiden Polen des Stators.
Rotor
Aufbau anhand eines einfach aufgebauten Gleichstrommotors:
Was macht der Stator und aus was besteht er meist?
Meist ein Dauermagnet
–> erzeugt ein konstantes Magnetfeld
Aufbau anhand eines einfach aufgebauten Gleichstrommotors:
Wozu dient der Kommulator?
der Umpolung im Elektromotor
Aufbau anhand eines einfach aufgebauten Gleichstrommotors:
Was ist die Funktion der Bürste?
versorgt den Rotor mit Strom
–> meist werden hier Kohlebürsten aus Graphit verwendet
Energiewandlungskette bei einem Elektromotor?
Elektrisch (el. Strom) --> magnetisch (magnetische Spule) --> mechanisch (Rotation
Elektromotor
- ca. ?? % als mechanische Energie abgegeben
- ca. ??% sind Reibungs- und Widerstandsverluste
- ca. 80 % als mechanische Energie abgegeben
- ca. 20 % sind Reibungs- und Widerstandsverluste
Technologieübersicht:
–> FOLIE 29
…
PHEV - Plug-IN Hybrid Vehicle
Aufbau siehe Folie 30!
…
PHEV - Plug-IN Hybrid Vehicle
Funktionsweise:
- wann immer möglich: ?(1)?
- beim ?(2)? wird Teil der Energie durch ?(3)? zurückgewonnen und in der Batterie gespeichert
- der Verbrennungsmotor wird je nach Betriebsart des Fahrzeuges spätestens bei leerer Antriebsbatterie oder aber auch bei ?(4)? automatisch zugeschaltet
(1) Elektromotor (verwendet)
(2) Bremsen
(3) Rekuperation
(4) höheren Leistungsanforderungen (im hohen Drehzahlbereich hat Verbrennunsmotor seinen höchsten Wirkungsgrad)
BEV - Battery Electric Vehicle
Aufbau Folie 31!
…
BEV - Battery Electric Vehicle
Funktionsweise:
- die Traktionsbatterie wird über das Stromnetz geladen
- der Elektromotor treibt durch elektrische Energie aus der Batterie das Fahrzeug an und gewinnt beim Bremsen einen Teil der Energie durch ?? zurück
- ist die Batterie leer, kann das Fahrzeug nicht weiterfahren, die Batterie muss über das Stromnetz wieder aufgeladen werden.
Rekuperation
FCEV - Fuel Electric Vehicle
Aufbau Folie 32!
…
FCEV - Fuel Electric Vehicle
Funktionsweise:
- Im ?(1)? ist die Energie gespeichert, die dieses Fahrzeug antreibt. Er wird bei bis zu ?(2)? bar in Druckspeichertanks im Fahrzeug gelagert
- in der ?(3)? wird der ?(1)? unter Zugabe von ?(4)? in ?(5)? umgewandelt, wodurch ?(6)? abgegeben wird
- diese wird in der Batterie ?(7)? bzw. direkt zum Antrieb des ?(8)? verwendet
(1) Wasserstoff
(2) 600
(3) Brennstoffzelle
(4) Umgebungssauerstoff
(5) Wasser
(6) elektrische Energie
(7) gespeichert
(8) Elektromotors
Tankstellen
Transportwege von der Raffinerie bis zum Verbraucher
–> Folie 34
…
Tankstellen
Abbildung von Tankstelle!!!!! Beschriften! Folie 34
…
Tankstellen
Eine moderne Tankstelle ist ein ?(1)? Umweltsystem.
?(2)? verhindern die Verunreinigung des Grundwassers.
Die ?(3)? an der Tankstelle ist ein ?(4)? Kreislauf
(1) geschlossenes
(2) Tropfwannen
(3) Gasrückführung
(4) geschlossener
Ladetechnologien
Nenne 3 mögliche Technologien!
