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Turbine völlig out?
Hallo Leute,
da ich mich noch nicht so wirklich mit der Materie Strömungsmaschinenkonzepte auseinandergesetzt habe, mir aber doch spontan einige Vorteile der Turbine als Generatorantrieb einfallen, hier mal ein Aufruf die verschiedenen Turbinenkonzepe als Hybridantrieb in einen PKW zu integrieren. Mir gefällt an sich die Version Turbine (Radial mit Vorverdichter) mit Wandlerverbindung (hydroch-mech nur für Hochlastbeschleunigung), ansonsten als reinen Generatorantrieb für Pufferbatterie, bzw. direkt Stromlieferung in die VIER Radnabenmotoren. Die Turbine würde also praktisch immer mit Optimaldrehzahl (wegen der NOx Werte im unteren Drehzahlbereich) laufen und Strom liefern. Wird die Turbine nicht gebraucht, schaltet sie ab und es geht im reinen e-Betrieb weiter, bzw. im Spritspar-Stadt-Modus. Die Turbine könnte mit modernen Einspritzsystemen im Vielstoffbetrieb arbeiten, dann wär's egal was reinkommt (natürlich würden Nachwachsende Kraftstoffe bevorzugt eingesetzt, Alkohol und Methanol wären sicher machbar).
Als Vorteile der Turbine als Generatorantrieb fallen mir ein:
- einfacher Aufbau, billige Herstellung (bitte nicht mit den Superpreisen aus der Flugtechnik verwechseln)
- Vielstofffähigkeit
- die Dinger halten ewig, weil kaum Verschleiß entsteht, es gibt kaum gleitende Teile
- es wird kaum noch Öl gebraucht (Luft gelagerte Läufer)
- Wartung? Luft und Krafstofffilter, vielleicht mal nen defekter Injektor - das war's!
- und...
Bei modernen Turbinen, sind selbst bei sehr kleinen Baugrößen hohe Leistungen möglich, da sollte doch im Bereich bis 200 kw was machbar sein.
Schreibt mal eure Meinungen, wäre mal echt spannend!
Grüße Balze
PS: Hatte letztenz irgendwas mit nem Amphibien-Roadster aus Neuseeland gelesen, weiß aber nicht mehr wo. DAS Ding hatte doch tatsächlich nen Turbinen-Hybridantrieb!
Beste Antwort im Thema
@ Drahkke
Wir brauchen unsere "Tüftler" siehe Wankel, Ringkolbenmotor, Stirling, usw.
Nur ist es halt so das nicht jeder theoretische Wirkungsgrad in der Praxis hält was er auf dem Papier verspricht.
Der schwere unförmige Eisenklotz Diesel hält seinen Platz weiterhin in LKW, Panzern, Lokomotiven und Schiffen. Zwar gibt es Panzer und Schiffe die Gasturbinen benutzen aber das sind a. immer Militärfahrzeuge und b. im Zivilbereich nur Versuchskaninchen die nach kurzer Weile wieder verschwinden.
Besonders im Schiffsantrieb sollte eine Gasturbine Vorteile haben. Sie haben sich aber nicht durchgesetzt.
Gasturbinenschiff Russisch und Englisch
Während es einfach erscheint bei PKW von Verschwörung der Ölgesellschaften zu reden, ist das bei Eisenbahnen und Linien-Reedereien weniger einfach. Diese Firmen kümmern sich einen feuchten Kehricht um Verschwörungen oder Wirkungsgrade auf dem Papier. Die sind nur an der Bottom Line interessiert und da scheints zu hapern...
Gruss, Pete
146 Antworten
Zitat:
Original geschrieben von SRAM
Zitat:
Die Universalwaffe der Amis ist ja wohl der Abrams M1 und der hat ne Gasturbine
Ja. Mir wohl bekannt.
Allerdings ist eine Gasturbine ein wunderbarer Kreiselstabilisator. Dummerweise auch dann, wenn man das garnicht will: z.B. wenn das Teil Kurven und Hügel befahren muß. Und dabei die Fahrer und insbesondere den Richtschützen mit einem "interessanten" Verhalten beglückt.
