Wiki Velomobil-Forum

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======Akkutechnologie======
<sub>(Autor: [[http://www.velomobilforum.de/forum/member.php?u=1301|Cephalotus]] / 27.11.2006)</sub>

Anmerkung des Autors:

Ich möchte anmerken, dass ich zwar einige Jahre Erfahrung mit NiCd, NiMh und Bleiakkus für diverse Anwendungen habe und auch ein paar wenige Geräte mit LiIonen Zellen mein eigen nenne, dass ich aber in sachen Velomobile oder Elektrofahrzeuge absolut _nicht_ kompetent bin.

Daher mögen da durchaus auch falsche Sachen dabei stehen, wenn z.B. meine Annahmen schlichtweg falsch sind.

Auch gaukeln die Zahlen eine Genauigkeit vor, die so natürlich nicht existiert, das sollte sich der Leser schon bewusst sein. Andererseits kommt man halt beim Umrechnen in Teufels Küche, wenn man dies nicht mit einem Zahlenwert macht, sondern mit einem Intervall. Spätetens dann, wenn man drei Intervalle multipliziert hat und ein Ergbnis von 1,23€ bis 9,56€ heraus bekommt fragt man sich unweigerlich nach dem Sinn der Rechnung.



**Beispiele für Akkus für Velomobilantriebe (24V/250W [[http://www.extraenergy.org/main.php?language=de&category=products&id=809|Bionx]] bzw 36V/600W [[http://www.aerorider.com|Aerorider]]).**

==1. Blei(Gel)-Akku==

Halte ich in Velomobilen für schlichtweg komplett ungeeignet. Bleiakkus mögen nicht ganz entladen werden, längere Tiefentladung killt sie, die Zyklenfestigkeit ist nur gering, sie sind sehr schwer, BleiGel braucht Temperaturkompensation bei den Ladegeräten und möglichst auch Einzellader (Kosten), unter starker Last ist die entnehmbare Ladung wesentlich geringer als die Normkapazität (Peukert Effekt), die Akkus versagen bei Kälte, usw, uswf...


==2. NiCd Sanyo Cadnica F Zelle==

[[http://www.akkushop.de/de/sanyo-kr-7000f-cadnica-f-size-einzelzelle-mit-loetfahne/?XTCsid=56f69573f2ff95b472c2f64970f5414d]]

- Die Akkus haben eine mittelmäßige Selbstentladung (wer mindestens einmal die Woche fährt sollte damit keine Probleme haben),
- sie haben eine relativ niedrige Energiedichte
- sind sehr gut hochstromfähig
- müssen regelmäßig ganz entladen werden, um dem memoryeffekt (weitgehend reversibel) vorzubeugen.
- Größter Vorteil ist die recht gut Leistung auch bei kalten Temepraturen.
- Die Lebensdauer ist sehr hoch, sowohl kalendarisch als auch bzgl der Zyklen. Gut gewartete (geschlossene) NiCd Akkus leben durchaus 10 Jahre und 1000 Zyklen. (Offene, nasse NiCd Zellen leben bei guter Pflege nahezu "ewig", sind aber nicht in passenden Größen für Velomobile erhältlich)

Stückpreis: ~ 14€

Für Bionx:

20 Zellen in Serie, macht bei 24V und 7Ah dann 4,6kg und 300€

Reichweite wird wohl bei grob 50km liegen, bei 1000 Zyklen wäre das eine Lebensdauer von 50.000km.

Akkukosten: 56cent pro 100km

Für den Aerorider braucht man z.B. 30 Stück in Serie, drei parallel.

Macht 36V bei 21Ah (=0,75kWh), der Aerorider kommt damit 50km weit. (1,5kWh Verbrauch pro 100km). Der Akkublock wiegt mit 90 Zellen dann 20kg und kostet 810€.

(Interessant wären evtl auch noch 2 Akkus mit je 2x30Zellen, dann könnte man einen immer komplett leer fahren und dann auf den 2. umschalten, was NiCd sehr gut tut).

