Batterielebensdauer und Kurzzeitspeicherung

[Markus Dippold]

Bleiben wir mal beim Ampera, dessen Akku bekanntermaßen immer nur zwischen 20% und 80% (ungefähr, runde Zahlen will ich haben) Ladezustand gehalten wird.
Der Ampera-Akku ist für rund 1500 Vollzyklen ausgelegt, bis die Kapazität zu gering wird, um ihn als Fahrakku weitehrin sinnvoll nutzen zu können.

Sodele, angenommen ich fahre so, daß ich jeden Tag einmal den Akku leerfahre (also 20%) und dann in der Nacht wieder voll lade (80%). Also habe 60% eines Vollzyklus verbraten. Damit dauert das 6.85 Jahre, bis ich an die Kapazitätsgrenze komme.

Wenn nun der Stromversorger jede Nacht für den Netzlastausgleich nur einmal um 10% runter und wieder raufgeht, habe ich schon 70% des Vollzyklus benötigt. Damit sind es schon nur noch 5.87 Jahre, bis der Akku an besagte Kapazitätsgrenze kommt.

Oder anders: Der Akku ist ein Jahr früher soweit runter, daß ich einen neuen benötige.
Daß durch diverse Ladestrategien der Zeitpunkt etwas früher oder später kommen kann, ist möglich. Fakt ist aber, daß durch den Netzlastausgleich der Akku früher "defekt" wird.

Ganz ehrlich, das möchte ich nicht haben - oder der Netzbetreiber zahlt mir einen entsprechenden Ausgleich dafür.

Gruß
Markus

[von Gestern]

Teilweiser Widerspruch werter Georg.
Es ist keineswegs egal ob ich 100 Entladungen zu 100% mache oder 400 Entladungen zu 25%.

Letztere führen zu einem erheblich größeren Gesamtkapazitätsdurchsatz und die Degeneration ist geringer.

http://www.batteryuniversity.com

Das Beste was es auf diesem Gebiet gibt... für Leute mit Zeit und Englischkenntnissen.

Besten Dank, he2lmuth, für diese Adresse der Battery University.
Bei einem kurzen Blick in einen der Artikel ( BU-808) fand ich sofort folgende Aussage:
>> Table 2: Cycle life as a function of
depth of discharge
A partial discharge reduces stress and prolongs battery life.... <<

Das entspricht genau Deiner Aussage, dass 400 Entladungen zu 25% zu einer geringeren Degeneration führen.
Und bei den noch geringeren Teilladungszyklen für die Kurzzeits-Stabilisierung des Netzes ergibt sich eine echt vernachlässigbare zusätzliche Alterung.
Und die muss NATÜRLICH vom Netzbetreiber finanziell kompensiert werden, sogar noch mehr als kompensiert, sonst macht natürlich die Mehrzahl der E-Autofahrer nicht mit
WENN also einer sein Auto nicht täglich mit 100% Reichweite quälen MUSS, könnte er auf die Idee kommen, dass sein Auto - wenn es schon nicht fährt - wenigstens etwas Geld verdienen soll (und das soll ja in Pilotprojekten schon durchgeführt werden).

Im späteren Beitrag von M. Dippold sehe ich, dass der Ampera-Akku nur für 1500 Vollzyklen ausgelegt sein soll. Stimmt das denn? Beim Smart werden <80 % Ausnutzung empfohlen, und man hört von 3000 Zyklen (siehe meine Diagramme von LiTec). Die Temperatur-Streicheleinheiten scheinen beim Ampera sogar ausgeprägter zu sein als beim Smart. Mit den nichtklimatisierten Handy-Akkus kann man da nur Mitleid haben (daher schaffen die nur rund 1/10 so viel Zyklen).
Ein schönes Wochenende!
... Und ich will weder eifern noch missionieren, ich will nur wissen, wie sehr der unruhige Stromfuß in die Lebensdauer eingeht (- und warum diese Teilladungen/entladungen nicht ebenso auch nutzbringend eingesetzt werden können sollen)

[georgk111]

Teilweise einverstanden. Kern ist: der Gesamtdurchsatz bestimmt die Batterielebensdauer.

