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Elektro-Turbo - genialistisch oder schwachmatig?

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Der Elektro-Turbo - genialistisch oder schwachmatig?

[bild=2]Der E-Turbo. Wer hatte sie noch nicht, diese geniale Idee? Warum nicht mit einem zuschaltbarem, elektrisch angetriebenen Verdichter seinem Motor ein paar zusätzliche PS verpassen? Keine großen Umbauten am Motor und den Krümmern - einfach den Luftverdichter vor den Ansaugtrakt hängen - Kabel dran - fertig. Wieso hat das eigentlich noch keiner gebaut???

Nun, tatsächlich hat sich die englische Firma CPT richtig ernsthaft mit diesem Thema auseinandergesetzt.Sie haben 'einfach' den Verdichterteil eines Turboladers auf einen leistungsstarken E-Motor gesetzt und so über Jahre hinweg den VTES Electric Supercharger entwickelt. Nach einigen, angeblich sehr überzeugenden, Testläufen an diversen Motoren, wurde es aber plötzlich ganz still um das Thema. [bild=4]Auf der Webseite von CPT war der VTES nicht mehr zu finden. Statt dessem fand man dort einen Turbogenerator, TIGERS genannt - das genaue Gegenteil des VTES. Die Turbinenseite eines Turboladers wurde an einen Generator montiert und erzeugt so elektrischen Strom aus der Abgasenergie.
Seit einiger Zeit findet man bei CPT auch den COBRA. Dieser ist nun wiederrum immer noch nicht dazu gedacht, einem Fahrzeug dauerhaft zu mehr Leistung zu verhelfen, sondern soll lediglich helfen im unteren Drehzahlbereich das Turboloch des normalen Abgasturboladers zu überbrücken.
[bild=3]Mittlerweile scheint aber wieder Schwung in die Sache gekommen zu sein und man sieht den E-Turbo von CPT an Kleinturbos und Hybridmaschinen, aber immer nur als Unterstützung für einen konventionellen Abgasturbolader.

Jetzt wird man dicke Fragezeichen über dem Kopf schweben haben und sich fragen 'Wenn sie denn nun einen E-Turbo bauen, warum dann nicht gleich richtig???'. Also, wieso nur?

Beginnen wir mit etwas Theorie. Aber verzichten wir darauf jetzt Formeln runterzubeten und alles bis ins letzte noch so unwichtige Detail zu zerpflücken. Es soll ja keine ödes Vorlesungskript werden. Packen wir es lieber in einen kleinen Dialog zwischen den zwei Schrauber-Freunden Kolbenkopf und Splinti.