Macht dann eine Lebensdauer von 50.000km und Kosten von 2,52€/100km


==3. NiMh (F Zelle von Cellcon?)==

- Liefert 13Ah pro Zelle
- Leistungseinbruch bei Kälte
- nicht so hochstromfähig wie NiCd (evtl. sind die Cellcon hier ungeeignet und man müsste auf Varta zurück greifen, die haben hochstromfähige F Zellen, die aber teurer sind)
- kein ausgeprägter memory Effekt wie NiCd, aber lazy battery Effekt (NiMh wollen nicht lange ungenutzt herumstehen, ansonsten kommt es zu reversiblen Kritallisationsproblemen, die den Innenwiderstand erhöhen)
- geringere Lebensdauer, v.a. unter Hochstromlast, Cellcon gibt mindestens 400 Zyklen an. Nach einigen Jahren steigen Innenwiderstand und Selbstentladerate an.
- hohe Selbstentladung, am besten 24h vor der Fahrt laden, ansonsten hat man dann eben weniger Reichweite
- doppelte Energiedichte wie NiCd


Akku für Bionx hat 20 Zellen, macht 24V, 13Ah bei 5,1kg, kosten 200€

Reichweite grob 100km, bei 400 Zyklen dann 40.000km.

Akkukosten 50cent pro 100km


Akku für Aerorider hat 30 Zellen, zwei parallel, macht 36V, 26Ah (0,936kWh) bei 15,3kg, Kosten 600€

Reichweite grob 62km, bei 400 Zyklen dann 25.000km.

Akkukosten 2,40€ pro 100km

(für höhere Reichweite dann eben drei oder vier Zellen parallel, bei entsprechend höherem Gewicht)


==4. LiIon / LiPoly==

- braucht Batteriemangement System (Kosten)
- mit BMS sehr simple Anwendung. Einfach einstecken und Vergessen
- kein Memoryeffekt
- jederzeit aufladbar
- Schutzschaltungen gegen Überladen und Tiefentladen müssen für jede einzelne Zellen vorhanden sein
- Kältefestigkeit hängt vom Kathodenmaterial ab
- Zyklenlebensdauer hängt vom Kathodenmaterial ab, könnte prinzipiell sehr hoch sein, bis über 3000 Zyklen bei LiFePO4 Zellen
- kalendarische Lebensdauer hängt v.a. von den Temperaturen ab.
- Hochstromfähige Zellen verfügbar (keine Standard LiMn2O4 Zellen)
- hohe bis sehr hohe Energiedichte

Beispiel für LiPoly:
[[http://m3shop.com/product_info.php/info/p1228_Lipo-Akku-3-7V---10-000mAh-Einzelzelle-1C.html]]

3,6V, 10Ah, mäßig hochstromfähig (C1/C2), 188g, Lebensdauer unbekannt, Verhalten bei teifen Temepraturen unbekannt (da Akkus leicht sind kann man sie ja ggfls im Winter mit in die Wohnung nehmen)

Akku für Bionx hat 7 Zellen, macht 25,2V, 10Ah bei 1,9kg(!), kosten 210€

Reichweite grob 80km, bei 500 Zyklen (???) dann 40.000km.

Akkukosten 50cent pro 100km


Akku für Aerorider hat 10 Zellen, drei parallel, macht 36V, 30Ah (1,08kWh) bei 5,6kg, Kosten 900€

Reichweite grob 72km, bei 500 Zyklen (???) dann 36.000km.

Akkukosten 2,50€ pro 100km

oder

[[http://www.thundersky.com/|Thundersky]] 30Ah 3,2V LFP Zelle mit LiFePO4 Kathode

- Hochstromfest
- auch bei -20°C noch einsetzbar (Spannung bricht aber sehr stark ein)
- angeblich extrem zyklenfest (>3000 Zyklen bei 70% DOD)
- 1,6kg pro Akku (Energiedichte also nur ca. 60Wh/kg, was für LiIonen Technik sehr gering ist)

Für Aerorider braucht man dann z.B. 11 Zellen mit 17,6kg

Macht 35,2V, 30Ah = 1,1kWh

Kosten für den Akkublock ca. 700€ (ohne BMS)

Reichweite pro Batterieladung ca. 70km.

Bei einer Lebensdauer von 3000 Zyklen @ 70% Entladung wäre das dann eine Akkulebensdauer von 150.000km (!).

Kosten lägen hier bei ca. 50cent / 100km (wenn denn die Angaben und Kosten so stimmen)

Dazu kommen natürlich noch (im Idealfall einmalig) die Kosten für das Ladegerät und bei den LiIonen /LiPoly Zellen für das BMS. Gerade bei LiIonen und LiPoly fehlen aber vor allem noch die Praxiserfahrungen.


