Technologiediskussion zukünftiger Antriebe für Fahrgeschäfte und weitere Fortbewegungsmittel

[Lana]

Ich als ambitionierte und überzeugte Elektroautofahrerin meide diese Attraktion. Der Verbrenner muss dort verschwinden, dass ist ganz klar. E-Fuels sind ineffizient und haben keine Zukunft. Die Herstellung von E-Fuels verbrauchen ein Vielfaches an Strom. Diesen brauchen wir an anderer Stelle mehr. Wasserstoff liegt bei ca 13€ - 14€ das Kilo. Nicht gerade günstig. In ein reguläres Auto passen knapp 5,5 kg Wasserstoff hinein. Ein regulärer PKW verbraucht im Schnitt 1kg Wasserstoff auf 100km. Günstiger wie ein Benziner ist das nicht unbedingt. Hinzu kommt, dass wir in Deutschland bisher nur grauen Wasserstoff produzieren können. Somit lediglich nur eine Verschiebung des CO2 Ausstoß. Selbstverständlich gibt es noch weitere Farben, allerdings ist die Gewinnung durchaus kompliziert oder sollte nicht zur Diskussion stehen.
EnBW hat eine tolle Auflistung hierzu: https://www.enbw.com/unternehmen/eco-j ... fcQAvD_BwE

Hinzu kommt das Problem, das Wasserstoff mit knapp 700bar eingefüllt werden muss. Bei neuen Technologien sind es meines Wissens nach knapp 350bar. Alle Fahrzeuge können nicht an einem Tag getankt werden. Dieses Problem würde sich allerdings durch richtige Planung lösen. Die Infrastruktur kostet pro Tankstelle knapp 2,5mio. Euro. Dieses Geld muss erstmal aufgebracht werden. Nicht zu vergessen: Die Herstellung von Wasserstoff benötigt rund 60kw/h an Strom für ein Kilo Wasserstoff. Jetzt darf jeder mal rechnen, wie weit man mit einem Elektroauto mit dieser Strommenge kommt.
Diese Daten basieren auch reguläre Nutzfahrzeuge. Ich denke für die kleinen „Karts“ werden die Daten wieder etwas anders sein.

Der Vorteil liegt klar beim Elektro. Es gibt mittlerweile kleine Elektrokarts, die Masterarbeit wurde zu diesem Thema verfasst und ich denke es wäre zu realisieren. Infrastruktur ist einfach zu errichten und bestimmt kann man sich noch was von einer Förderung abgreifen. Um jetzt das ganze noch weiter zu spinnen: Es wäre selbst möglich Solarmodule auf dem Dach der Station zu realisieren.

Ich hoffe der Park realisiert die Masterarbeit. Der Park liebt doch innovative Ideen. Dann sollte er an dieser Stelle daran ansetzen und die Masterarbeit realisieren.

[Skerpla]

Um mal ein Kostenbeispiel zu liefern:
Ich zahle bei meinem Model 3 mit 60 kWh-Batterie ca. 20€ für eine komplette Ladung, an den schnellen Superchargern sind es ca. 30€. Damit komme ich reale 440 km weit, bei Vollgas auf der Autobahn um die 300 km, dann sprechen wir aber auch von Geschwindigkeiten rund um 200 km/h.

[jens27]

Technologiediskussion zukünftiger Antriebe für Fahrgeschäfte und weitere Fortbewegungsmittel

Da das Thema bei der Silverstone-Piste aufgegriffen wurde und dann doch zu einer separaten Diskussion geworden ist, bekommt die Antriebsdiskussion nun ein eigenständiges Thema. Ich werde als technologieoffener Wirtschaftsingenieur meinen Spaß haben

[Skerpla]

Dann aber bitte nicht zu sehr ins Offtopic (explizit Politik) abdriften, danke. Ich habe das Gefühl, dass dies einigen Usern bereits sauer aufstößt.