Stichwort: "Kreisel".
Universalwaffe ? Nun ja: eine Reichweite von nur 100 km ist ja wohl lächerlich. Und ein Kampfpanzer mit Zusatztank (tatsächlich: das gibts bei dem Teil !) ist eine militärische Lachnummer.
Gruß SRAM
Vom Kreisel Effekt weiss ich nix, bei mir hat sich noch Niemand darüber beschwert. ;)
Das das Militär der grösste Energie (Kraftstoff) Verbraucher im Land ist ist auch bekannt. Das fürs Militär andere Regeln gelten als für Otto Normalverbraucher ist nicht nur in den USA so...
Zusatztanks sehe ich als kein grosses Problem, das machen andere auch. Allerdings ist mir der Verbrauch im Allgemeinen wesentlich zu hoch. Deswegen gibts ja auch keine Lokomotiven mit dem Antrieb mehr. Geht halt nur beim Militär...
Wenigstens hatten sie noch nicht die Idee Solar zu fahren mit angeflanschten Pumpspeicherwerk. :D
Gruss, Pete
Na ja,
wenn man dann den absoluten Verbrauch zugrunde legt, und sich dann über die achso bösen Europäer beschwert, sollte man sich erstmal an die eigene Nase fassen.
Falls man dann den pro Kopf Verbrauch um 50 % gesenkt hat, eben auf Euro Niveau, dann kann man über welch auch immer geartete Einsparungen gern diskutieren.
Aber das ist wie bei den Finanzen, immer erstmal die anderen belehren und von den eigenen
15 000 000 000 000 $ Schulden ablenken.:eek: Link
Hat schon einen etwas bitteren Beigeschmack
@ celibrator
Zwar ziemlich OT, aber bitte. ;)
Der Unterschied ist das wir uns NICHT über die bösen Europäer beschweren, die Europäer sich aber sehr wohl über uns. Selbst unsere Präsidenten passen euch recht selten. :eek: Da muss ich mich wirklich fragen was die euch angehen?
Was die Presse schreibt und was der Einzelmensch denkt sind auch 2 verschiedene Sachen... Ich kenne keine Amis die es interessiert ob Sarkosky, Merkel, Berlusconi oder Papandreo der König von Europa ist.
Der "bittere Nachgeschmack" ist eher bei mir vorhanden weil ich mir praktisch jeden Tag von irgendeinen Europäer (nicht immer Deutsch) erklären lassen muss wie blöd und faul ich und meine Landsmänner sind.
Meine Empfehlung: mistet euren eigenen Stall aus und lasst uns in Ruhe. :rolleyes:
Wenn ihr Turbinen wollt? Dann baut sie, und wenn nicht? Dann eben nicht. Aber hört auf den Amis die Schuld in die Schuhe zu schieben wenn in Berlin Autos abgefackelt werden oder in Baden-Württemberg der Strom knapp wird...
Bis 1990 waren die Russen an allen Schuld, ab 2020* sind die Chinesen zuständig. :p
Gruss, Pete
*2020 machen wir hier dicht und ziehen alle nach Vermont, leben auf Bio-Bauernhöfen und fahren Fahrräder mit Bambusrahmen. :D Das Geschrei aus D will ich dann aber hören. :eek: :p
edit: unsere Schulden sind eh alle von China finanziert, so kann das auch allen egal sein. Ausser den Chinesen geht das Geld aus und sie können weder Deutsche Wasserspeicher noch Griechische Pensionen nebenbei mitfinanzieren. ;)
Geschätzter Pete,
damit bist Du aber gehörig über das Ziel hinausgeschossen, so weit daß ich nicht im Einzelnen darauf antworten werde.
Grüße
Hellmuth
Zitat:
mistet euren eigenen Stall aus und lasst uns in Ruhe.