Die Akkukosten halte ich -nicht- für vernachlässigbar, aber durchaus für "gut" (wenn man das z.B. mit den Betriebskosten eines benzinbetriebenen Mopeds vergleicht), ich denke, die Szenarien waren nicht schöngerechnet, sondern könnten schon etwa dem Schnitt entsprechen, wenn man seine Akkus so behandelt, wie das der jeweilige Typ will.

Wer die "Originalakkus" vom Hersteller kauft, bezahlt mindestens das doppelte, muss dann halt selbst nichts mehr basteln.

Akkus haben je nach Technologie auch unterschiedliche Nachteile, dementsprechend muss man eben den zum Nutzungsprofil passenden auswählen, oder evtl. auch zwei Technologien kombinieren.

Trotz der geringen Energiedichte hat auch NiCd nach wie vor einige Vorteile gerade in diesem Einsatzbereich, nur für Blei kann ich absolut keine Vorteile sehen.

Über einen DC-DC Wandler kann man aus dem Fahrakku natürlich auch die restlichen Verbraucher wie Licht, Radio, Lüftung, usw speisen, der "Boardakku" kann also entfallen. Der große Akku erlaubt auch stärkere Verbraucher wie elektrische Frontscheibenheizung, elektrischer Scheibenwischer oder stärkere Lichtanlage, natürlich bei verminderter Reichweite und höheren Kosten. (dafür aber eben komfortabler und v.a. sicherer). Nur ein einziger Unfall wirft alle Kalkulationen eh über den Haufen. 

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Weil ich gefragt wurde, noch ein paar Links:

Datenblatt Sanyo NiCd KR-5000DEL : [[http://www.akkukonfigurator.de/PDF/2728.pdf]]\\
Datenblatt Varta NiMh VH F 15000: [[http://www.akkukonfigurator.de/PDF/3648.pdf]]\\
Datenblatt Cellcon NiMh F 13000 gibts auf [[http://www.reichelt.de]]\\

Interessante Lektüre zu Akkus in E-Fahrzeugen: [[http://www.solarmobil.net/download/sm55-f-96dpi.pdf]]

Haufenweise Information auch noch im Web unter [[http://www.elweb.info]]

Bezugsquellen findet man, wenn man die Bezeichnungen in eine Suchmaschine eingibt bzw teilweise auch auf ebay.

Bezugsquelle für Thundersky Akkus soll [[http://www.everspring.net]] sein und evtl. auch [[http://www.airenergy.de]] sein.

Photon hat mal einen City EL mit thundersky Akkus ausgestattet: [[http://www.lithium-power.de]]. Ich fürchte aber, dass das in der Praxis nicht so gut geklappt hat, wie man sich das in der Theorie so gedacht hatte. Müsste man vielelicht mal irgendwo(?) nachfragen ... (die verwendeten Zellen sind z.B. nur für 60A Dauerentladestrom ausgelegt, der EL braucht aber bergauf um einiges mehr)

Und zum Schluss noch der Hinweis, dass in naher Zukunft(?) ein neuer E-Max Roller mit 45km/h Zulassung kommen soll, welcher 14 Stück Thundersky 90Ah Zellen enthalten soll. (ich hab aber keine Ahnung, obs die LCP oder die LFP Zellen sind) 

[[http://auto.pege.org/2006-eicma-roller/e-max-140-lithium.htm]] (die Seite ist von der Navigation eine einzige Katastrophe, man muss irgendwo links auf weitere Links in dieser "Kategorie" klicken, dann erfährt man noch etwas mehr).

Da könnte man evtl. den Roller zu kaufen und die Komponenten nutzen (Antrieb, Steurung, Akkus, BMS, Ladegerät...), vielleicht sind die sogar billiger als wenn man sie einzeln kaufen muss, die bisherigen E-Max Roller sind für E-Fahrzeuge erstaunlich billig. (made ich China machts wohl möglich).
Selbst wenn das Fahrzeug uninteressant sein sollte, so kann man da vielleicht in naher Zukunft auf mehr Erfahrungsberichte hoffen. Übrigens soll der 45km/h Roller mit einem 4,5kWh Akku 140km weit kommen, die Leistung des Radnabenmotors konnte ich irgendwie nicht finden. Der alte E-Max S hatte 2200W.