Effizienz


Effiziente Energienutzung

Es muss viel Energie aufgewendet werden, um ein Fahrzeug zu bewegen, und doch kommt nur ein kleiner Teil davon bei den Rädern an. Einiges geht durch Reibung und Wärme verloren. Die Ineffizienz eines Fahrzeugs lässt sich in zwei Verlustkategorien unterteilen: Fahrwiderstand und Energieumwandlung. Bei Tesla setzen wir alles daran, beide Faktoren so gering wie möglich zu halten, um eine maximale Reichweite zu erzielen. Der Tesla Roadster kann sich dabei auf einen hervorragenden Elektroantrieb und die Besessenheit unserer Ingenieure berufen, die alles daran setzten, den effizientesten Seriensportwagen der Welt zu entwickeln.

FAHRWIDERSTAND

Alle Fahrzeugtypen müssen unabhängig von ihrer Antriebsart den Fahrwiderstand überwinden. Dieser umfasst den Luftwiderstand, die mechanische Reibung (Lager, Naben, Antriebswelle, usw.) und den Rollwiderstand. Der Fahrwiderstand wirkt sich auf alle Fahrzeuge aus.  Bei einer Beschleunigung erhöht sich der Luftwiderstand; ein Fahrzeug muss mehr Luft aus dem Weg „drücken“. Daher ist der Fahrwiderstand bei höheren Geschwindigkeiten höher und hängt von der Aerodynamik des Fahrzeugs ab. Unsere Ingenieure richten ihren Fokus auf die Reduzierung aerodynamischer Verluste bei gleichzeitiger Realisierung eines gelungenen Designs. Der Fahrwiderstand kann durch die Konstruktion von Bremsen, Lagern und anderen rotierenden Bauteilen mit weniger Reibung reduziert werden. Es ist ebenfalls wichtig, Reifen mit geringem Rollwiderstand zu verwenden und das Fahrzeug möglichst leicht zu machen. Die durch eine Verringerung des Fahrwiderstandes eingesparte Energie kann erhebliche Auswirkungen auf die Reichweite haben. Das Model S ist eine der aerodynamischsten Limousinen, die jemals gebaut wurden; alle Komponenten sind hier auf eine Minimierung der Reibung zur Maximierung der Reichweite abgestimmt.

ENERGIEWANDLUNGSVERLUSTE

Zwei theoretische Fahrzeuge mit identischem Fahrwiderstand könnten einen völlig unterschiedlichen Gesamtwirkungsgrad aufweisen, bezogen darauf, wie effektiv sie diese Energie umwandeln, bevor diese die Räder antreibt. Elektrofahrzeuge weisen die niedrigsten Gesamtenergie-Umwandlungsverluste auf.

EFFIZIENZ VON ELEKTROAUTOS

In einem Elektrofahrzeug wird chemische Energie in einem Akkumulator gespeichert. In Tesla-Fahrzeugen werden aufgrund der hohen Energiedichte Lithium-Ion-Batterien eingesetzt. Das Konvertieren von chemischer Energie in freie Elektronen (elektrische Energie) kann eine Effizienz von mehr als 90 % erbringen - durch Erwärmung der Zellen und anderen Akkumulatorkomponenten, wie Stromleiter und Sicherungen, geht nur wenig Energie verloren. Die übrigen Tesla Komponenten für den Antrieb - Umrichter und Motor - sind ebenfalls äußerst effizient. Insgesamt beträgt der Wirkungsgrad des Tesla Roadsters 88 % und ist damit fast dreimal größer als der eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugs.

WIRKUNGSGRAD VON  FAHRZEUGEN MIT VERBRENNUNGSMOTOR

Benzin speichert chemische Energie in einem konventionellen Auto. Durch Verbrennung wird chemische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Kolben wandeln Wärmeenergie in mechanische Arbeit um, die die Räder dreht. Der Umwandlungsprozess besitzt im besten Fall einen Wirkungsgrad von 35 %. Der größte Teil der im Benzin gespeicherten Energie geht als Wärme verloren.

WIRKUNGSGRAD VON HYBRID- UND PLUG-IN-HYBRIDFAHRZEUGEN

Der Vorgang der Energieumwandlung in einem Hybridfahrzeug ist eine Kombination des in einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor und einem Elektrofahrzeug stattfindenden Prozesses. Der Gesamtwirkungsgrad eines Hybridfahrzeugs ist etwas höher als der eines herkömmlichen Fahrzeugs, da hierbei ein Teil der Fahrwiderstandsenergie wiedergewonnen werden kann. Dieser aber ist trotzdem noch sehr viel niedriger als der eines Elektrofahrzeugs. Bei Hybridfahrzeugen, die im vollständig elektrischen Modus betrieben werden, kann der Gesamtwirkungsgrad recht hoch sein. Sobald jedoch der Benzinmotor anspringt, umfasst die gesamte Effizienz der Komponenten für den Antrieb die Verluste für sowohl die Verbrennungskonvertierung als auch die des Akkumulators. Eine Welt von 100-prozentig Hybridfahrzeugen hängt jedoch weiterhin 100 % vom Erdöl ab.

GESAMTWIRKUNGSGRAD („WELL TO WHEEL“)

Ein Vergleich der Beispiele für jede Technologie zeigt, dass die Nutzung der elektrischen Energie bei Tesla am effizientesten ist. Durch den Bau effizienterer Kraftwerke und die gesteigerte Einspeisung von erneuerbaren Energien in die Netzleitungen wird das Verhältnis der Effizienz von Quelle zu Station deutlich erhöht. Im Gegenzug steigt die Gesamtfahrzeugeffizienz auf ein Niveau, die nie von einem Verbrennungsmotor oder den Hybridtechnologien erreicht werden kann. Durch den Bau effizienterer Kraftwerke und die gesteigerte Einspeisung von erneuerbaren Energien in die Netzleitungen wird das Verhältnis der Effizienz von Quelle zu Station deutlich erhöht. Im Gegenzug steigt die Gesamtfahrzeugeffizienz auf ein Niveau, die nie von einem Verbrennungsmotor oder den Hybridtechnologien erreicht werden kann.


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