Seltene Erden ade: Umstieg auf fremderregte Synchronmotoren

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Tachy
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Seltene Erden ade: Umstieg auf fremderregte Synchronmotoren

Beitrag von Tachy »

Elektromobilität soll an teurer werdenden Seltenen Erden nicht scheitern. Windkraftanlagenhersteller machten es schon vor: Enercon stellt seit geraumer Zeit nur noch fremderregte Generatoren her.

Fremderregung heisst: Der Motor/Generator wird rein mit elektromagnetischen Spulen aufgebaut, die ihr Feld selbst steuern. Vorteil: man kann die Stärke des Magnetfeldes auch individuell steuern, was wirkungsgradtechnisch im Teillastbetrieb von Vorteil ist.

Es gibt schon mindestens zwei Hersteller aus der Zulieferindustrie, die auf diese Technik setzen:

Brose:
http://www.brose.de/ww/de/pub/produkte/ ... nmotor.htm
sewmot_263.jpg
sewmot_263.jpg (47.67 KiB) 7548 mal betrachtet
...und Continental:
http://www.conti-online.com/generator/w ... ion=1.html
img__2011__09__13__elektromotoren__renault__en,property=onlineBild.jpeg
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Permanentmagneten in Motoren gehören damit der Vergangenheit an.
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Martin
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Re: Seltene Erden ade: Umstieg auf fremderregte Synchronmoto

Beitrag von Martin »

Moin,

ist ja alles schön und gut, aber sind die Motoren dann noch wartungsfrei?
Für die Fremderregung werden würder 'Bürsten' fällig.

Naja hat alles eben seine Vor und Nachteile

Und die seltenen Erden sind nicht so selten. Im Moment hat nur eben China ein Monopol darauf... .

Mal sehen was sich noch so entwickelt. Es ist auf alle Fälle positiv anzumerken das sich ein großer Zulieferer gedanken macht.
Bild Nicht mal fliegen ist schöner.
cc879
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Re: Seltene Erden ade: Umstieg auf fremderregte Synchronmoto

Beitrag von cc879 »

Bürsten sind schon noch verkraftbar, zudem es kein Kommutator ist. Im Vergleich zum Verbrennungsmotor ist das an Verschleißteilen doch noch sehr überschaubar.
Für die Fremderregung spricht aber halt vor allem der über de gesamten Betrieb bessere Wirkungsgrad.

Continental bietet angenehmer weise nicht nur den Motor sondern sämtliche Komponenten für Elektro- und Hybridfahrzeuge.
Die Leistungselektronik in den Hybriden von S-Klasse und 7er kommt auch von Conti, genauso wie fast jedes Steuergerät für automatisierte Schaltgetriebe auf der Welt.
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Priusfan
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Re: Seltene Erden ade: Umstieg auf fremderregte Synchronmoto

Beitrag von Priusfan »

Ja das Missverständnis mit den seltenen Erden lese ich fast überall.

Weltweit sind ca. 100 Millionen Tonnen Lagerstätten bekannt. Selbst wenn man für jedes Auto 10kg davon benötigen würde und nix wiederverwenden könnte und keine weiteren Lagerstätten entdeckt würden, könnte man damit 10.000 Millionen Fahrzeuge bauen.

So viel zum Thema selten.


Ich sehe beim permaneterregten Motor keinen Wirkungsgradnachteil. Eher im Gegenteil. Es fällt ja die Energie weg, die sonst für den Aufbau des Magnetfeldes benötigt wird. Daher haben Motoren mit Neodymmagneten auch einen Spitzerwirkungsgrad von bis zu 98%. Die Blindleistung ist hier, im Gegensatz zu WKA und anderen Kraftwerksmaschinen, kein Problem.

Die Erregerleistung kann bis zu 5% der Nutzleistung betragen. Daher halte ich insbesondere im Teillastbereich die Behauptung eines besseren Wirkungsgrades für falsch.

