| Beide Seiten der vorigen Revision
Vorhergehende Überarbeitung
Nächste Überarbeitung
|
Vorhergehende Überarbeitung
|
dreel:start [19.04.2021 12:25]
Bernd.Brincken [Elektro-Ökonomie] Satzbau |
dreel:start [01.12.2023 00:04] (aktuell)
Bernd.Brincken [Konzept] PKW |
| [{{ :dreel:dreel_area_462cm2.jpg?400|[[Dreel:]] }}] | ===== Projekt Dreel ===== |
| | Wir bauen ein Leicht-Fahrzeug mit minimalem [[https://kfz-tech.de/Biblio/Formelsammlung/Luftwiderstand.htm|Luftwiderstand]]. |
| ===== Dreel ===== | [{{ :dreel:pb200115_b2b.jpg?direct&240|Prototyp A1}}] |
| Wir bauen ein Fahrzeug für zwei Personen mit minimalem [[https://kfz-tech.de/Biblio/Formelsammlung/Luftwiderstand.htm|Luftwiderstand]]. | |
| |
| ==== Konzept ==== | ==== Konzept ==== |
| - Beschleunigungs-Widerstand | - Beschleunigungs-Widerstand |
| |
| Über etwa 50 km/h wird der [[https://kfz-tech.de/Biblio/Formelsammlung/Luftwiderstand.htm|Luftwiderstand zur entscheidenden Größe]], denn er steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit, der Rollwiderstand dagegen nur linear. \\ Steigung und Beschleunigung sind vorübergehend; ihre Energie wird zudem im Fahrzeug gespeichert - [[wpde>Potentielle Energie|potentiell]] oder [[wpde>kinetische Energie|kinetisch]] - und kann nach dieser Phase wieder als //Schwung// genutzt oder in elektrische Energie zurückverwandelt werden: [[wpde>Rekuperation]] | Beim PKW wird über 50 km/h der [[https://kfz-tech.de/Biblio/Formelsammlung/Luftwiderstand.htm|Luftwiderstand zur entscheidenden Größe]], denn er steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit, der Rollwiderstand dagegen nur linear; beim Fahrrad bereits bei 15 km/h. \\ Steigung und Beschleunigung sind vorübergehend; ihre Energie wird zudem im Fahrzeug gespeichert - [[wpde>Potentielle Energie|potentiell]] oder [[wpde>kinetische Energie|kinetisch]] - und kann nach dieser Phase wieder als //Schwung// genutzt oder in elektrische Energie zurückverwandelt werden: [[wpde>Rekuperation]] |
| |
| === Luftwiderstand === | === Luftwiderstand === |
| | [{{ :dreel:dreel_area_462cm2.jpg?240|[[Dreel:]] }}] |
| Der Luftwiderstand errechnet sich aus der Stirnfläche - anschaulich: die Größe des Schattens - multipliziert mit dem Luftwiderstands-Beiwert (cw). Der cw-Wert hängt davon ab, welche Wirbel die Fahrzeug-Hülle verursacht - ideal ist ein [[https://www.cw-wert.de/|Tropfen mit einem cw-Wert von 0,02]], ein Pinguin hat 0,03, eine Kugel 0,45, eine rechteckige Platte 2,0. \\ | Der Luftwiderstand errechnet sich aus der Stirnfläche - anschaulich: die Größe des Schattens - multipliziert mit dem Luftwiderstands-Beiwert (cw). Der cw-Wert hängt davon ab, welche Wirbel die Fahrzeug-Hülle verursacht - ideal ist ein [[https://www.cw-wert.de/|Tropfen mit einem cw-Wert von 0,02]], ein Pinguin hat 0,03, eine Kugel 0,45, eine rechteckige Platte 2,0. \\ |
