Ziel dieser Arbeit ist es, alternative Antriebsenergieformen und -konzepte im
Kraftfahrzeug-Bereich vorzustellen, wobei der Schwerpunkt auf der Nutzung
regenerativer Energiequellen bzw. der Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit
der Energienutzung liegt.
Die Arbeit gliedert sich in 4 Kapitel. Nach der Einführung werden im zweiten
Kapitel einige ausgewählte Antriebskonzepte erörtert, um die Grundlagen für
das weitere Verständnis dieser Arbeit zu schaffen. Anschließend werden diese
Konzepte im dritten Kapitel hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit, ihres energetischen
Wertes und ihrer ökologischen Einflüsse untersucht. Die Arbeit schließt
ab mit der zusammenfassenden, kritischen Würdigung und einem Ausblick in
die Zukunft.
Inhaltsverzeichnis
1 Zur Notwendigkeit alternativer Primärenergiequellen
1.1 Derzeitiger Stand des globalen Energiebedarfs und -angebots
1.2 Auswirkungen auf Umwelt und Klima
1.3 Konsequenzen und zukünftiger Handlungsbedarf
1.4 Ziel und Aufbau dieser Arbeit
2 Grundlagen und Begriffsdefinitionen
2.1 Grundlagen der erneuerbaren Energien
2.2 Grundlagen des Elektroantriebes
2.2.1 Grundprinzip des Gleichstrommotors
2.2.2 Möglichkeiten der Stromversorgung im KFZ
2.3 Grundlagen des Wasserstoffantriebes
2.3.1 Eigenschaften, Herstellung und Einsatzmöglichkeiten des Wasserstoffes
2.3.2 Funktionsweise der Brennstoffzelle
2.4 Grundlagen der Biokraftstoffe
2.4.1 Bioethanol
2.4.2 Biodiesel
2.4.3 Biogas
3 Vergleich der ausgewählten Antriebskonzepte
3.1 Elektroantrieb
3.1.1 Energetische Betrachtung
3.1.2 Wirtschaftliche Betrachtung
3.1.3 Ökologische Betrachtung
3.2 Wasserstoffantrieb
3.2.1 Energetische Betrachtung
3.2.2 Wirtschaftliche Betrachtung
3.2.3 Ökologische Betrachtung
3.3 Biokraftstoffe
3.3.1 Energetische Betrachtung
3.3.2 Wirtschaftliche Betrachtung
3.3.3 Ökologische Betrachtung
4 Zusammenfassung & Zukunftsausblick
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht und vergleicht alternative Antriebsenergieformen für den Kraftfahrzeugbereich unter besonderer Berücksichtigung ihrer energetischen, wirtschaftlichen und ökologischen Nachhaltigkeit, um die Eignung verschiedener Konzepte für eine zukünftige Energieversorgung im Verkehrssektor zu bewerten.
- Analyse des globalen Energiebedarfs und der Notwendigkeit regenerativer Energiequellen.
- Untersuchung des Elektroantriebs (inklusive Akkumulatoren und Brennstoffzellen).
- Bewertung von Wasserstoff als Energieträger für den Mobilitätssektor.
- Kritische Betrachtung von Biokraftstoffen und deren Flächenbedarf.
- Gegenüberstellung der Effizienz verschiedener Antriebskonzepte im Vergleich zu konventionellen Systemen.
Auszug aus dem Buch
2.2.1 Grundprinzip des Gleichstrommotors
Der Gleichstrommotor hat seit der Entwicklung der Drehstromasynchronmotoren erheblich an Marktanteilen eingebüßt, da er wesentlich wartungsintensiver ist. In Anwendungsbereichen, in denen nur Gleichstrom zur Verfügung steht, wie z.B. im Kraftfahrzeug, ist er jedoch nach wie vor konkurrenzlos, weshalb das dahinterliegende Grundprinzip an dieser Stelle vereinfacht vorgestellt wird.