[jens27]

... E-Fuels sind ineffizient und haben keine Zukunft. ...

Das ist ja fast wie Kaiser Wilhelm der II., der als das Automobil an sich Anfang des 20. Jahrhunderts noch in den Kinderschuhen steckte, gesagt hat:

"Ich glaube an das Pferd, das Automobil ist eine vorübergehende Erscheinung."

Was bring diese Vorverurteilung der E-Fuels, einer neuen (nahezu) klimaneutralen Technologie, die sicher zu mehr Effizienz ausgebaut werden kann und dann ohne große Anpassungen der bereits bestehenden Infrastruktur auskommt?

Weiter wird der für E-Fuels nötige Strom idealerweise in Regionen gewonnen, die die passenden Flächen für Windkraft und Solarenergie haben. Und Strom von Chile nach Europa zu transportieren ist sicher wesentlich inneffizienter als E-Fuels dort herzustellen und zu verschiffen.

Folglich haben sowohl die E-Antriebe als auch die E-Fuels noch ein paar Hausaufgaben zu machen. Beide Technologien haben auf jeden Fall Potenzial die Welt ein Stück CO2-Neutraler zu machen.
Zugegeben ist der psychologische CO2-Neutalitätseffekt vor Kunde beim E-Fahrzeug höher, als beim einem mit E-Fuels betriebenen Verbrenner. Insgesamt ist es allerdings nur eine Verschiebung des CO2 an eine andere Stelle des "Gesamtprozessen" von der Rohstoffgewinnung bis zur Entsorgung des jeweiligen Fahrzeuges und seiner Teile.

Mein FAZIT: Sowohl der E-Antrieb als auch die E-Fuels sind wesentlich besser fürs Klima, als fossile Kraftstoffe. Und jeder Technologie, die einen positiven Beitrag zur Verlangsamung des Klimawandels leistet, muss man doch eine Chance geben. Die nächsten Jahre werden hier auf jeden Fall spannend.

[ThalainTheCat]

Ganz klar ist (das ist pure Physik) - je mehr Transformationen ich machen muss, desto ineffizienter wird der Gesamtprozess. Und hier liegt ein ganz großes Problem beim E-Fuel und letztlich auch bei der Nutzung von Wasserstoff in einem Verbrennerprozess: Ich schalte dem wie auch immer gearteten Prozess der Gewinnung des Kraftstoffes noch einmal einen letzten Prozess nach (Wärmekraftmaschine), der maximal 36% der Energie in Bewegung umsetzt und im Teillastbereich oft weniger als 10% - im Vergleich zum direkten E-Antrieb, der mit 88 bis 97% weit effizienter ist und zusätzlich die Energierückgewinnung beim Bremsen mitbringt (das muss ich ja sonst wieder per Hybrid lösen).

Andererseits hat der E-Fuel (den Begriff benutze ich ab jetzt mal unabhängig von der Form, schließe also Gas und H2 mit ein) natürlich den Vorteil von Reichweite und leichter Betankung. Die Transportinfrastruktur (Tanker, Gasleitungen, etc.) ist auch vorhanden und leichter auszubauen als Stromnetze zur direkten Verteilung.

Aber es gibt ja noch eine dritte Möglichkeit: Die Brennstoffzelle. Diese ist ja letztlich nichts anderes als eine betankbare Batterie, die aus E-Fuels welcher Couleur geladen wird und daraus (Effizienz 90%+) Strom gewinnt, der dann direkt die Räder antreiben kann. Nur die Technik ist da leider definitiv noch nicht so weit.

Mal eine dumme Frage in dieser Hinsicht - warum ist das eigentlich nicht schon relativ kurzfristig auch eine Option für die großräumige Energiespeicherung aus den Erneuerbaren? Per Elektrolyse H2 oder Methan/Ethan gewinnen, im Gasometer speichern und bei Bedarf per Zelle wieder verstromen? So weit ich weiß ist bei den Zellen doch eher das Problem der Robustheit im mobilen Betrieb. Ich hab sicher was übersehen, weil sonst würde es längst gemacht - aber hat jemand da mal ne Quelle für mich?