Ich hab leider meine Literatursammlung nicht im Zugriff, aber der Artikel zeigt näherungsweise was ich meine:
http://www.mpoweruk.com/life.htm 4.Grafik von oben
Grob stimmt die Formel, dass der Durchsatz mal Zahl der Zyklen gleich ist, vor allem im mittleren Bereich bei den meisten Akkutypen. Den exponentiellen Anstieg links, wo man theoretisch einen höheren Lebensdurchsatz erzielen könnte (da geht es um Prozentwerte im niedrigen 2 stelligen Bereich, vielleicht 20% oder so) können wir im Ampera leider nicht nutzen, da wir nur auf den Bereich zwischen 17 und 77% Zugriff haben (hätte nichts dagegen wenn das fallweise ginge, siehe Tesla)) Allerdings altern die auf 100% geladenen Akkus ja auch wieder schneller, somit ist wieder nix mit mehr Durchsatz. Und unterhalb 20% ist die Kurve schon ziemlich flach. Battery University mixt halt die Batterien (EV oder cell phone) oft bzw. bezieht sich bei den Tests auf 100 auf 20% SOC discharge usw.

Viel mehr Einfluss haben Temperatur und Höhe der Lade- und Entladeströme. Temperatur meistert der Ampera recht gut, Entladeströme sind bei einem EV nicht zu unterschätzen. Notorische Vollgasfahrer könnten theoretisch eine schnellere Batteriealterung bemerken. Schade, dass es dazu keine Statistiken gibt (ich meine Batterialterung im Verhältnis zur Fahrgewohnheit, oder Amperas in D und in A. Hierzulande darf man ja nicht mehr als 130 km/h fahren )))

Immerhin sind wir uns auch einig, dass wir keine ungewollten Zyklenerhöhungen durch die E-Wirtschaft wollen. Markus hat das eh schön vorgerechnet. Nur bezweifle ich, dass nur 10% Kapaziät gezogen werden. Ich würde getrost 30% (also einen halben Zyklus) dazurechnen, dann kommt man nur mehr auf 2/3 Lebensdauer. Aber dazu müssen sie uns erst bidirektionale Ladegeräte zwangsweise vorschreiben.

[von Gestern]

Teilweise einverstanden. Kern ist: der Gesamtdurchsatz bestimmt die Batterielebensdauer.

Ich hab leider meine Literatursammlung nicht im Zugriff, aber der Artikel zeigt näherungsweise was ich meine:
http://www.mpoweruk.com/life.htm 4.Grafik von oben
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Viel mehr Einfluss haben Temperatur und Höhe der Lade- und Entladeströme. Temperatur meistert der Ampera recht gut, Entladeströme sind bei einem EV nicht zu unterschätzen. Notorische Vollgasfahrer könnten theoretisch eine schnellere Batteriealterung bemerken. Schade, dass es dazu keine Statistiken gibt (ich meine Batterialterung im Verhältnis zur Fahrgewohnheit, oder Amperas in D und in A. Hierzulande darf man ja nicht mehr als 130 km/h fahren )))

Immerhin sind wir uns auch einig, dass wir keine ungewollten Zyklenerhöhungen durch die E-Wirtschaft wollen.
.... Aber dazu müssen sie uns erst bidirektionale Ladegeräte zwangsweise vorschreiben.

