Der Wankelmotor (Kreiskolbenmotor)
Der Wankelmotor (Kreiskolbenmotor) als Motor der Zukunft!?
Es laufen seit geraumer Zeit Diskussionen um eine neue Wasserstoffverbrennungstechnik im Zusammenhang mit dem Wankelmotor. In früheren Zeiten ist der Wankelmotor hauptsächlich an dem hohen Spritverbrauch gescheitert. Ein benzinbetriebener Wankelmotor wird heute noch in einem Sportwagen von Mazda verwendet!
Es ist eine heftige Diskussion um den Brennprozess im Gange. Es gibt von Siemens zum Beispiel einen Vorschlag, die Abgase in einem Plasma zu reinigen. Das klingt jetzt schon sehr technisch, anders lässt sich das aber nicht veranschaulichen.
Zum Plasmavorschlag:
Wenn man die Vorgänge, die im Plasmazustand von Brennstoffmedien ablaufen, mal genauer betrachtet, so kann bei entsprechender Auslegung des Plasmaprozesses aus den verschiedenen Brennstoffen und Wasser ein hochwertiges Brenngas erzeugt werden! Das war jetzt aus einem Fachbuch. Siemens hat eine elektrische Heizung des Plasmas vorgeschlagen.
Leider sind alle Vorschläge bis jetzt noch mit einem hohen Ernergieaufwand verbunden und nicht gerade umweltfreundlich. Da man Wasserstoff im Wankelmotor – Kreiskolbenmotor direkt verbrennen kann, ist er eine Variante von Motoren der Zukunft!
Jens Große-Brauckmann
Diskussion auch im Forum des Gymnasiums 32825 Blomberg - Lippe
http://www.gymnasium-blomberg.de/.../269?...
18 Antworten
Hallo Jens
Wasserstoff kann aber auch in Ottomotoren direkt verbrannt werden. Dazu sind soweit ich weiss nur geringfügige Modifikationen notwendig.
BMW hat schon seid einiger Zeit funktionsfähige Prototypen:
Zitat ab der BMW Homepage, der Link funzt nicht:
Zur Anpassung an die speziellen Eigenschaften von Wasserstoff mussten die BMW Ingenieure vor allem die Kraftstoffeinspritzung modifizieren. Dabei profitiert der H2R von den Ergebnissen der Serienentwicklung des neuen BMW 7er. In dieser Baureihe wird BMW noch während der Produktionszeit des aktuellen BMW 7er ein Modell auf den Markt bringen, das sowohl mit Wasserstoff als auch mit Benzin betrieben werden kann. Mit dem H2R setzt BMW ein Zeichen: Wasserstoff kann konventionellen Kraftstoff ablösen, ohne dass Abstriche bei der Dynamik der Fahrzeuge in Kauf genommen werden müssen.
BMW tingelt doch schon seit Jahren mit einer Versuchsflotte von modizierten 7-ern durch die Lande, die mit Wasserstoff laufen. Der Verbrauch ist allerdings auch nicht von schlechten Eltern. Offenbar ist die Energiedichte von Wasserstoff für Verbrennungsmotoren im Vergleich zu Benzin nicht sonderlich hoch, mithin die Reichweite grottenschlecht.
Sicherlich ist Wasserstoff für sich genommen ein sehr umweltfreundlicher Treibstoff. Das Problem ist aber, auf welchem Wege man ihn gewinnt. Dummerweise kommt Wasserstoff in der Natur ja nicht in reiner Form vor. Seine Herstellung kostet also Energie, und zwar ganz erheblich. Z.B. kann man Wasserstoff aus Erdgas (Methan) per "Reformer" herstellen, auch "on board" eines Fahrzeugs.
Solange dieses Grundproblem nicht gelöst ist, wird es wohl noch eine Weile dauern, bis aus den Auspuffrohren nur reines Wasser tropft ... und bis dahin ist es wahrscheinlich sinnvoller, das Erdgas direkt im Motor zu verbrennen, statt daraus unter Energieeinsatz erst Wasserstoff zu "reformieren", den man anschließend verbrennt.
@GS-Hybrid
Wasserstoff hat je getanktem Liter Gasvolumen etwa 3 mal weniger Brennwert als Erdgas. Auch wenn eine H2/O2 Mischung heisser brennt und damit Herrn Carnot ein paar Prozente mehr entlockt, so rechtfertigt das noch lange nicht den Einsatz von H2 in Ottomotoren.
Grüsse, GaryK
BMW hat doch diesen Stromlinienwagen H2R der mit Wasserstoff läuft neulich auf über 300 km/h gebracht. Das Ding hat nen umgebauten 12 Zylinder Otto mit 6l Hubraum und 285 PS.
Meiner Meinung nach liegt der Vorteil des umgerüsteten Ottomotors mehr in der sofortigen Verfügbarkeit. Die Zukunft liegt wohl eher bei der Brennstoffzelle.
Von Wasserstoff halte ich nix, weder im Verbrennungsmotor noch in einer Brennstoffzelle. Das ist meiner Meinung nach kein Brennstoff der Zukunft weil halt immernoch, wie schon früher erwähnt, zu viel Energie reingesteckt werden muss, um das Zeug erstmal herzustellen. Auch eine Herstellung des Stroms mit Solarzellen und Windrädern zieht imense Kosten und Probleme nach sich. Dann lieber auf Erneuerbare Energieträger umdenken/-steigen, wie zb Biogas oder Pflanzenöl. In Massen verfügbar und nicht genutzt 🙂
Überlassen wir doch lieber die Reste fossilen Brennstoffes die wir noch haben der Kunststoffherstellung. Wenn wir keine Plastiktüten mehr haben nur weil wir das ganze Öl verballern, wär doch auch schade 😁
@Joe
Wenn die aus der Windkraft H2 machen würden und dieses H2 mit einer CO2 Quelle zu Methan hydrieren würden, so wäre wenigstens das Regelproblem der Windkraft im Stromnetz gelöst.