| Bei PKW wurde der Wert bis in die 1990er stetig verbessert, danach schien [[http://www.aerowolf.de/grafik/Bild1gr.jpg|nicht mehr viel Optimierung möglich]] zu sein. In der gleichen Zeit [[https://slideplayer.org/slide/217287/1/images/4/Stand+der+Technik.jpg|stieg das Gewicht]] neuer PKW immer weiter an, während die Stirnfläche mit etwa 2m² recht konstant blieb. | Bei PKW wurde der Wert bis in die 1990er stetig verbessert, danach schien [[http://www.aerowolf.de/grafik/Bild1gr.jpg|nicht mehr viel Optimierung möglich]] zu sein. In der gleichen Zeit [[https://slideplayer.org/slide/217287/1/images/4/Stand+der+Technik.jpg|stieg das Gewicht]] neuer PKW immer weiter an, während die Stirnfläche mit etwa 2m² recht konstant blieb. |
| === Batterie-Strategie === | === Batterie-Strategie === |
| == Bisherige BEV == | == Bisherige BEV == |
| Der US-Herstellers Tesla antwortete auf diese Bedingungen mit einer simplen Idee: Lasst uns soviele Zellen in das Auto packen, dass eine Batterie für die typische Gesamt-Fahrleistung des Erstbesitzers ausreicht. Das ergab dann 90 kWh, die bis etwa 2015 grob 50$ct/Wh kosteten - also allein 45.000$ für die Zellen, ohne die Technik darum herum. Ein Tesla-S rückte damit zwangsläufig ins Premium-Segment, und wurde dann auch so vermarktet. [[https://www.mdpi.com/2032-6653/9/4/46/htm|Stirnfläche und Masse]] liegen mit 2,3 m³ und 1,8 Tonnen hoch, entsprechen aber dem Segment und fielen daher nicht weiter auf. Die 90 kWh erlauben bei 20 kWh/100 km (auf US-Highways) etwa 450 km, was selbst bei nur 500 Zyklen für 225.000 km oder 140.000 Meilen reicht - im Rahmen der üblichen PKW-Lebensdauer. | Der US-Hersteller Tesla antwortet auf diese Lage mit einer simplen Idee: Lasst uns soviele Zellen in ein Auto packen, dass eine Batterie für die typische Gesamt-Fahrleistung des Erstbesitzers ausreicht. Das ergab dann 90 kWh, die bis etwa 2015 grob 50$ct/Wh kosteten - also allein 45.000$ für die Zellen, ohne die Technik darum herum. Ein Tesla-S rückte damit zwangsläufig ins Premium-Segment, und wurde dann auch so vermarktet. [[https://www.mdpi.com/2032-6653/9/4/46/htm|Stirnfläche und Masse]] liegen mit 2,3 m² und 1,8 Tonnen hoch, entsprechen aber dem Segment und fielen daher nicht weiter auf. Die 90 kWh erlauben bei 20 kWh/100 km (auf US-Highways) etwa 450 km, was selbst bei nur 500 Zyklen 225.000 km oder 140.000 Meilen Gesamtfahrleistung ergibt - ganz im Rahmen des üblichen. \\ Diesem Konzept folgten im Kern ab 2020 auch deutsche Automobilhersteller, mit Modellen wie [[wpde>Porsche Taycan]], [[wpde>Audi e-tron]] oder [[wpde>VW ID.3]], deren Vertrieb politisch durch großzügige Prämien angeschoben wird. Letzterer hat einen cw-Wert von 0,27, ergibt bei 2,3 m² Stirnfläche einen recht hohen cw*a von 0,62. |
| |
| === Dreel === | ==== Dreel ==== |
| Demgegenüber wurden die Grundparameter des //Dreel// ganz anders gesetzt: | Demgegenüber wurden die Grundparameter des //Dreel// ganz anders gesetzt: |
| * Komfort, Raum, Fahrleistungen, Design- und andere etablierte Größen werden zurückgestellt, stattdessen alles auf die Senkung des Luftwiderstands ausgerichtet, der wesentlichen Energie-Senke beim Individualverkehr./* \\ //Wer die Welt retten will, muss leiden.// */ | * Platz, Komfort, Fahrleistungen, Design und andere etablierte Größen werden zurückgestellt, stattdessen alles auf die Senkung des Luftwiderstands ausgerichtet, der wesentlichen Energie-Senke beim Individualverkehr./* \\ //Wer die Welt retten will, muss leiden.// */ |