[Willyviper]

Mal eine dumme Frage in dieser Hinsicht - warum ist das eigentlich nicht schon relativ kurzfristig auch eine Option für die großräumige Energiespeicherung aus den Erneuerbaren? Per Elektrolyse H2 oder Methan/Ethan gewinnen, im Gasometer speichern und bei Bedarf per Zelle wieder verstromen? So weit ich weiß ist bei den Zellen doch eher das Problem der Robustheit im mobilen Betrieb. Ich hab sicher was übersehen, weil sonst würde es längst gemacht - aber hat jemand da mal ne Quelle für mich?

Es fehlt in erster Linie der wirtschaftliche Anreiz und die Planbarkeit für die Industrie. Wichtig wäre das meiner Meinung nach schon. Die aktuell existierenden Gasspeicher in Deutschland haben beispielsweise eine Kapazität von 24,7 Mrd m³, das entspricht bei einem durchschnittlichen Energiegehalt von Erdgas ca. 10kWh/m³ von 247 TWh. Aktuell werden in Deutschland ca 500TWh Strom verbraucht. Man hat also einen recht großen Speicher, den man ohne Umbau mit 10% Wasserstoff nutzen könnte. Wenn man bedenkt, dass 2021 bereits ca. 6TWh wegen Netzengpässen abgeregelt, die man auch mit schlechtem Wirkungsgrad hätte speichern können....

Außerdem habe ich ein Netz, Kraftwerke, Industrie, Fahrzeuge und Heizungen, die das Gas wieder umwandeln können. Klar ist aber auch, dass wir den Primärenergiebedarf reduzieren müssten und da ist ein Wärmepumpe oder ein Elektromotor wesentlich besser als eine Gasheizung oder eine Verbrennungsmaschine. Es wird aber auf der Zeitschiene sehr ambitioniert sein und nicht überall nur die "eine" Lösung geben.

Die aktuelle Ausbauplanung der Bundesregierung setzt für 2030 ein Ziel von 235GW PV, aktuell haben wir 66GW und die aktuelle Netzhöchstlast beträgt 85GW. In den nächsten Jahren wird man daher immer mehr Tage bekommen, in der die Produktion den Bedarf deutlich übersteigt. Ohne Speicher muss es irgendwohin und einen großindustriellen Speicher baue ich nicht in einem halben Jahr.



Gruß
Christian

[Morrrpheus]

Die E-Fuels werden kommen. Es gibt derzeit kein Weg dran vorbei! Die Großschifffahrt wird E-Fuels brauchen und damit auch Großabnehmer dafür sein.

In der Großschifffahrt geht der Weg in die Richtung, dass dort mittelfristig Methanol oder Ammoniak Hauptkraftstoffe werden (und damit eben genau Wasserstoff als Hauptträger). Allerdings haben diese Kraftstoffe ein großes Problem, dass die für die Verbrennung einen "Zündstoff" benötigen um die Zündtemperatur zu erreichen. Das ist jetzt im Augenblick DIesel und soll mittelfristig dann E-Fuel sein. Bedeutet, dass nach aktueller Technik 10% der Kraftstoffmenge dann E-Fuels sein werden.

Auch in der Luftfahrt gibt es noch einige Herausforderungen. Dort geht es im Augenblick in Richtung Brennstoffzellen, aber auch dort sind Anwendungen mit E-Fuels denkbar.

Das witzige ist ja, dass bei Öl keiner sich über die Energiebilanz Gedanken macht. Wie viel Energie für die Gewinnung, Transport und Raffinierung verbraucht wird...

Es wird zukünftig eine größere Bandbreiten geben bei den Kraftstoffen und den Technologien.



Back to Topic:
Bei der Silverstone Piste sind die Verbrenner nicht mehr Zeitgemäß. Dort könnte man wohl wirklich recht leicht auf Elektro umstellen.