Da mußt du uns aber Herkules (Schwarzenegger) zurückgeben, sonst wird das mit dem Augisstall im Mittelmeer nix mehr ;)
_______________
Zum Kreisel: wenn das Teil nach vorne kippt, dann weicht es dank der Kreiselwirkung zur Seite aus. Schwenkt man es zur seite (kurve), dann geht rauf oder runter. Die Kanone dabei, so wie der Leo es kann, ruhig zu halten überfordert so ziemlich jeden Feuerleitrechner ;).
Gruß SRAM
Hallo Pete, mal ganz entspannt, wenn es geht. Ich weiß auch nicht, was dich so angesauert hat. Es gibt überhaupt nicht DIE Deutschen, DIE Europäer, DIE Amis etc. die Schuld an Zukunftsmiseren haben.
Es sind doch nie die Normalbürger, sprich Bewohner irgendwo. Es ist doch vielmehr immer so: NUR das Kapital bzw. die Entscheidungsträger über das Kapital, bestimmt, wohin die Räder sich drehen.
Das sich die Menschen um die Zukunft sorgen ist doch völlig legitim. Aber das es so viele Blockaden gibt für eine gute gesicherte Zukunft, ist auch nicht zu übersehen und nicht mehr bestreitbar durch die Informationsmöglichkeiten per Internet. Verarsche ohne entdeckt/aufgedeckt zu werden, so hoffe ich doch, war gestern.
Das Ländchen Bayern hatte mal einen guten Ansatz für die Zukunft und sponserte Patente. Die Geldwirtschaft hat es allerdings geschafft, dieses gute Mittel für Innovationen wieder trocken zu legen. Leider. Es wäre angebracht, wenn wir Erfinder alle gemeinsam in diese Richtung die Politik auffordern würden, diese Entwicklungsmöglichkeiten wieder zu öffnen.
Ein nachdenkliches Wochenende und schönen Restfreitag (arbeitet nicht zu viel, denn der Euro ist sowieso bald weg :D ): Karlo
Zitat:
Original geschrieben von vanilla299
Es muss in den 80er Jahren gewesen sein, da hat man bei Mercedes eine Pkw-Gasturbine entwickelt, die einen leistungsgleichen Hubkolbenmotor ersetzten sollte. Ich glaub das Fahrzeug mit der Gasturbine kann auch im Museum betrachtet werden.
Nach Abschluss der Entwicklungsarbeiten hatte man ein Antriebskonzept, dass dem Hubkolbenmotor in vielen Punkten überlegen war. Die damals geltenden Emissionsgrenzwerte wurden weit unterschritten. Der Verbrauch lag unter dem des leistungsgleichen Ottomotors, auch bei einer Beschleunigung auf 100km/h lag die Gasturbine vorne.
Es sprachen allerdings auch einige Punkte gegen ein solches Antriebskonzept. Schon von der Betriebscharakteristik her entspricht eine Strömungsmaschine eigentlich nicht dem was man in einem Pkw haben möchte. Nämlich möglichst hohe Leistungen und Drehmomente, die schon bei geringen Drehzahlen anliegen sollten. Wenn es darum geht eine Maschine in einem breiten Betriebsbereich stationär und vor allem instationär zu betreiben ist eine Strömungsmaschine definitiv das falsche Konzept. Folglich zeigte die Gasturbine bei MB wohl auch eine signifikante Anfahrschwäche.
Ein absolutes Killerkriterium eines solchen Konzeptes in einem Pkw sind allerdings, damals wie heute, die Kosten. In der Luftfahrt sind Gasturbinen nicht nur wegen strengerer Sicherheitsvorschriften entsprechend teuer. Jede Strömungsmaschine hat es an sich, dass Sie permanent durchströmt wird, im Falle eine Gasturbine bei Temperaturen die entsprechende Maßnahmen erfordern. Hinsichtlich der verwendbaren Werkstoffe gibt es nicht allzu viele Alternativen, alle sind aber extrem teuer. Da nicht alle Bauteile mit entsprechend hochwertigen Werkstoffen dargestellt und isoliert werden können, müssen viele Bauteile zusätzlich noch aktiv gekühlt werden. In der Luftfahrt ein geringeres Problem, da das Triebwerk ständig umströmt und somit gekühlt werden kann. In einem Pkw müssen allerdings aufwändige Maßnahmen getroffen werden, die eben Geld kosten und zudem den Bauraumbedarf erhöhen. Betrachtet man Turbine, Verdichter, Untersetzungsgetriebe, Kühl- und Isolationsmaßnahmen zusammen, so hat ein solches Konzept bezüglich Bauraumbedarf und Gewicht nur einen geringen Vorteil im Vergleich zum Hubkolbenmotor.