| * Zwei Menschen können transportiert werden - hintereinander, denn Länge kostet beim Luftwiderstand (fast) nichts. | |
| * Die Stirnfläche wird beim Liegen deutlich kleiner, den Kopf gerade so hoch, dass man über die Füße sehen kann - siehe [[wpde>Bobsport]]. \\ Zielwerte: Stirnfläche 0,6 m², cw 0,25 = cw*A __0,15__. | * Die Stirnfläche wird beim Liegen deutlich kleiner, den Kopf gerade so hoch, dass man über die Füße sehen kann - siehe [[wpde>Bobsport]]. \\ Zielwerte: Stirnfläche 0,6 m², cw 0,25 = cw*A __0,15__. |
| * Drei Räder - zwei vorn, ein angetriebenes hinten - sind aerodynamisch ideal, durch die Nähe zur Tropfenform. \\ Ein Zweirad ist zwar schmaler, muss aber den Schwerpunkt höher bauen, um akzeptabel [[wpde>Motorrad#Kurvenfahrt|um Kurven zu fahren]], was zusammen mit Turbulenzen einen ungünstigeren cWa-Wert als ein //Dreel// ergibt. | * Drei Räder - zwei vorn, ein angetriebenes hinten - sind aerodynamisch ideal, durch die Nähe zur Tropfenform. \\ Ein Zweirad ist zwar schmaler, muss aber den Schwerpunkt höher bauen, um akzeptabel [[wpde>Motorrad#Kurvenfahrt|um Kurven zu fahren]], was zusammen mit Turbulenzen einen ungünstigeren cWa-Wert als ein //Dreel// ergibt. |
| | * Der Fahrer sitzt mit Helm unter freiem Himmel, da eine geschlossene Kabine (Energie-)aufwändig belüftet werden müsste |
| | * Ein Dreel ist kein Sportfahrzeug. Zwei- und Vierräder erreichen typisch höhere Kurvengeschwindigkeiten, zumal für Leichtfahrzeuge optimierte Reifen bisher nicht angeboten werden; und diese lassen sich nicht in Kleinserie herstellen. |
| |
| == Dreel-120 == | === Dreel-120 === |
| * Fahrleistung - ein Dreel soll in der Klasse L5e auf der Autobahn fahren, denn viele Ziele sind in der EU nur so sinnvoll erreichbar. Auf der rechten Spur sind 90 km/h üblich, wenn man nicht zum Hindernis werden will - auch an Steigungen (auf Autobahnen maximal 8%). \\ Die Höchstgeschwindigkeit wird auf 120 km/h begrenzt, auf ebener Strecke genug zum Überholen von LKW. | * Ein Dreel der Klasse L5e soll auf der Autobahn fahren, denn viele Ziele sind in der EU nur so sinnvoll erreichbar. Auf der rechten Spur sind 90 km/h üblich, wenn man nicht zum Hindernis werden will - auch an Steigungen (auf Autobahnen maximal 8%). \\ Die Höchstgeschwindigkeit wird auf 120 km/h begrenzt, auf ebener Strecke genug zum Überholen von LKW. |
| * Motorleistung - für 80 km/h reichen bei cw*A 0,20 bescheidene 2 [[wpde>Watt|kW]], bei 90 sind es 2,65 kW. | * Motorleistung - für 80 km/h reichen bei cw*A 0,20 bescheidene 2 [[wpde>Watt|kW]], bei 90 sind es 2,65 kW. |
| * Für Steigungen ist das Gewicht kritisch - bei 300 kg und 8% braucht es dann zusätzliche 5,9 kW. | * Masse - kritisch bei Steigungen. Bei 300 kg und 8% braucht es dann zusätzliche 5,9 kW. |
| * 10 kW Antriebsleistung reichen somit für alle praktischen Fahr-Bedingungen aus. | * 10 kW Antriebsleistung reichen somit für die meisten praktischen Fahrbedingungen aus. |