Aufgebaut ist der Gleichstrommotor aus dem feststehenden Stator, welcher als Permanentmagnet, bzw. über die Erregerwicklung, ein stationäres Magnetfeld erzeugt. Innerhalb des Stators befindet sich der drehbar gelagerte Rotor, welcher i.d.R. aus einem Eisenkern mit Spule besteht – der sogenannten Ankerwicklung. Der Ankerwicklung wird über Schleifkontakte, z.B. Kohlebürsten, Strom zugeführt, wodurch ein Magnetfeld entsteht, welches in Wechselwirkung mit dem stationären Magnetfeld tritt und auf diese Weise das gewünschte Drehmoment erzeugt.
Damit der Motor nicht stehenbleibt, sobald das Rotormagnetfeld dem Statorfeld gleichgerichtet ist, erfolgt die Stromzuführung des Ankers über einen sogenannten Kommutator, wodurch die Flussrichtung des Ankerstromes und damit die Ausrichtung des Rotormagnetfeldes permanent während einer Umdrehung geändert wird. Nach diesem Prinzip lassen sich Motoren bis zu einer Leistung von 10.000 kW herstellen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Zur Notwendigkeit alternativer Primärenergiequellen: Diese Einleitung beleuchtet den globalen Energiebedarf, die Auswirkungen fossiler Energien auf das Klima und leitet den dringenden Handlungsbedarf für nachhaltige Alternativen ab.
2 Grundlagen und Begriffsdefinitionen: In diesem Kapitel werden die technischen Basisprinzipien von erneuerbaren Energien, Elektroantrieben, Wasserstoffnutzung und verschiedenen Biokraftstoffen vermittelt.
3 Vergleich der ausgewählten Antriebskonzepte: Hier findet die detaillierte energetische, wirtschaftliche und ökologische Untersuchung von Elektro-, Wasserstoff- und Biokraftstoffantrieben statt.
4 Zusammenfassung & Zukunftsausblick: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf die zukünftige Entwicklung sowie die Notwendigkeit eines bedachten Vorgehens bei der Förderung alternativer Antriebe.
Schlüsselwörter
Alternative Antriebe, Primärenergie, Elektroantrieb, Wasserstoff, Brennstoffzelle, Biokraftstoffe, Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, Klimaschutz, Regenerative Energien, Mobilität, Energiewirtschaft, CO2-Emissionen, Energieträger, Verbrennungsmotor.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Studienarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt den Vergleich alternativer Antriebsenergieformen im Kraftfahrzeugbereich unter energetischen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Im Fokus stehen die Antriebskonzepte Elektroantrieb, Wasserstoffantrieb und Biokraftstoffe sowie deren Effizienz bei der Nutzung von Energie aus regenerativen Quellen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, alternative Konzepte vorzustellen und zu bewerten, um herauszufinden, wie nachhaltige Energiequellen effizient für die zukünftige Fortbewegung im Individualverkehr genutzt werden können.
Welche wissenschaftliche Methodik wird verwendet?
Der Autor nutzt eine systematische theoretische Analyse und Literaturrecherche, um die drei Antriebsarten anhand technischer Kennzahlen und ökonomischer Faktoren gegenüberzustellen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine Grundlagenbetrachtung der Technologien und eine anschließende detaillierte Bewertung der verschiedenen Antriebskonzepte in Bezug auf energetische, wirtschaftliche und ökologische Faktoren.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Zu den prägenden Begriffen gehören Nachhaltigkeit, Energieeffizienz, Wasserstoffwirtschaft, Elektrofahrzeuge, regenerative Energien und CO2-Reduktion.
Warum wird Biokraftstoff im Vergleich zu anderen Technologien kritisch betrachtet?
Der Autor stuft Biokraftstoffe aufgrund der ineffizienten Ausnutzung von Anbauflächen und der ökologischen Belastung durch intensiven Landbau als ineffizienteste Form der erneuerbaren Energie für den Verkehr ein.
Welche Rolle spielt die Brennstoffzelle in der zukünftigen Mobilität laut Autor?
Die Brennstoffzelle wird als ergänzende Technologie zum reinen Elektroantrieb gesehen, insbesondere für längere Strecken, wobei ihre Wirtschaftlichkeit noch durch Forschung und Entwicklung verbessert werden muss.
- Quote paper
- Sascha Hannappel (Author), 2009, Energetisch-wirtschaftlich-ökologischer Vergleich verschiedener Antriebsenergieformen im Kfz-Bereich, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/140307
