Dieselverbrauch in Stromverbrauch umrechnen

Du kennst den Kraftstoffverbrauch von deinem Dieseltruck und willst nun den Dieselverbrauch in den Stromverbrauch von einem Batterie-elektrisch angetriebenen Truck im gleichen Einsatzprofil umrechnen?

Mit diesem Onlinerechner kannst du das überschlägig abschätzen.

Warum sage ich den Stromverbrauch abschätzen und nicht ausrechenen?

Naja, bei dieser Überleitung sind eine ganze Reihe von Annahmen notwendig, denn ich kenne ja dein Fahrzeug nicht.

Deshalb erkläre ich, unten im Text, wissenswerte Details, die für diese Berechnung relevant sind. Lies ihn bitte unbedingt durch.

Du erfährst da, welche Annahmen dem Wert zu Grunde liegen. Damit kannst du dann das Ergebnis einordnen und in einen Kontext setzen.

Einige der Vorgabewerte kannst du in dem Rechner selbst anpassen.

Für genaue Prognosen solltest du die Hersteller konsultieren, sie können dir die korrekten Eingabewerte für deine konkrete Situation nennen.

Rechner – Dieselverbrauch in Stromverbrauch umrechnen

Wie viel Energie steckt in einem Liter Diesel?

Um Dieselverbrauch in Stromverbrauch umzurechen, muss der Energiegehalt von Diesel ermittel werden.
Dafür wird der Heizwert benötigt.

Der Heizwert gibt an, welcher Anteil der chemischen Energie im Dieselkraftstoff durch die Verbrennung in nutzbare Arbeit umgewandelt werden kann.

Der Heizwert von Diesel beträgt 43 MJ/kg bzw. 11,9 kWh/kg. (Quelle: RP-Energie-Lexikon)

Um die Energie pro Liter zu bekommen, müssen wir die Dichte heranziehen. Diese kann nach Norm bei 15 °C zwischen 820 und 845 kg/m³ liegen. (Quelle: Wikipedia).

Eine Temperatur von 15 °C dürfte für den Diesel, der an Tankstellen aus dem Erdtank gepumpt wird, gut passen.

Damit komme ich auf einen Heizwert zwischen 9,76 und 10,05 kWh/l.

Man könnte also der Einfachheit halber mit 10 rechnen. In der Literatur und im Internet findet man häufig 9,7 oder 9,8 kWh/l.

Annahmen zum Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad sagt aus, wie viel Energie auf dem Weg von der Zapfsäule, bzw. der Ladesäule, bis zum Antriebsrad verloren geht.

Wirkungsgrad Dieseltriebstrang

Der Gesamtwirkungsgrad setzt sich bei einem Dieseltriebstrang aus mehreren Einzelwirkungsgraden zusammen.

Diese sind:

• Thermodynamischer Wirkungsgrad,
• Mechanischer Wirkungsgrad,
• Leistungsaufnahme der Nebenverbraucher.

Vom thermodynamischen Wirkungsgrad eines Dieselmotors weiß man, dass er aus physikalischen Gründen max. ca. 50 % betragen kann. Ein richtig guter, moderner LKW Motor kommt im besten Betriebspunkt schon in die Nähe, er wird im Bereich zwischen 45 und 50 % Wirkungsgrad liegen.

Die große Unbekannte ist hier, wie oft dieser Betriebspunkt während der Fahrt auftritt. Da das nicht immer der Fall sein kann, sind 50 % thermischer Wirkungsgrad in der Fahrpraxis nicht zu erreichen, deshalb entscheide ich mich für 45 %. (55% Verluste)

Überall, wo sich Teile berühren und relativ zueinander bewegen, tritt Reibung und damit Abwärme auf. Um diese zu verringern, wird mit Öl geschmiert, was allerdings Planschverluste verursacht.

Das passiert im Motor, im Wechselgetriebe und im Achsgetriebe. Der Wirkungsgrad liegt bei einem Getriebe zwischen 98 und 99 %. Beim Achsgetriebe ist er 1 bis 2 % schlechter.

Zu guter Letzt kommen noch die Antriebsarbeiten ins Spiel, die vom Motor geliefert werden müssen, aber nicht an der Antriebsachse ankommen.

Die Verursacher sind: Einspritzpumpe, Ölpumpe, Lichtmaschine, Druckluftkompressor, Kühlerlüfter, Klimakompressor …

Die mechanische Arbeit für ihren Antrieb muss bei einem Dieselfahrzeug genauso vom Verbrennungsmotor erzeugt werden, wie die eigentliche Antriebsarbeit.