Besten Dank für diese nüchterne Betrachtung und den Literaturhinweis (ich habe noch nicht alles gelesen, aber es scheint ergiebig zu sein).
Aus verschiedenen Artikeln habe ich entnommen, dass vor allem die optimale und möglichst konstante Temperatur der Batterie sehr wichtig ist, anscheinend sogar wichtiger als die Zyklenzahl (bei geringen Teilentladungen). Und da scheint ja auch unser Ampi sich sehr darauf zu konzentrieren (mein Smart macht da weniger Aufhebens davon).
Ungewollte Zyklenerhöhungen durch die E-Wirtschaft sollte es ja auch nicht geben (und auch kein Zwang)! Aber ich persönlich würde im Sinne der baldigen Energiewende zu den volatilen "erneuerbaren" Energien eher einen Aufpreis für ein bidirektionales Ladegerät akzeptieren als für einen Schnellader. Aber jeder kann ja seine eigenen Prioritäten setzen.
Ganz nebenbei - was ich bemerkenswert finde: (fast) alle E-Autofahrer werden - ob gewollt oder ungewollt - zu Energiesparern erzogen. Alleine die genauen Anzeigen der Verbräuche bewirken das - auch wenn man das am Anfang eigentlich gar nicht so vor hatte.

In diesem Sinne - eine lange Batterielebensdauer und trotzdem viel Fahrspaß!
Grüße
von Gestern

[he2lmuth]

@martin:

""Teilweise einverstanden. Kern ist: der Gesamtdurchsatz bestimmt die Batterielebensdauer""

Nein, das ist nach meinem Wissen absolut nicht der Fall. Der Ampera ist darauf ausgelegt. Der Gesamtdurchsatz wird ganz erheblich größer, wenn man so wie der A nur 65% beansprucht.
Die A Batt würde bei 100% 500-700 Entladungen aushalten und nicht 2-3000!!

Vielleicht meinen wir das Selbe??

Alle anderen lebensdauermindernden Fakten sind unbestritten

[georgk111]

Jetzt muss ich aber doch was entgegnen

Grundsatz bleibt natürlich: wenn etwas gebraucht wird, dann verbraucht es sich. Muss so sein.

ABER: Vorausschicken möchte ich, dass ich bei Batteryuniversity.com etwas skeptisch bin: weil die ja überwieged "kleine" Zellen beschreiben bzw. das im Text nicht genau angeben und die Firma dahinter auch mit Ladegeräten im niedrigen Leistungsbereich assoziiert ist. Smartphonezelle bleibt Smartphonezelle, EV-Zellen sind in der Regel "besser" (von der Zellchemie her) und aktiv gekühlt. Literaturstellen werden auch kaum angegeben.

Wenn man aber Batteryuniversity genauer durchliest, beschreibt folgender Link recht einfach die Zusammenhänge zwischen Entladezyklustiefe, Ladeschlußspannung und Leistungsdurchsatz [so wie sie mir bekannt sind]:
http://batteryuniversity.com/learn/arti ... _batteries

Meinungen? Ich glaube Markus ist ja da Meister darin, den Akku NICHT ganz voll zu füllen [also nur bestimmte kWh nachzulagen] und das mit günstigem bzw. kostenlosem Strom. Ideal wäre demnach eine Ladeschlußspannung von 3.92V/Zelle nicht zu überschreiten um den Preis eines "nur" 60% vollen Akkus aber dafür einer 8-fachen [korrekt gerechnet 4-fachen, Ampera hat ja schon 0.1V niedriger] Lebensdauer ...
Könnte man beim Ampera machen, der Rex springt ja an, wenn man sich verschätzt, ich hab halt die Mentalität "geladen ist geladen", wahrscheinlich auch ein wenig geschädigt von meiner Bleiakkuvergangenheit [die haben immmer voll sein müssen].

[he2lmuth]

Cadex schreibt doch was ich sage und er schreibt auch explizit über Fahrzeugakkus und solche für Flurförderfahrzeuge. Auch Flugzeugakkus werden besprochen.
Opel bedient sich doch genau dieser Techniken. Der A wird batteriemäßig zu 65% genutzt.
Wenn ein LiIon dieser Bauart bei 100% DOD 500 Entladungen max aushält dann sind das bei dann 120 Km Reichweite 60000 Km.
Mit Opels angewandter bekannter 65% Technik können sie Garantie! auf 160000 Km geben.
Ein Drittel drinbehalten macht 2,5 mal so viel GESAMTReichweite.