Eine Gasturbine ist wohl nur auf den ersten Blick recht einfach aufgebaut. Maßnahmen die zur Abdichtung, Lagerung (ein luftgelagerter Läufer ist utopisch, genau wie ein magnetgelagerter) oder zur Kühlung von Bauteilen getroffen werden müssen lassen das Ganze recht schnell ziemlich komplex werden. Eine Gasturbine als Teil eines Hybridantriebs, der schon entsprechend kostet, ist für mich also beim besten Willen nicht vorstellbar.
Heutige Abgasturbinen an Pkw-Turboladern haben übrigens Wirkungsgrade im Bestpunkt um die 70%. So viel zum Thema 'Downscaling' und dem Wirkungsgrad von Strömungsmaschinen.
In den 90er Jahren hatten einige deutsche Automobilhersteller an 2-Takt-Dieselmotoren entwickelt/geforscht. Schon damals konnten die Emissionsgrenzwerte nicht eingehalten werden. Angesichts der Schwierigkeiten die ein heutiger 4-Takt-Dieselmotor mit den Emissionen hat und in Zukunft verstärkt haben wird, kann man anstatt einen 2-Takt-Pkw-Dieselmotor zu entwickeln sein Geld genauso gut aus dem Fenster werfen.
Deine letzte Bemerkung über die Zukunft des Zweitaktmotors wirst du eines Tages revidieren müssen. Der Zweitakter mit Direkteinspritzung hat prinzipiell keine grösseren Abgasprobleme als der Viertakter. Ein Diesel- oder Ottozweitakter mit grossem Hub und kleinem Zylinderdurchmesser, der beim Gaswechsel axial durchströmt wird, wie heute alle grossen Schiffsdiesel, hat einen exzellenten thermodynamischen Wirkungsgrad. Mit einem Turbolader würde er mit jeder existierenden Verbrennungsmaschine konkurrieren.
Offensichtlich haben dies die Entwickler von PKW-Motoren aber noch nicht mitbekommen.
Zitat:
Original geschrieben von Drahkke
Offensichtlich haben dies die Entwickler von PKW-Motoren aber noch nicht mitbekommen.
Zitat:
Original geschrieben von falkepit
Zweitaktmotoren haben eine wesentlich höhere thermische Belastung auszuhalten. Es macht keinen Sinn, den Vorteil der höheren Arbeitstemperatur mit einer sehr aufwändigen Kühlung zunichte zu machen. Es braucht also temperaturresistentere Materialien für die Reibungsflächen bei Kolben und Zylinder. Man redet von Kohlensoff basierenden High-Tech-Materialien. Am besten wären Schmierstoff freie Reibungsflächen. Die Wissenschaft dazu heisst Tribologie. Die Materialforscher machen Fortschritte!
Über einen Turbinenelektrischen hybrid habe ich schonmal nachgedacht, aber mir ist klar, daß:
1. der verbrauch extrem ist, gegenüber kolbenmotoren
2. die abgase weit über 500C° heiß sind, was auch ein problem ist
3. die Wartungsintervalle sehr kurz sind
Besipielsweise sind im Modellbau kleine nutzbare turbinen im einsatz, für turboprop, hubschrauberantrieb und auch im bootsbereich.
laut der seite sind bei einer Leistung von 9kw verbräuche von 4,8 bis 21 l/h normal, bei Wartungsintervallen von bis zu 50h Betriebszeit.
Wer nicht immer mit 150kmh auf der autobahn fährt könnte mit 9kw zurechtkommen, aber es wären 15-20kw wesentlich besser, damit die turbine nicht dauerhaft läuft.