Es ist sehr schwierig abzuschätzen, wie viel Energie davon im jeweiligen Kraftstoffverbrauchswert drinsteckt. Es laufen ja nicht alle Verbraucher immer und gleichzeitig.

Positiv ist, dass wir die Heizwärme nicht berücksichtigen müssen, weil die aus der Motorabwärme entnommen wird.

Wirkungsgrad Elektrotriebstrang

Der Gesamtwirkungsgrad eines Elektroantriebs ist im Vergleich zu anderen Triebstrangarten deutlich besser.

Beim Laden der Batterie treten Verluste in der Ladesäule und im Fahrzeug-Ladegerät auf. Wird das Fahrzeug im Depot an der eigenen Ladesäule geladen, dann müssen wir den gesamten Verlust von 1 bis 2 % berücksichtigen.

Lädst du unterwegs, dann ist der Verlust der Ladesäule im Preis mit enthalten, dafür dürfte aber der Strompreis deutlich höher ausfallen.

Der Wirkungsgrad der Batterie ist sehr stark temperaturabhängig. Bei ca. 25 °C fühlt sie sich am wohlsten. Der Wirkungsgrad liegt da im Bereich zwischen 90 und 95 %.

Wenn es kalt ist, dann kann der Wirkungsgrad durchaus bis auf 85 % absinken.

Auch beim Elektrofahrzeug müssen Nebenaggregate betrieben werden. Allerdings fallen sehr leistungshungrige Nebenverbraucher, wie Kühlerlüfter, Einspritz- und Ölpumpe weg. Das Energieniveau, auf dem wir aufsetzen, ist deutlich höher, wobei der Energiebedarf von z. B. Lenkung und Bremse gleich wie beim Verbrenner ist. Deshalb nehme ich hier nur 1 % Verluste an.

Wenn es allerdings kalt ist, kommt hier Energie für die Heizung, die beim Verbrenner aus der Abwärme gewonnen wird, hinzu. Aufgrund der geringen Verlustwärme im Triebstrang müssen wir gegebenen Falles mit Elektroenergie heizen. Das steigert den Energieverbrauch bei kaltem Wetter signifikant.

Nun sind wir beim Elektromotor mit seinem Inverter angekommen. Genau wie die Batterie, muss auch er aktiv gekühlt werden. Der Wirkungsgrad liegt zwischen 90 und 95 %.

Nach dem E-Motor kommt in der Regel mindestens ein Getriebe. Bei einem Mittelmotorkonzept sind es mindestens zwei.

Der von mir angenommene Getriebewirkungsgrad von 98 % dürfte bei effizienter Konstruktion möglich sein.

Einfluss vom Fahrwiderstand

Bei der Umrechnung von Diesel – in Stromverbrauch wird hier angenommen, dass der Bedarf an Antriebsarbeit in beiden Fällen gleich groß ist und aus der getankte /geladenen Energie bereitgestellt werden muss.

Das ist eine sehr starke Vereinfachung, die nicht der Realität entspricht.

Darum müssen wir uns im Folgenden anschauen, wie groß der dadurch entstehende Fehler sein kann.

Also dann tauchen wir mal in die Fahrwiderstände ein.

Der Roll- und der Luftwiderstand treten während der Fahrt immer auf und wandeln Antriebsenergie in Verlustwärme um.

Da kann man nichts dran ändern.

Unterscheiden sich diese beiden Fahrwiderstände bei einem Elektrotruck im Vergleich zu einem Dieseltruck?

Luftwiderstand

Der Luftwiderstand hängt unter anderem von der Geschwindigkeit und dem Luftwiderstandbeiwert ab.
Beides kann sich zwische E-Truck und Verbrenner unterscheiden.

Ein Elektrotruck produziert viel weniger Verlustenergie, die durch Kühlsysteme aufgenomen und abgeführt werden muss.

Er hat auch keinen heißen Motor unter dem Fahrerhaus.

Aus diesen beiden Gründen braucht er weniger verlustreiche Motorraumdurchströmung.

Wie viel das im Einzelfall ausmacht, hängt sehr stark vom Fahrzeug und seiner konstruktiven Gestaltung ab.

Weil ein E-Fahrzeug üblicherweise mehr Antriebsleistung als der verglichene Verbrenner zur Verfügung hat, kann auch die Durchschnittsgeschwindigkeit höher ausfallen.

Das erhöht den Luftwiderstand, je nachdem wie häufig die Situation es zulässt diesen Vorteil auszuspielen.

Ich kann zum Luftwiderstandsunterschied keine Abschätzung machen, weil da einfach zu viele unbekannte Faktoren einfließen.