Ich denke, der Energiebedarf bei allen Fahrgeschäften wird zukünftig immer mehr ein Thema sein.

Viellleicht wird es hier noch etwas geben in RIchtung Energierückgewinnung geben, um die Energiebilanzen zu verbessern.

[svenl]

Vorneweg: Ich halte E-Fuels aktuell für so beliebt bei der "weiter so"-Fraktion, weil alles bleiben kann wie es ist - welche Flüssigkeit vertankt wird ist ja am Ende egal, und wo die herkommt will keiner so genau wissen. Die sind also perfekt geeignet um so zu tun als kümmere einen die Zukunft, ohne sich zu bewegen oder was zu verändern (nicht unähnlich der Fusionsbegeisterung - beides Techniken die sicher einen Verwendungszweck haben, wenn sie denn mal da sind. Aber deswegen aktuell nichts zu tun halte ich für verwerflich und magisches Denken). Wozu auf Elektro umsteigen wenn mein Verbrenner bald das sauberste Auto der Welt ist? Und die Tankstellenbetreiber sind natürlich auch total scharf darauf, deren Geschäftsmodell geht ja sonst sowas von den Bach runter wenn man nichts mehr regelmäßig durch einen Schlauch ins Auto umfüllen muss.
Ich erwarte auch, dass alles an verfügbaren E-Fuels zuerst in Flugzeuge und Schiffe geht, da dort der Bedarf deutlich größer ist und die Alternative so nicht vorhanden ist wie an Land.
Der hier schon erwähnte schlechte Wirkungsgrad ist ja auch der Industrie klar, daher rufen die ja schon mal nach Subventionen, weil denen auch klar ist, dass das sonst keiner kaufen wird der nicht unbedingt muss. Also klar, für Oldtimer-Liebhaber und Mussen wird das eine Option sein, für den Sportwagenfan mit dickem Konto ist es auch egal, aber die werden auch alle die Tankstellennetze nicht am Leben halten. Einen ganz interessanten Text zu den bestehenden Anlagen und wie viel die produzieren gibt es bei golem.de: https://www.golem.de/news/treibstoffe-d ... 72725.html

Zurück zum Freizeitpark: Hier sehe ich am ehesten eine Chance für den zeitnahen Einsatz. Wenn die Tankstellenbetreiber für ihre E-Fuels werben wollen wäre eine Kooperation natürlich optimal, der Verbrauch pro Tag ist überschaubar und daher auch bei kleinen Produktionsmengen bedienbar, und wenn der E-Fuel entsprechend billig angeliefert wird gibt es für den jeweiligen Park auch weniger Motivation das Fahrgeschäft (als Beispiel die Monza-Piste) umzubauen. Die Nostalgie für knatterende Motoren ist der eigentlichen Zielgruppe Kinder ja auch fremd. Die mögen vielleicht wenn es Lärm macht, aber wenn das Ding ohne Geknatter dasteht werden die trotzdem damit fahren wollen, das beweisen ja nun genug Elektro-Autofahrten in den diversen Parks.

Das witzige ist ja, dass bei Öl keiner sich über die Energiebilanz Gedanken macht. Wie viel Energie für die Gewinnung, Transport und Raffinierung verbraucht wird...

Das kann ich nicht bestätigen. Das ist durchaus immer wieder Thema, z.B. wenn mal wieder jemand fragt mit welchem Strom man denn die ganzen Elektroautos laden soll. Dann kommen gerne Hinweise, wie viel Strom im Liter Benzin steckt und der dann ja nicht verbraucht wird für den Stromwagen.
Hier in der Diskussion ist die Energiebilanz von Benzin aber auch etwas egal, dass man vom Öl weg will ist ja Konsens, die Diskussion ist welche Ersatz"treibstoffe" eine Zukunft haben, und wenn ich verschiedene Alternativen vergleiche ist der Wirkungsgrad dann schon interessant, eben auch wegen der Frage des Gesamtverbrauchs.