Was die höhere Temperatur beim Abgas problematisch sein soll, ist mir nicht klar. Aber mit dem Verbrauchsproblem hast du völlig recht. Eine Turbine wird nie den Wirkungsgrad einer Kolbenmaschine erreichen. Entscheidend für die Effizienz ist die Höchsttemperatur bzw. der Höchstdruck während der Verbrennung des Treibstoffs. Eine Turbine hält im kontinuierlichen Betrieb maximal 1300 °C aus. Der Brennraum im Kolbenmotor kurzzeitig 2500 °C. Die Kombination Kolbenmotor und Turbine (Turbomotor, Downsizing) kann an Wirtschaftlichkeit nicht überboten werden.
Zitat:
Original geschrieben von Hydraulikmech
Hallo Balze,
der große Nachteil einer Turbine ist der abartige Spritverbrauch. Bei Hubschraubern hat sich die Turbine durchgesetzt weil sie viel Leistung bei wenig Gewicht und Größe bietet. Dafür muß man mehr Kraftstoff mitnehmen.
Der amerikanische Abrahams Panzer hat eine Gasturbine. Aber eigentlich nur deshalb weil die Amies zu dem Zeitpunkt keinen passenden Diesel oder Vielstoffmotor wie beim Leopard zur Verfügung hatten.
Außerdem: Um bei kleiner Größe viel Leistung abzugeben muss sie mit sehr großen Drehzahlen laufen.
Das macht die Angelegenheit Teuer und Wartungsintensiv. Da geht kein Grauguß wie im Kolbenmotorenbau.
So einen richtigen Vorteil sehe ich da im Automobilbau nicht.
Einen Verdichter und eine Turbine möchte ich auf jeden Fall in meinem nächsten Auto.
Nur daß dazwischen keine Ringbrennkammer sondern ein möglichst kompakter Vierzylinder sitzt. :))
Ein kleiner effizienter Turbo soll es werden. Wohl mit Gas. Mal sehen.
Gruß Hydro
Stimmt nicht ganz. Oberste Priorität hatte auch, dass man sich an den Feind leise herantasten konnte, denn ein Abram ist mit seiner Gasturbine deutlich leiser, als der V12 des Leopard`s.
Außerdem spielten auch die kompakteren Abmaße, die du schon erwähnt hast, auch für die Amerikaner eine Rolle, da man so den eingesparten Raum z.B. dafür verwenden kann, mehr Wuchtgeschosse mitzunehmen...
Das läßt den Schluß zu, daß bei der Entwicklung des Leopard keine passende Gasturbine zur Verfügung stand, so daß man notgedrungen den V12 verwenden mußte.
Zitat:
Original geschrieben von Drahkke
Das läßt den Schluß zu, daß bei der Entwicklung des Leopard keine passende Gasturbine zur Verfügung stand, so daß man notgedrungen den V12 verwenden mußte.
Naja. Der dafür kommt der Leopard 2 mit seinem 12 Zylinder Diesel im Gelände deutlich weiter als der Abram M1 mit der Gasturbine. :D
Aber Panzer haben eh an Bedeutung verloren. Am Boden haben sie zwar eine zerstörerische Wirkung, können aber durch intelligente tragbare Panzerabwerhabwehrrakten und durch Boden Luft Rakteten sogar von Drohnen abgeschossen werden.
Hallo Balze
Deine Überlegungen stimmen alle. Der Einsatzbereich von Fahrzeugantrieben ist in der Praxis sehr breit. Die Effizienz eines Antriebssystems scheint mir in Zukunft eine wichtige Rolle zu spielen. Der Wirkungsgrad eines Kolbenmotors wird von einer Turbine nie erreicht, da die zyklische Höchsttemperatur eines Zylinder/Kolben-Motor zweimal höher sein kann als die permanente Höchsttemperatur bei der Brennkammer/Turbine. Schau nach beim Carnot-Wirkungsgrad. Die Turbine hat klare Vorteile beim Leistungsgewicht. Das ideale Antriebssystem ist die Kombination beider Konzepte, also nichts anderes als den Turbomotor, auch Downsizing-Motor genannt.