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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 falkepit
...Turbomotor, auch Downsizing-Motor genannt.
Aber auch nur in Europa...
Beim richtigen Turbo-Tuning begeht man nicht den Fehler, den zugrunde liegenden Hubraum durch Turboaufladung zu ersetzen (also zu verringern), sondern nutzt diesen besser aus.
Hallo Drahkke
Ein Downsizingmotor ist immer ein aufgeladener Motor. Was du mit "richtigem Turbotuning" meinst, ist nicht klar. Man kann aufgeladene Motoren auf Effizienz trimmen oder auf Leistung. Grosser Hubraum mit hohem geometrischem Verdichtungsverhältnis ist bezüglich Effizienz immer vorteilhaft, mit und ohne Aufladung.
Zitat:
Original geschrieben von falkepit
Was du mit "richtigem Turbotuning" meinst, ist nicht klar.
Damit meine ich die Aufladung einer gegebenen Hubraumklasse (z.B. 2 Liter) zum Zweck der Leistungserhöhung und nicht die Aufladung von (das ist jetzt auch ein Beispiel) 1,2-Liter-Motoren mittels Turbolader, um auf die gleiche Leistung zu kommen wie der 2-Liter-Sauger. Diese Art von "Tuning" wird leider inzwischen von vielen europäischen Herstellern praktiziert, wo bereits Mittelklassewagen mit aufgeladenen 1,2- bis 1,4-Liter-Motoren angeboten werden.
Es wird immer wieder von 40% Turbinenwirkungsgrad geredet. Dieser Wert gilt jedoch ausschliesslich für Turbinen im Kraftwerk- oder Grossflugzeugbau. Im 100 bis 200 PS-Bereich haben Kolbenmotoren einen zweimal besseren Wirkungsgrad als Turbinen. Das heisst, Turbinen erreichen im dynamischen Betrieb keine 20% thermischer Wirkungsgrad!
Gruss Falke
Moin
Wie kommt es eigentlich, dass seit geraumer Zeit alle Oldthreads ausgegraben werden? Dier hier ruht nun seit 3 Jahren......
Moin
Björn
Zitat:
@Friesel schrieb am 18. November 2016 um 19:19:58 Uhr:
Moin
Wie kommt es eigentlich, dass seit geraumer Zeit alle Oldthreads ausgegraben werden? Dier hier ruht nun seit 3 Jahren......
Moin
Björn
Wir sind Umwelt bewusst, stat neu bauen recyceln wir eben gut gebrauchte threads von frueher und modernisieren sie wo noetig. :D
Pete
Eben. Vor allem sind Turbinen nach wie vor aktuell. Dieser Thread kann also gar nicht "veralten".
Das instationäre Verhalten von Gasturbinen macht sie ungeeignet für den Betrieb mit wechselnden Leistungsanforderungen wie im Straßenverkehr. Ginge am ehesten beim Fern-LKW.
Die technisch erforderlichen Spaltmaße fallen bei Kleingasturbinen sehr viel stärker ins Gewicht, als bei einer Großturbine. Somit geht der Wirkungsgrad dramatisch in den Keller. Daher hat die Turbine aktuell sicher keine Chance.
Ja, im PKW-Bereich kommt die Gasturbine auch nur in jenen Fällen zum Einsatz, wo höchste Leistungen bei geringstem Zusatzgewicht gefordert werden:
Eine Gasturbine ist eine tolle Sache, zumindest auf dem Papier. Ab einer gewissen Größe werden die Dinger auch sehr effizient. Die Großturbinen in Kraftwerken erreichen 40% Wirkungsgrad, das ist immerhin besser als ein Otto-Motor, aber noch etwas schlechter als ein Diesel. Diese haben allerdings die Abmaße eines LKW und Verdichtungsverhältnisse von 40:1 und Turbineneintrittstemperaturen von 1500°C.
Ein Problem ist nun die Skalierung nach unten. Viele Techniken die in Großturbinen möglich sind, sind bei kleineren Modellen schlicht und einfach nicht mehr möglich.
Verdichtungsverhältnis: Je höher die Verdichtung desto höher der Wirkungsgrad, genau wie beim Kolbenmotor. Beim Durchlaufen des Kompressors erhitzt sich die Luft und das Volumen wird kleiner. Das bedeutet die Verdichterschaufeln müssen von Stufe zu Stufe kleiner werden. Zum Schluß bei 40:1 nur mehr 15% der ursprünglichen Länge, bei 8:1 (was für kleinere Turbinen üblich ist) 35%. Eine Turbine für ein Auto braucht einen Kompressoreinlauf von etwa 100mm, die Schaufellänge ist dann bei etwa 40mm. Man kann sich nun ausrechnen, wie klein die Schaufelblätter für eine derartige Turbine sein müßten. Zumal die Luft immer heißer wird und das Material immer widerstandsfähiger sein muß. Aus diesem Grund ist man bei Kleinstturbinen (<200kW) auf relativ kleine und unwirtschaftliche Verdichtungsverhältnisse festgelegt (5:1 mit Radialverdichter).
Turbineneintrittstemperatur: Je höher diese Temperatur desto besser für den Wirkungsgrad. Typisch sind derzeit 1500°C (1600°C im militärischen Bereich), was über der Schmelztemperatur der besten Superlegierungen liegt (ca. 1300°C). Man arbeitet hier mit Film- und Innenkühlung jedes einzelnen Turbinenblattes. Dafür müssen diese aber groß genug für einen Hohlraum sein, je kleiner die Turbine desto schwieriger wird das. Im Falle einer brauchbaren Autoturbine sogar völlig unmöglich. Man ist also hier auf Temperaturen deutlich unter 1100°C festgelegt. Auch das knabbert am Wirkungsgrad kleiner Turbinen.
Spaltmaße: Ebenso sind Rückströmungen an den Spalten zwischen Gehäuse und Laufrädern ein Problem. Bei großen Turbinen sind die notwendigen Spalten im Verhältnis zum Querschnitt sehr klein, dies aber immer ungünstiger, je kleiner die Turbine wird. Auch hier ein richtiges Problem für die Gasturbine im Auto.
Das sind nur die 3 Hauptgründe, warum Turbinen erst ab einer gewissen Leistung und Größe Sinn machen. Zwar gibt es deutlich kleinere Gasturbinen, die haben aber einen sehr schlechten Wirkungsgrad und werden nur eingesetzt, wo Leistungsgewicht Vorrang hat. Beispielsweise eine 100mm-Turbine mit 8kg Gewicht liefert etwa 170PS, gurgelt aber 2.5l Diesel pro Minute bei Volllast.
Grüße,
Zeph
Viele Worte, was zählt, sind Fakten.
Die findet man hier:
http://autoderzukunft.lima-city.de/
Dies Website ist ziemlich unsortiert und unprofessionell. Ebensowenig findet man verwertbare Daten. Wo ist denn das Verbrauchskennfeld einer Mikrogasturbine? Wie kommst du auf 37% Wirkungsgrad?
Grüße,
Zeph