Dass Enercon keine Permanentmagneten in ihren Generatoren einsetzt hat weder was mit Blindleistung noch mit dem Wirkungsgrad zu tun. Es ist schlicht und einfach eine Kostenfrage. Die verwenden ja eh einen Gleichstromzwischenkreis aus dem dann elektronisch eine saubere Netzspannung gebastelt wird.
cc879
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Re: Seltene Erden ade: Umstieg auf fremderregte Synchronmoto

Beitrag von cc879 »

Priusfan hat geschrieben:Ja das Missverständnis mit den seltenen Erden lese ich fast überall.
Weltweit sind ca. 100 Millionen Tonnen Lagerstätten bekannt. Selbst wenn man für jedes Auto 10kg davon benötigen würde und nix wiederverwenden könnte und keine weiteren Lagerstätten entdeckt würden, könnte man damit 10.000 Millionen Fahrzeuge bauen.
So viel zum Thema selten.
Natürlich sind die nicht selten sondern heißen nur so.
Aber defacto sind die Förderkapazitäten nicht besonders üppig, lassen sich nicht einfach mal eben ausbauen und liegen fast komplett in China - die können uns auch einfach den Hahn abdrehen und dann sind die Erden wirklich selten - zumindest für uns.
Priusfan hat geschrieben: Ich sehe beim permaneterregten Motor keinen Wirkungsgradnachteil. Eher im Gegenteil. Es fällt ja die Energie weg, die sonst für den Aufbau des Magnetfeldes benötigt wird. Daher haben Motoren mit Neodymmagneten auch einen Spitzerwirkungsgrad von bis zu 98%.
Für einen begrenzten Drehzahlbereich hast Du damit auch recht. Aber der reicht nicht aus. Das siehst Du auch an Ampera und Prius - durch den Kunstgriff mit dem Planetengetriebe passt das mit den Drehzahlen wieder.
Bei einem E-Auto mit starrer Übersetzung müsste man dann irgendwann in den Feldschwächungsbereich fahren und da sinkt der Wirkungsgrad dann entsprechend.
Da ist das beschriebene Konzept dann schon besser.
Die Alternative wäre ein permanenterregter Synchronmotor in Verbindung mit einem Schaltgetriebe.

Besser als ganz ohne Magnete fände ich aber einen permanenterregten Synchronmotor, bei dem man durch Fremderregung dann noch draufsatteln könnte (hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen). Die Verluste durch die Erregungsenergie könnten so geringer ausfallen.
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Re: Seltene Erden ade: Umstieg auf fremderregte Synchronmoto

Beitrag von Priusfan »

Natürlich sind die nicht selten sondern heißen nur so.
Aber defacto sind die Förderkapazitäten nicht besonders üppig, lassen sich nicht einfach mal eben ausbauen und liegen fast komplett in China - die können uns auch einfach den Hahn abdrehen und dann sind die Erden wirklich selten - zumindest für uns.
Da muss ich Einspruch einlegen.

Tatsächlich werden derzeit ca. 97% in China gefördert. Die verfügen aber nur über 30% der Reserven. Aus Kostengründen hatte sich in den 90ern und 2000ern die Förderung in anderen Ländern nicht mehr gerechnet und wurde eingestellt. Die soll aber jetzt wieder aufgenommen werden um von China wieder unabhängiger zu werden.

Übrigens gibt es in Deutschland auch große Vorkommen. Das größte liegt übrigens 20 km nördlich vom BMW Werk in Leipzig, wo ab 2013 der i3 und ab 2014 der i8 gebaut werden soll. Ob das Zufall ist?
EcoDrive
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Re: Seltene Erden ade: Umstieg auf fremderregte Synchronmoto

Beitrag von EcoDrive »

cc879 hat geschrieben: Für einen begrenzten Drehzahlbereich hast Du damit auch recht. Aber der reicht nicht aus. Das siehst Du auch an Ampera und Prius - durch den Kunstgriff mit dem Planetengetriebe passt das mit den Drehzahlen wieder.
Bei einem E-Auto mit starrer Übersetzung müsste man dann irgendwann in den Feldschwächungsbereich fahren und da sinkt der Wirkungsgrad dann entsprechend.
Da ist das beschriebene Konzept dann schon besser.
Die Alternative wäre ein permanenterregter Synchronmotor in Verbindung mit einem Schaltgetriebe.