Das galt auch für Bleiakkus, wenn auch in geringerem Umfang mit deren offenen Großoberflächenzellen habe ich auch mal Geld verdient. Allerdings wurde das Augenmerk auf gelegentliche Volladung bis 2,7 V bis zum Stehkragen gelegt, normalerweise bis 2,35-2,4 V geladen und lieber die tiefe Entladung vermieden.

Grüßlis Hellmuth

[georgk111]

Ja, paßt eh, ich wollte nur auf die 100% und 10% DOD hinweisen dass der Durchsatz nicht weltbewegend anders ist bezogen auf die Lebensdauer - fairerweise muss man auch sagen , dass um die 50% Zyklen der Akku mehr umsetzt, in dem beispiel wären es 169% bei 50%DOD gewesen.

Mir ist beim schmökern auch aufgefallen, dass es anfänglich (2011, 2012) viele negative Stimmen gegeben hat. "beim Volt wird man die Batterie in 3 Jahren tauschen müssen" usw. Damals wurde aber nicht die Intelligente "Teilnutzung" der Kapaziät berücksichtigt und auch nicht die Flüssigkeitskühlung.
Inzwischen gibt es ja massenhaft Erfahrungsberichte von Volts bzw. Teslas, welche auch nach 100000 oder 200000 km über der geschätzen Batterielebensdauer liegen.
Ich hab für meinen mal hochgerechnet, dass ich mit knapp 10000km/Jahr in 8 Jahren nicht mal die 90% Kapazitätsverlust zu erwarten habe.

Wir könnten ja mal vorallem bei ein paar älteren Modellen (unter 2 Jahren läßt sich ja fast nix messen, meiner zeigt im Schnitt 10,3kWh für eine Akkuladung an) solch eine Prognose hochrechnen
Man bräuchte dazu nur Zulassungsdatum, Battriekapazität neu, Verbrauch nach leerfahrenem Akku. Habs mal als excel gestaltet [erwartete Kapazität in 8 Jahren usw.], Ich könnte das aber auch eine Google Tabelle mit allgemeinen Zugriff ins Netz stellen und jeder trägt seinen Ampera/Volt ein?

[he2lmuth]

Wäre interessant, aber: (der olle Pessimist )

Mein Fahrzeug zeigt 10,3 bis 9,6 kWh an.
Torque zeigt ebenfalls 10,3 bis etwa 9,6 kWh an.
Aber nur selten beide das Gleiche!!!
Gerne mal 9,7 und 10,1 oder umgekehrt,
selten mal auf +/- 0,2 kWh gleich.

[von Gestern]

Mit Interesse (und Freude) lese ich die Beiträge von georgK111 und Hellmut.
Darf ich hier kurz eine Zwischenfrage stellen:
Viele in diesem Forum haben Zugriff auf die Daten des Antriebs durch so tolle Erfindungen wie DashDAC oder Nutzung der OBD-II Daten über eine App (ich verstehe von solch digitalen Dingen nix - ich bin ja von gestern).
Es müsste doch möglich sein, die aktuellen Stromflüsse (oder Energieflüsse) in einem gewissen Zeittakt zu erfassen und damit über mehrere Fahrten (und verschiedene Fahrprofile) sammeln (und integrieren) zu können. Dann erhielte man doch gute Informationen darüber, wie der "normale Wahnsinn" des Stadtverkehrs die Batterie stresst - im Vergleich zu einer Überlandfahrt gleicher Gesamtstrecke bzw. gleichen Gesamt-Stromverbrauchs.
Und danach könnte man sich darüber streiten, von welcher Einsatzart der Hersteller ausgegangen ist, wenn er eine bestimmte Lebensdauer garantiert
Könnte man das mit einem solchen Gerät ermitteln? Vielleicht hat ein Forumsmitglied sogar schon solche Werte gesammelt? Wen/wo/wie kann man da fragen?
Viele Grüße
von Gestern