Kabelgebundenes Wechselstromladen
Kabelgebundenes Gleichstromladen
Induktives Laden
Induktives Laden:
Die Energieübertragung erfolgt kabellos durch ein ?? ähnlich wie bei einem Induktionskochfeld oder einer elektrischen Zahnbürste
elektromagnetisches Feld
Kabelgebundenes Gleichstromladen:
Die Ladeeinheit befindet sich ?(1)? des Fahrzeuges. Das Fahrzeug wird direkt von einer ?(2)? mit einem vom Fahrzeug ?(3)? Gleichstrom versorgt.
(1) außerhalb
(2) DC Ladestation
(3) angeforderten
Kabelgebundenes Wechselstromladen:
Die Ladeeinheit, die den im Netz verfügbaren ?(1)? in den zum Laden benötigten ?(2)? wandelt, sitzt ?(3)?. Das Fahrzeug wird dabei mittels einer geeigneten Versorgungseinrichtung (Ladestation, „Wallbox“) mit dem ein- oder dreiphasigen Wechselspannungsnetz verbunden.
(1) Wechselstrom
(2) Gleichstrom
(3) im Fahrzeug
Klimaschutz im Verkehr
Abbildung zeigt die jährlichen THG-Emissionen und die notwendigen Reduktionen für zukünftige Jahre.
–> siehe Folie 37
…
Klimaschutz im Verkehr
Verkehr trägt zu ca. ?(1)? % zu den THG-Emissionen in Deutschland bei
Ziel der Bundesregierung: ?(2)? Mio. Tonnen weniger CO2 bis 2030
(1) 20
(2) 65
Treibhausgas- und Feinstaubemissionen einzelner Verkehrsträger je Personenkilometer
Ordne absteigend nach Treibhausgasen! (PKW, Flugzeug (Inland), Eisenbahn (Fernverkehr), Fernlinienbus, Linienbus, Straßen- und U-Bahn)
Flugzeug (Inland) > PKW > Linienbus > Straßen- und U-Bahn > Eisenbahn (Fernverkehr) > Fernlinienbus
–> Für Feinstaub siehe Folie 38
Annahmen: Durchschnittliche Auslastung, also PKW (1,5Personen/PKW), Flugzeug (71%), Eisenbahn (56%), Fernlinienbus (55%), Linienbus (19%), Straßen- und U-Bahn (19%)
Deutschland: Klimaschutzziel 2050
Zur Erreichung anspruchsvoller Klimaschutzziele muss der Verkehrssektor in Deutschland bis 2050 vollständig ?? werden.
dekarbonisiert
CO2-Emissionen einzelner Verkehrsträger
–> Beschrifte Folie 41!
,,,
THG aus der Bereitstellung einer kWh Energie durch verschiedene Kraftstoffe (nicht fahrzeugspezifisch)
–> Folie 42!
…
Vereinfachte Darstellung der THG-Emission eines Verbrenner- und Elektro-PKW
–> siehe Folie 43!
…
Die THG Emissionen die bei der Herstellung eines Elektroautos anfallen sind ?? als die, die bei der Herstellung eines Verbrennungsmotors anfallen
höher (aufgrund der Produktion der Batterie)
aber mit der Lebensdauer weniger THG dann
Die Möglichkeiten der Energiebereitstellung unterscheiden sich stark nach den Verkehrsmitteln
Das Verkehrswachstum hat auch steigende Umweltbelastungen zur Folge.
Überdies ist man aufgrund der Abhängigkeit von Ölimporten auch starken Preisschwankungen ausgesetzt.
Der Verkehrssektor kommt bei der Einbindung erneuerbarer Energien aber nur langsam voran.
Der modernisierte Individualverkehr birgt ein großes ?? .
Minderungspotenzial
Komplexität bei der Erschließung des Marktpotenzials von nachhaltigem Verkehr, weil?
Viele Akteure aus unters. Branchen mit z.T. konkurrierenden Geschäftsmodellen
(Landwirtschaft (Biokraftstoffe), Gasversorger (Erdgas, Biomethan), Stromversorger (Erneuerbarer Strom und Nutzung der Elektrofahrzeuge als Stromspeicher)
(Folie 44 ansehen!!)