S: Ich brauch mehr Leistung.
K: Dann bau dir nen Turbo oder nen Kompessor in deine Mühle.
S: Och nee, weißte was ich da alles umbauen muss. Ich hab ne bessere Idee. Ich will nen elektrisch angetriebenen Turbo.
K: Ach?! Du weißt schon, dass da einige große Probleme auf dich zukommen werden?
S: Was? Wieso das denn? Ist doch voll easy. Ich knall 'ne Turbowelle auf 'n E-Motörchen - fertig ist der Spaß! Was solls da für Probleme geben?
K: Du weißt aber schon, dass Luft verdichten viel Energie verbraucht. Deshalb werden Kompressoren auch vom Motor angetrieben und verbrauchen im Fahrbetrieb ihre 5-15PS. Wohlgemerkt - nur um Luft zu verdichten. Ein Turbolader verbraucht übrigens nicht weniger, er nutzt nur die eh vorhandene Restexpansionsenergie der Abgase, die durch die vor UT öffnende Auslassventile entweicht. Und weil das nicht ganz reicht, schiebt der Kolben dann ja auch nochmal die Restgase aus. Also ganz so verlustfrei wie gern behauptet wird, ist auch der Abgasturbolader nicht. Von nichts kommt eben nichts.
Aber zurück zum Thema. Nehmen wird jetzt die 5PS, das sind - rechne, rechne - 3,5kW, also 3500 Watt. Die müsste nun auch der E-Motor unseres E-Turbos leisten.
S: Warte, warte, warte! Auf Ebay gibt es doch auch diese Elektroturbos. Die haben doch nie und nimmer 3,5kW!
K: Und deswegen werden dieser besseren Computerlüfter auch nie und nimmer deinen Motor aufladen. Die behindern höchstens deine Ansaugluft beim Einströmen. Vergiss diese Spielzeugdinger ganz schnell wieder - das ist Bauernfängerei. Wer sowas kauft, glaubt auch das Rally-Streifen sein Auto schneller machen. Wir brauchen einen gescheiten Antrieb mit dreieihalb kW.
S: Okay, solche Motoren bekommt man - auch für 12Volt.
K: Stimmt, nun müssen Kabel verlegt werden. Hm, 3500Watt geteilt durch 12V macht 292 Ampere. Mit Verlusten und allem sagen wir mal 300.
S: STOOOOOOP! Was??? 300 Ampere??? Damit kann man ja problemlos Bleche zusammenbraten!
K: Ja, so ist es - also nehmen wir sehr, sehr dicke Kabel. Was noch?
S: Fehlt noch eine Steuerung.
K: Auch kein Problem - moderne Leistungselektronik machts möglich.
S: So, haben wir doch alles - wo solls da hacken? Wusste doch, dass das ganz einfach ist.
K: Na, wir haben noch keine Stromquelle du Genie. Mit was wollen wir das Ding antreiben?
S: Du kannst blöd fragen! Na mit was schon? Was glaubst du wozu Batterie und Lichtmaschine da sind?
K: 300 Ampere aus der Lichtmaschine?! Dir ist schon klar, dass eine normale Lichtmaschine nur so um die 70-150Ampere liefern kann?
S: Oh, ja - stimmt. Na dann brauchen wir eben nen fetten Zusatzakku. Im Kofferaum ist eh noch Platz.
K: Aber auch der Akku wird bald leer sein, wenn du ihm dauernd 300A entziehst. Und deine Lichtmaschine wird sich auch bedanken wenn sie ständig Vollast bringen muss.
S: Warte - Idee - wir machen das Ding zuschaltbar, dann braucht es den Strom ja nur kurzzeitig.
K: Kannste natürlich machen, aber Gegenvorschlag: bau dir doch einfach einen per Magnetkupplung zuschaltbaren Kompressor ein und spar dir den ganzen Elektroquark..
S: Hm...

Brechen wir an dieser Stelle ab. Man sieht wohl deutlich wo es hinführt - irgendwann fragt man nach dem Sinn des Elektromotors, wenn es ohne besser gehen würde. Nun bleiben nicht mehr viele Argumente für den E-Turbo übrig. Der extrem Leistungsbedarf, und damit ebenso hohe Stromverbrauch, ist eben der Knackpunkt, der das ganze dann zum Scheitern bringt. Deswegen wird der COBRA bisher wohl auch nur für 24V Bordnetze (was den Strombedarf schonmal gegenüber 12V halbiert) angeboten, was bei 5,6kW aber immer noch anständige 234A bei Vollast bedeutet.
Mittlerweile verfolgt man die Idee den zusätzlichen E-Turbo gänzlich weg zu lassen und baut den Elektromotor einfach direkt in den Abgasturbolader zwischen Turbine und Verdichter ein. Problem ist hierbei leider noch die Hochtemperaturfestigkeit des Elektrobauteils.

An einem anderen Projekt, von einem mit gleich 3 E-Motoren angetriebenen Kompressor, sieht man den Aufwand der elektrischen Anlage sehr deutlich:
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Und zum Spaß:
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PDF zum VTES-Lader von CPT:

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Wohl eher nicht ernts gemeint ;)

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Ah, danke für den Hinweis! Ist ja interessant.

[allgäu]

Guck ihr hier:

www.electricsupercharger.com

Wg. Furzgasantrieb: Da bekommt der Begriff "Turboloch" eine ganz neue Bedeutung...

Gruß Hannes

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Ich hoffe mal du meinst den Link jetzt nicht ernst. 😁

[allgäu]

Ich habe den Link einfach mal kommentarlos gepostet, dazu kann sich jeder seine eigenen Gedanken machen. Ist aber IMHO einigermaßen realistisch.

Derlei Ideen hab ich schon vor Jahren (bzw. Jahrzehnten) gehabt - durch überschlägige Rechnung bezüglich Luftvolumen und Druckerhöhung bin ich schnell wieder davon abgerückt.

Es gab im Netz schon (lächerliche) Vorschläge mit PC-Lüftern etc.

Auch hab ich Ideen gesehen, mit Hilfe eines Trichters den Fahrtwind zur Druckerhöhung ausnützen zu wollen (wenn man >300 km/h fährt, kanns vielleicht funktionieren, siehe F1).