Besser als ganz ohne Magnete fände ich aber einen permanenterregten Synchronmotor, bei dem man durch Fremderregung dann noch draufsatteln könnte (hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen). Die Verluste durch die Erregungsenergie könnten so geringer ausfallen.
Wie ist das mit dem Hybrid Synchron Motor? Au Backe schon wieder dieses Wort.... Sorry Rikarda, aber ich kann nichts dafür , dass er so heisst. ;-)

@cc879

Hab ich da was falsch verstanden oder meinst du so etwas

http://www.brusa.biz/index.php?id=135&L=dmsoglwg

Bis 12'000 U/Min volle Leistung ohne Schaltgetriebe, bei 95% Nenn-Wirkungsgrad.
Diese Firma baut den kompletten Antrieb inkl. hocheffizienter Leistungselektronik für den Volvo C30.
Opel Ampera, 2012 seit 3.5.12.
Vollständige Datenerfassung seit 6.5.12
35504 km elektr. mit 12,88 kWh/100km ab Akku.
16,58 kWh ab geeichtem Zähler
1698 km RE-Betrieb 7,49 L/100km
Lebensd.Verbr. 0,52 L/100km (0,34 L/100km seit 6.5.12)
Stand 08.10.14
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Re: Seltene Erden ade: Umstieg auf fremderregte Synchronmoto

Beitrag von cc879 »

@priusfan
Du hast völlig recht, aber ich meinte nicht was grundsätzlich vorhanden ist sondern die momentanen Fördermöglichkeiten - da hat China heute ein Monopol. Und das lässt sich auch nicht mal eben ändern. Gerade in Deutschland hast Du doch erstmal 25 Bürgerinitiativen dagegen und Jahre dauernde Prozesse.
Selbst wenn das nicht wäre bräuchte man einige Jahre.

@ecodrive
Ja, das könnte in die Richtung gehen.

Die volle Leistung bei 12000 rpm ist aber ja keine Kunst.
Anspruchsvoller ist es da schon, nicht nur 100 kw bei 100km/h sondern auch 75kw bei 30km/h - und zwar mit einem leichten Motor.

300Nn klingt immer erst mal so toll , da vergleicht man mit einem kräftigen Diesel. Aber der hat 6 Gänge und muss nicht im 6. Gang anfahren. Da relativiert sich das Drehmoment. Hier besser in kw denken.
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Re: Seltene Erden ade: Umstieg auf fremderregte Synchronmoto

Beitrag von Priusfan »

cc879 hat geschrieben:@priusfan
Du hast völlig recht, aber ich meinte nicht was grundsätzlich vorhanden ist sondern die momentanen Fördermöglichkeiten - da hat China heute ein Monopol. Und das lässt sich auch nicht mal eben ändern. Gerade in Deutschland hast Du doch erstmal 25 Bürgerinitiativen dagegen und Jahre dauernde Prozesse.
Selbst wenn das nicht wäre bräuchte man einige Jahre.
Zum Glück nicht. Alle Genehmigungen liegen vor, die Schürfrechte auch. Und da es einen Schacht geben wird, hält sich der Landschaftsverbrauch auch stark in Grenzen. Außerdem ist das an der Stelle sehr dünn besiedeltes Gebiet. Nach aktuellen Angaben der deutschen Rohstoff AG könnte mit der Förderung bereits 2015 begonnen werden.

In anderen Ländern, u.a. Kannada und Australien, wird auf jeden Fall wieder gefördert werden. Das ist bereits beschlossene Sache.
EcoDrive
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Re: Seltene Erden ade: Umstieg auf fremderregte Synchronmoto

Beitrag von EcoDrive »

cc879 hat geschrieben: @ecodrive
Ja, das könnte in die Richtung gehen.

Die volle Leistung bei 12000 rpm ist aber ja keine Kunst.
Anspruchsvoller ist es da schon, nicht nur 100 kw bei 100km/h sondern auch 75kw bei 30km/h - und zwar mit einem leichten Motor.

300Nn klingt immer erst mal so toll , da vergleicht man mit einem kräftigen Diesel. Aber der hat 6 Gänge und muss nicht im 6. Gang anfahren. Da relativiert sich das Drehmoment. Hier besser in kw denken.
Genau das ist es ja bei dieser Konstruktion:

'Drehzahlbereich: konstante Leistung 4'200 - 11'000 U/min '

Der Leistungsabfall im oberen Drehzahlbereich ist deutlich geringer im Vergleich zum Asynchronmotor.
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35504 km elektr. mit 12,88 kWh/100km ab Akku.
16,58 kWh ab geeichtem Zähler
1698 km RE-Betrieb 7,49 L/100km
Lebensd.Verbr. 0,52 L/100km (0,34 L/100km seit 6.5.12)
Stand 08.10.14
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