| * Leichtbau ist wegen der Steigungen notwendig, aber bei dem geringen umbauten Raum, und entsprechend kleinen Hebeln und Kräften auch gut realisierbar - Zielwert ohne Passagiere: 150 kg | * Leichtbau ist allein wegen der Steigungen angezeigt, ist aber bei dem geringen umbauten Raum mit - im Vergleich zum PKW ebenso wie Zweirad - kurzen Hebeln und kleinen Kräften auch gut realisierbar; Zielwert ohne Passagiere: 150 kg |
| * Reichweite - 100 km reichen für Pendler - bei 90 km/h braucht es dafür nur 2,65 kWh; 4 kWh liefern genug Puffer, und ermöglichen einen kleineren Ladehub (> Zyklenzahl). | * Reichweite: 100 km reichen für Pendler, und bei 90 km/h braucht es dafür nur 2,65 kWh; 4 kWh liefern genug Puffer, ermöglichen einen kleineren Ladehub und damit höhere [[https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Akkumulator#Lebensdauer|Zyklenzahl]]. Optional passt auch höhere Akku-Kapazität bis 10 kWh ins Fahrzeug. |
| == Dreel-45 == | * Zwei Menschen können transportiert werden - hintereinander, denn Länge kostet beim Luftwiderstand (fast) nichts. |
| * Aktuell wird die Entwicklung des //Dreel-45// betrieben, der in der Klasse L2e maximal 45 km/h erreicht, aber bessere Beschleunigung und Berg-Fahrleistung bietet als ein Verbrenner-Zweirad mit gleicher Höchstgeschwindigkeit. | * EU-Führerscheinklasse A1, ab 16 Jahren, wie für Motorräder bis 125 cm³ |
| | === Dreel-45 === |
| | * Aktuell (2021 ff) wird die Entwicklung des //Dreel-45// betrieben, der in der Klasse L2e maximal 45 km/h erreicht, dabei bessere Beschleunigung und Steigleistung bietet als ein Verbrenner (-Zweirad) dieser Klasse, bei weniger Verbrauch und besserem Unfallschutz als E-Zweiräder. |
| * Bei 45 km/h braucht es etwa 500 W zur Überwindung von Luft- und Rollwiderstand | * Bei 45 km/h braucht es etwa 500 W zur Überwindung von Luft- und Rollwiderstand |
| * Maximal-Leistung 3 kW, die für Beschleunigung und Steigungen abrufbar sind | * Maximal-Leistung 3 kW, die für Beschleunigung, Steigungen und bei Gegenwind abrufbar sind |
| * Fahrzeug-Gewicht ca. 30 kg, plus Batterie, je nach Kapazität und Technik 5 .. 15 kg | * Fahrzeug-Gewicht ~35 kg plus Batterie, je nach Kapazität und Technik 5 .. 15 kg |
| * Reichweite 80 bis 150 km, abhängig von der Batterie-Kapazität | * Reichweite 80 bis 150 km bei 45 km/h, je nach Batterie-Kapazität |
| * Bessere Sturz-Sicherheit und Unfallschutz als ein Zweirad | * Bessere Sturz-Sicherheit und Unfallschutz als ein Zweirad |
| | * [[https://de.wikipedia.org/wiki/Führerschein_(EU-Recht)#Führerscheinklassen|EU-Führerschein]] Klasse AM, fahrbar ab 16, in einigen Ländern auch 15 Jahren |
| |
| ---- | ---- |
| |
| [[dreel:Arbeitsgruppe:start]] > nur für Mitglieder - bitte [[http://move-inst.de/start?do=login§ok=|Anmelden]] | * [[dreel:Arbeitsgruppe:start]] > nur für Mitglieder - bitte [[http://move-inst.de/start?do=login§ok=|Anmelden]] |
| | * [[dreel:inspiration:start|Inspirationen]] |
| | |
| === Verwandtes === | === Verwandtes === |