Die Substitution von fossilen Kraftstoffen (PtG, PtL) ist möglich, aber?
aufwendig und teuer
In (Verkehrs-)Anwendungen, in denen sich der Einsatz von Strom als Kraftstoff schwierig erweist, insbesondere Luftfahrt, Schifffahrt und Schwerlasttransport, werden mögliche ?(1)? für Kraftstoffe auf der Basis von ?(2)? diskutiert.
(1) Substitutionspfade
(2) erneuerbarem Strom
Erneuerbarer Strom kann zur Produktion von ?(1)? in der ?(2)? verwendet werden. ?(1)? kann dann in weiteren ?(3)? in die ?(4)? Form heute üblicher Kraftstoffe gebracht werden – ?(5)? oder ?(6)?
(1) Wasserstoff
(2) Elektrolyse
(3) chemischen Umwandlungsreaktionen
(4) identische
(5) Methan (Power to Gas, PtG)
(7) flüssige Kohlenwasserstoffe (PtL)
Power to Gas (PtG)
Beschreibe den vereinfachten Ablauf!
Wasser
–> Elektrolyse (elektrische Energie zuführen) –>
Sauerstoff (0,5 O2) + Wasserstoff (H2)
—> Methanisierung (therm. Energie + CO/CO2) –>
Methan CH4
(Folie 44)
Power to Liquid (PtL)
Mögliche Ausgangsstoffe: ?? (3)
mögliche Verfahren, z.B.: ?? (2)
Mögliche Produkte: ?? (3)
Mögliche Ausgangsstoffe:
- Wasserstoff (H2)
- Methan (CH4)
- Synthesegas (CO und H2)
mögliche Verfahren, z.B.:
- Fischer-Tropsch
- Methanol-to-Gasoline
Mögliche Produkte:
- Benzin
- Diesel
- Kerosin
(vereinfacht, Folie 45)
Im Zuge der Digitalisierung ergeben sich neue Mobilitätsangebote, insbesondere kollaborative, wie: ?? (3)
Carsharing
Ridesharing
Bikesharing
Besonders Stadtbewohnern bieten sich immer mehr Mobilitätsangebote, die ?? ermöglichen
multimodales Verkehrsverhalten
die Nutzung vers. Verkehrsmittel
Anteil des Schienenverkehrs und der Binnenschifffahrt an der Güterverkehrsleistung
–> Folie 9!
…
Kosten und Einnahmen für den Bundeshaushalt (2020)
Ausgaben insgesamt: ??
Einnahmen insgesamt: ??
Ausgaben insgesamt: 70 Mrd. €
Einnahmen insgesamt: 50 Mrd. €
Kosten und Einnahmen für den Bundeshaushalt (2020)
–> Ausgaben insgesamt: 70 Mrd. €
Davon:
38 Mrd. € für ?(1)?
14 Mrd. € für ?(2)?
18 Mrd. € für ?(3)?
(1) Bau und Unterhalt von Straßen
(2) Verkehrspolizei
(3) Unfallfolgekosten
Kosten und Einnahmen für den Bundeshaushalt (2020)
–> Einnahmen insgesamt: 50 Mrd. €
Davon:
ca. 35 Mrd. € aus ?(1)?
ca. 5 Mrd. € aus ?(2)?
ca. 10 Mrd. € aus ?(3)?
(1) Energiesteuer
(2) LKW Maut
(3) KfZ-Steuer
Aktuelle Maßnahmen für klimaschonenden Verkehr
Nenne 7 Maßnahmen!
Maßnahmen:
- Umstieg auf Elektromobilität fördern
- Ladeinfrastruktur ausbauen
- Kfz-Steuer stärker an CO2-Emissionen ausrichten
- billiger Bahn fahren, teurer fliegen
- öffentlichen Nahverkehr attraktiver machen
- Radverkehr stärken
- strombasierte Kraft- und neue Biokraftstoffe
(Folie 45)
Entwicklung Endenergiebedarf und Treibhausgasemissionen national nach Verkehrsträgern
- -> Modellierung des Öko-Instituts (2021) zur Erreichung der Klimaneutralität bis 2045
- -> Folie 46!
….