[Morrrpheus]

Nun, Treibstoffe allein ist nicht mehr die Frage, es geht ja vielmehr um Energieträger und den Gesamtenergiebedarf. Und das muss man eben auch als ganzes sehen. Da bin ich voll und ganz dabei. Und mir ist das schon bewusst, dass ein einfaches: "Weiter so" keine Lösung hier ist!

Es haben sich eben in vielen verschiedenen Bereichen Änderungen ergeben. Durch Wärmepumpen gibt es (wieder) mehr Elektroheizungen, die eben nicht durch Gas oder Öl befeuert werden, durch Elektroautos gibt es hier auch einen höheren Bedarf an elektrischer Energie. Viele Industriezweige brauchen viel Energie um ihre Prozesse durchführen zu können. Hier wird es interessant sein, in welcher Form die Energie am besten bereitgestellt werden sollte. Und hier kann ich mir schon vorstellen, dass es eben viele verschiedene Wege gibt. Nicht alles wird direkt elektrisch betrieben werden können. Unsere Stromnetze wären auch noch lange nicht dazu in der Lage. Aber dadurch muss man offen an die Dinge heran gehen.

Ich kenne mich nicht bei allen Prozessen gut aus, aber es kann gut sein, dass in Stahlbearbeitung (Hochöfen, Stahlwerke, Schmiedebetriebe, etc.) die Hitze zum Verarbeiten nur zum Teil induktiv erzeugt wird und zum anderen Teil aus Gas - zum Beispiel Wasserstoff (oder andere Wasserstoffverbindungen).
Sagen wir der Einfachheit halber die werden Wasserstoff nutzen.
Dann wird es einen Elektrolyseur geben, der das Gas für die herstellt. Wenn ich den nun so auslege, dass dieser nur 80% seiner Leistung für das Stahlwerk braucht, dann habe ich hier unter Umständen 20% Kapazität die ich Nutzen kann um Regulierend in das Stromnetz einzugreifen: Überangebot muss ich nicht Windkraft herunterregeln, sondern ich produziere "einfach" mehr Wasserstoff, den ich dann einlagern kann.

Ein Bekannter hatte auch eine tolle Idee: Warum baut man nicht in jedes Windkraftrad mehrere Seilzüge ein. Durch die Windkraft werden Gewichte nach oben gezogen und dann bei Bedarf abgelassen. Der Generator erzeugt dann aus der Bewegung des Gewichts den Strom. Einfacher Speicher, kein großer Aufwand, wenig Verluste.

[ThalainTheCat]

Die Idee mit dem Windkraftwerk kann ich so beantworten: Das hat statische Gründe. Der Mast ist auf eine ganz andere Art Last ausgelegt als man es bräuchte, um ein relevantes Gewicht zu heben und dann unter allen Windbedingungen auch zu halten. Bei hochgezogenem Gewicht läge der Schwerpunkt extrem ungünstig und der Mast könnte kippen. Die Stabilität der Tragkonstruktionen ist ja sowieso schon ein Problem, selbst ohne die zusätzlich Last, was man immer wieder daran sieht, dass nagelneue Anlagen wegen Einsturzgefahr gleich wieder gesprengt werden müssen (ohne auch nur Flügel und Generator wieder bergen zu können). Der Kompromiss zwischen Materialaufwand (der ja letztlich den Ertrag der Anlage bestimmt - mit zu viel Stahl und Beton ist der Bau mehr CO2 als die Anlage je sparen kann) und Stabilität ist zu heikel.

Man arbeitet tatsächlich an Speichern, die das Heben schwerer Lasten nutzen - allerdings nimmt man dazu flache Strukturen (mit extrem hohen Massen), so dass wirklich nur die Gewichtskraft getragen werden muss, aber eben keine Seitenkräfte von Wind. Oder, was auch gerne genutzt wird, man baut solche Anlagen in stillgelegte Bergwerksschächte - da ist natürlich allerdings nur ein sehr begrenztes Potenzial an Standorten.