Ansonsten gilt mein klassischer Spruch: Man bekommt nichts geschenkt. Das heißt, ich stecke im Zweifelsfall mehr elektrische Energie ins System, als ich dann motormäßig wieder herausbekomme.

so long vom Allgäu

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Leider werden die auf der Seite angebotenen 'Lüfter' nichts anderes tun als lediglich lüften.
Allein das 'Turbinenrad' - nee, das ist zu nett ausgedrückt - das Blechpress-Ventilatorrrad wird nie eine nennenswerte Druckerzeugung zulassen. Schließlich sollte man die verdichtete Luft auch luftdicht nach außen abzuschließen... Deswegen haben Turbos und Komprosseren eben solche Verdichterräder mit sehr, sehr, sehr kleinen Spalten.
Über den Spielzeugmotor in diesem Gerät mag man da gar nicht erst nachdenken. Der soll 57 Ampere abkönnen??? Der leuchtet bei solcher Stromstärke vlt mal kurz hell auf um dann ins Nebelnirvana zu gehen 🙂. Und wenn man die abgebildeten Kabel anschaut - würdest du da 57 A durchjagen? Das macht die mal kurz zum Glühdraht!
Allein die Aussage: BIS zu 15PS mehr garantiert. BIS!!! Also garantieren die eigentlich für gar nichts 😉.
Aber die haben sich mit der Seite echt Mühe gegeben alles 'glaubhaft' zu dokumentieren.
Nur leider überlisten auch die nicht die Physik.
Ich überlege mittlerweile ganz ernsthaft ob ich nicht auch solche E-Turbos verkaufen sollte - das scheint ein gut laufendes Geschäft zu sein 😁. 300$ einsacken bei nicht mal 10$ Materialkosten - ich würde ganz schnell reich werden 🙂. Plan!

Zu der Fahrwindaufladung: http://www.motor-talk.de/.../...ir-mythos-oder-realitaet-t4710608.html

[schrotti_999]

Zitat:

19.10.2013 17:01 | heizölraser

Der 2014er Formel 1 Mercedes-Motoren arbeitet mit einem e-unterstützten Turbo!!!!! Die ströme sind relativ gering da mit 130-320V Leistungselektronik gearbeitet wird..

Jaaa, wenn der Scheiss dann mal funktioniert und nicht so wie beim letzten Rennen die WM zur Farce verkommen lässt. 😠 😠 😠

[Rostlöser44605]