Rollwiderstand

Der Rollwiderstand hängt von der Radlast und damit vom Fahrzeuggewicht ab.

Da eine batterieelektisch angetriebener LKW schwerer ist, macht sich das im Rollwiderstand negativ bemerkbar.

Du kannst mit meinem Fahrwiderstandsrechner diesen Einfluss abschätzen, indem du verschieden Achslasten eingibst und dann beobachtest, wie sich der Fahrwiderstand verändert.

Ich komme bei 2 Tonnen mehr Fahrzeuggewicht im Zugfahrzeug auf ca. 110 N mehr Rollwiderstand. Auf 100 km, also 100.000 m sind das 11.000 kNm und das entspricht 3 kWh Arbeit.

Bei 4 Tonnen Fahrzeugmehrgewicht ist es das Doppelte.

Durch den Rollwiderstand ist der, vom Rechner abgeschätzte Wert, zwischen 3 und 6 kWh zu niedrig. (Ich lasse hier den Wirkungsgrad mal außen vor, weil der hinter dem Komma wirkt)

Natürlich hängen die Rollwiderstandswerte und damit der Unterschied in der Antriebsarbeit, von den realen Rollwiderstandsbeiwerten der verwendeten Reifen und der realen Achslastverteilung ab.

Rekuperation

Rekuperation bedeutet, Bewegungs- oder Lageenergie des Fahrzeuges in Elektroenergie zurückzuverwandeln.

Wenn wir uns die Rekuperation anschauen, dann müssen wir uns mit dem Beschleunigungs- und dem Steigungswiderstand auseinandersetzen.

Diese Fahrwiderstände verwandeln Antriebsarbeit in Bewegungs- bzw. Lageenergie des Fahrzeuges.

Diese beiden Energieformen sind, anders die Verlustwärme bei Roll- und Luftwiderstand, nicht verloren, sondern können wiederverwendet werden.

Beim Elektrofahrzeug können diese Energien in Elektroenergie zurück verwandelt und in die Batterie zurück gespeichert werden.

Allerdings entstehen bei dieser Energieumwandlung die Umwandlungsverluste, die wir im Rechner für den Antriebsfall auch ansetzen mussten.

Die Verluste treten zweimal auf, einmal beim Zurückspeichern und dann noch einmal beim wieder Abrufen.

Wenn wir bei den Annahmewerten bleiben, dann bedeutet es, dass nur Dreiviertel bis Zweidrittel der überschüssigen Energie wieder zum Antrieb zur Verfügung steht.

Das sind natürlich wieder Werte, die in der realen Fahrt auch ganz anders aussehen können. Im schlimmsten Fall kann es auch passieren, dass die Batterie gar keine Energie aufnehmen kann. Dann ist Rekuperation gar nicht möglich.

Auch ein Verbrennerfahrzeug kann in gewisser Art und Weise Energie rekuperieren. Das passiert, wenn die Trägheitkraft des Fahrzeuges zum Antrieb eingesetzt wird. Die prädiktiven Tempomaten unterstützen den Fahrer dabei.

Ich habe das im Kapitel „vorausschauendes Fahren“ ausführlich beschrieben.

Die Eco-Roll Fahrfunktion wurde extra zu diesem Zweck erfunden.

Aus diesem Grund ist der Umrechnungswert, den der Rechner berechnet, auf jeden Fall zu hoch, denn ein Elektrofahrzeug ganz ohne Rekuperation ist nicht üblich.

Rechner – Theoretischer Minimalverbrauch

Lass uns doch mal schauen, wie viel Energie notwendig ist, um in der Ebene mit konstanter Geschwindgkeit zu fahren.

Das ist ein Minimalverbauch, der auch mit Rekuperation nicht zu unterbieten ist.

Im besten Fall kommst du durch Rekuperation auch unter normalen Bedingungen in die Nähe dieses Minimalverbauches.

Geh es auch mit weniger?

Klar, durch Optimierung der Eingabewerte!

Daumenformel zum Kopfrechnen

Zum Abschluss möchte ich dir noch eine Daumenformel mitgeben, mit der du die Umrechung von Diesel- in Elektroenergieverbrauch ganz ohne Rechner im Kopf abschätzen kannst.

Ich hoffe dieser Artikel hat dir gefallen. Ich freue mich auf deine Kommentare.

Wenn du Fragen hast, kannst du mir hier eine E-Mail schreiben:

Disclaimer: Trotz aller Sorgfalt können mir Fehler unterlaufen, darum übernehmen ich keine Garantie für die Richtigkeit der Werte und Berechnungsergebnisse.