Beim Eisen und Stahl geht es übrigens nicht ohne etwas, was man verbrennen kann, denn das Metall muss reduziert werden, ich brauche also etwas, was den Sauerstoff aufnehmen kann. Traditionell ist das Medium hier Kohle (3 C + 2 Fe2O3 = 4 Fe + 3 CO2), Wasserstoff oder beliebige Kohlenwasserstoffe (Erdgas, etc.) funktioniert auch. Das mit der Erzeugung von Wasserstoff in der Nähe solcher Großverbraucher, um Netzlast zu balancieren ist also tatsächlich eine gute Option, wenn man in der Nähe auch erneuerbare Stromquellen mit variablem Ertrag hat.

Und um noch ein wenig Freizeitpark reinzubringen: Viele Launch Coaster arbeiten tatsächlich schon seit langem mit Speichern, da sich die Stromkosten eines Parks weniger am Gesamtverbrauch als an der Spitzenleistung orientieren. Wenn ich also die 2 Sekunden Blue Fire Launch auf 20 Sekunden verteilen kann, ist die Anlage deutlich billiger - aber der Speicher muss halt auch extreme Leistungen abgeben können. Traditionelle Batterien sind hier überfordert, aber Schwungräder und Hebegewichte sind in verschiedenen Bahnen schon versucht worden. (So weit ich weiß, nutzt BF keine Speicher, ich möchte aber nicht ausschließen, dass man hier mit anderen Anlagen des Parks koordiniert - gerade mit BF und Voltron gehe ich davon aus, dass man darauf achten wird, das nicht beide gleichzeitig abschießen)

[jens27]

Hier gibt's noch ein paar weitere Quellen. Eine der beiden geht auf das Thema Methanol aus Wasserstoff ein, welches ThalainTheCat ja auch schon etwas angeteasert hatte und weitere Quellen interessant finden würde.
Deshalb hie ein passender Link zum Thema "Methanol-Wunder fährt 800 km elektrisch: Doch viele Details sind noch ungeklärt" aus der Rubrik EFAHRER bei Chip.de

https://efahrer.chip.de/news/methanol-w ... ert_104909

Und zusätzlich ein recht aktuelles Interview zu einem eFuels Pilotprojekt eines Stuttgarter Automobilherstellers:
"eFuels: Synthetischer Kraftstoff aus erneuerbaren Energien"

https://newsroom.porsche.com/de/2023/na ... 31630.html

Und ein Interessanter, weiterführender Artikel auf swr.de mit einigen Videobeiträgen:

https://www.swr.de/swraktuell/argumente ... s-100.html

[ThalainTheCat]

Mal eine Frage spezifisch zum Europa-Park heute: Welche Versorgungsspannungen nutzt man eigentlich im Park? Ich gehe davon aus, dass die meiste Beleuchtung, Animatronics, etc. normal mit 230V gespeist werden und die schwächeren Motoren 400V Drehstrom sind - aber was ist mit den großen, dutzende bis hunderte kW leistungsstarken Motoren und dem LIM der Blue Fire? Das wären bei 400V doch sehr viele Ampere. Weiß jemand was da benutzt wird? 2kV, 15kV, oder ganz anders?

[Willyviper]

Ohne es genau zu wissen gehe ich von einem Mittelspannungs Arealnetz aus. Da ist die übliche Spannung 20kV oder seltener 10kV. So richtig viele Infos über Leistungen der Launch Antriebe findet man auch nicht. In den Anlagen wird dann aber auch häufig 690V eingesetzt.

Gruß Christian

[jens27]

Auf den Trafo-Häuschen zwischen Portugal und Island steht, wenn ich mich recht erinnere, glaub ich 20 kV. Somit deckt sich das mit deiner Vermutung.