Hallo
Schade daß diese Diskussion nicht fortgesetzt wurde, weil es diese Technik in Zukunft möglich machen wird kompakte leichte Motoren mit großem Lader und extremer Literleistung ohne Turboloch zu bauen, deshalb interessiert mich die Antwort auf diese Frage seit Jahren brennend. Ferrari ist es gelungen mit traditioneller Twinscroll-Turbotechnik unter Ausschöpfung der "normalen" Tuningmethodik, also Kopfbearbeitung, mechanische statt hydraulische Tassenstößel, Erleichterung der rotierenden Massen und Verringerung der inneren Reibung durch Hightech-Oberflächenbeschichtung, die Drehwilligkeit, die Höchstdrehzahl und den Gasdurchsatz so stark zu verbessern, daß bei einer Literleistung von 170PS pro Liter Hubraum, beim neuen 488 von einem Turboloch nicht mehr die Rede sein kann, ABER:
Allein eine DLC-Beschichtung kostet einige hundert Euros und das bei Kalkulatoren innerhalb der Firma die selbst bei hochpreisigen Modellen graue Haare bekommen, wenn ein Kolben nur einen Euro mehr kostet, ganz zu Schweigen von aufwendiger Zylinderkopfbearbeitung und den Kosten für exotische Leicht-Materialien wie in diesem Fall hauptsächlich Titan, Carbon etc. So kommen nur sehrsehr teure Sportwagen in den Genuss dieser Maßnahmen.
Jetzt habe ich einen 2,2l-Alublock( 94x89, 19kg leichter als ein Gussblock) mit 30% verbessertem Gasdurchsatz, mechanischem Ventiltrieb, erleichterten rotierenden Massen ( allein Kurbelwelle und Schwungrad 10kg leichter). Mit einem modifizierten Garrett GTX3082R( größeres 82er Verdichterrad, allerlei sonstige Modifikationen) werden wir auf ungefähr 700PS Leistung bei ca. 850kg Fahrzeuggewicht also rund 1,2kg/PS kommen.
Problem:
Der stark verbesserte Gasdurchsatz, die erleichterten rotierenden Massen, die beschichteten Teile, die Wassereinspritzung und Twinscrolltechnik würde bei einem kleineren Lader(3071) bis ca. 450PS bestimmt zu einem sehr gut fahrbaren Ergebnis führen, da insbesondere das Mehr an Luft, das durch die Brennräume gepumpt wird, volumenmäßig quasi einem 3Liter-Motor entspricht und auch der engere der beiden Twinscroll Kanäle sorgt dafür daß der schnellere Luftstrom die Laderschaufeln früher beschleunigt und der Motor deshalb besser anspricht. Bei der Größe des Laders (immerhin ca. 320PS/l) bleibt bis ca. 3500U/min aber ein Turboloch und das würden wir trotz Drehzahlen bis über 8000U/min, also einem nutzbaren Drehzahlband von immerhin 4500U/min gerne schließen, um den Wagen auch bei einer so hohen Literleistung möglichst fahrbar zu halten, damit das kleine Biest eine reelle Chance hat gegen die aktuellen Supersportwagenelite von Porsche, Ferrari und McLaren zu bestehen.
Ross Brawn hat auf die Frage nach dem Supersportwagen der Zukunft, in der "Racecar Engeneering" vor ein paar Jahren folgendes geantwortet:
Klein, leicht mit einem kleinen starken Turboantrieb.
Ich war ziemlich überrascht über diese Aussage, weil ich genau Sowas seit 7 Jahren mit eigener Karosserie auf einem Lotuschassis aufbaue.
Ich wollte eigentlich schon längst fertig sein, bin inzwischen aber gar nicht so böse daß mein Zeitplan vorne und hinten nicht aufgeht, die Zeit für so ein extremes Leichtbauprojekt, ist ganz offensichtlich noch nicht reif, was auch daran abzulesen ist daß die Jungs immer noch mit extremem Aufwand 1,4-1,7Tonner bauen und zu Millionenbeträgen auch verkaufen. Diese überdimensionierten mit viel Carbon verzierten Dickerchen bezeichnen Sie witzigerweise als zukunftsweisenden Leichtbau, da wird ein kleines 850Kilo Sportwägelchen nur belächelt. Bitte verzeiht mir, aber Ich würde nur zu gerne sehen daß Ihnen Ihr Lachen ein bisschen im Hals stecken bleibt, wie bereits jetzt schon wenn ein 450PS Opel-Speedster mit Öhlinsfahrwerk und einem Fahrer der weiß was er tut auf einem Trackday auftaucht.
Zur Fertigstellung meines kleinen "David" fehlt aber noch Einiges eine kluge Kühlung und Motorraumentlüftung um die enormen Themperaturen einer solch hochbelasteten Maschine in einen gesunden Bereich zu bekommen zum Beispiel und eben als größtes Problem das Loch im niedrigen Drehzahlbereich, das es zu lösen gilt. Die einzige Technik die bei vertretbarem Gewicht aktuell dazu in der Lage wäre - das sonstige Elektrozeugs das genau demselben Zweck dient, wiegt zuviel - ist genau ein solcher elektrischer Turbolader, vermutlich mit zusätzlichem 48V Bordnetz und passender Steuerung zur Energierückgewinnung.
Weiß Jemand ob es zum Thema abgesehen von dem Audi Dieselprojekt etwas Neues gibt oder spielt die Zulieferindustrie weiterhin nur die Öko-Karte mit hochaufgeladenen downgesizeten Minimotörchen?

[Faltenbalg48727]

E-Turbo
https://www.valeo.com/en/electric-supercharger/
https://www.borgwarner.com/technologies/electric-boosting-technologies

[Six-Stars-Forever]

Also in meinem Subaru Forester leistet die Lima 420 Ampere ab 2100u/min, im Leerlauf 700-800u/min bereits 270A und es gibt mehrere Batterien, ebenso eine Solaranlage und 230VAC, 12VDC und 24VDC

Wäre also kein Problem, so ein Teil zu betreiben nur was kostet sowas? Untenrum mehr Drehmoment wäre für den Subi wiederum ein Traum..

Die beste Lösung wäre eine Kombination aus 2 Ladern, quasi elektrisch für untenrum und „klassisch“ für den oberen Bereich ??