Genau wie ein PKW für die doppelte Geschwindigkeit die achtfache installierte Leistung braucht, so produziert die Windkraftanlage bei doppelter Windgeschwindigkeit die achtfache Strommenge. Und das kann keine Sau mehr gescheit regeln und abfangen, wenn die Windkraft erstmal ein paar Prozent an der gesamten Stromerzeugung erlangt hat.
Biogas enthält nennenswerte Mengen CO2. Wenn man CO2-haltiges Biogas mit Wasserstoff aus Windkraft durchhydrieren und damit sogar aufreinigen würde, so könnte Biogas energetisch veredelt werden OHNE Regelprobleme in Starkwindzeiten zu erzeugen. Leider wird das unökonomisch teuer sein, aber technisch ist das wenigstens nicht völlig blödsinnig.
@GaryK: Bingo, nur so kann es sinnvoll funktionieren.
Gerade in Verbindung mit Windkraftanlagen sollte das kostenmäßig im Rahmen bleiben, wenn es denn mal in Großserie produziert wird. Solaranlagen sind derzeit noch nicht wirklich eine Alternative.
@Joe: Biogas, Pflanzenöl in Massen verfügbar?? LOL
Da kannst du ganz Afrika zum Rapsanbau nutzen um den Ölbedarf zu decken.
So wie es hier gemacht wird ökologisch keine Alternative, angefangen bei Pflanzenschutzmitteln, Dünger, damit verbundene Methan-Emissionen,...
Abgesehen von den Kosten.
Gruß Meik
@Meik
Das kam ein wenig falsch rüber, ist mir klar dass nicht alle autos damit fahren können. Die vorhandene Menge wird aber auch noch nicht voll genutzt, also ist da noch ne Menge luft.
Aber die Kosten für zb BioGas anlagen rechnen sich doch. Hier bei uns weiss ich nur von einer Biogasanlage und hier steht schliesslich an jeder Ecke nen "ungenutztes" Güllesilo. Ich sag ja auch nicht alles decken, nur einen teil. Weil alles mit Wasserstoff zu decken geht genausowenig, zumindest nicht im ökologischen sinne.
In Afrika kannst du wohl eher Soja anbauen als Raps 🙂
@gary
Ja das mit den Windkrafträdern ist mir klar. Aber ich denke trotzdem nicht, dass so genug Wasserstoff für alle Autos gewonnen werden kann. Da müssten wohl noch mehr Windräder her und hier versauen sie schon die ganze Landschaft. Noch dazu sind die scheiss dinger hammer Laut.
BIn der Meinung wir rutschen die Nächsten 20 Jahre oder so in ein anders Motoren Konzept die Schritte dazu sind ehr langsam und ob alle ansätze auch so richtig fruchten ist fragwürdich
Otto und Diesel Motorn gibt es schon seit Geraumer Zeit in ihrer Heutige Entwickung dürften sie so lagsamm ausgereizt sein Klar a bisserl geht immer nur die Politiker wollen es halt noch sauberer
da müssen dann halt Neue Konzepet her oder auch mal alte neu überdacht werden so wie auch der Wankelmotor der einen hohen Wirkungsgrad hat da er ja bereiz in der Kreisbewegung verbrennt über ein Diesel mit Benzin zubetreiben haben die Hersteller auch schon Experimentiert um die Vorteile des Selbstzünders beim Verbrauch zu erhalten aber die Vorteile ders Benzins bei den Emisonen zu erhalten, auch der Hybritantreib wird sich nun endlich mal etwas einsetzten
Ziel des ganzen wird einmal sein die die ERfahrungen die man dann wiederum gesammelt hat in Brennstoffzelle einzusetzen
Nun Neue Motoren verlangen auch oft nach neuen "Saft"
nicht umsonst bittet Aral und Shell 100 oktan Sprit an der es den Herstellern dann erlauben wird Motoren mit noch höherer Verdichung zu bauen Übrings Gas hat ja auch über 100 oktan diese entwickung das Motoren eine Noch höhere Verdichung erhalten kommt den Gasantrieb also nur entgegen.
Gas antriebe sind meines Achtens die Vorhut der Wasserstoffgeneration bei genügent erfahrung im Gasbereich kann man dann leicht den Treifstoff ändern z.B. dann Wasserstoff und schon klapts mit den NAchbarn 🙂
Entwickungsstufen so könnte es aussehen!!!
Einbau von Hybritantrieb = kommt der Entwiklung des Elektorantriebs zugute und Akkubau
Motorenbau von 100okt (höher Verdichung) ( Wankel????) kommt der Verbrenung von Gasen entgegen
Umstelung auf Wasserstoff in Otto Motoren
= nun könne Erfahrungen im Wasserstoff sektor nochmals gesmmelt werden
Umstellen von Otto auf Brenstoffzelle
Vieleicht denek ich auch falsch 🙂
@joe
So wenig bringt eine Windkraftanlage gar nicht mal. Typisch haben die 1/8 der installierten Leistung als Jahresmittelleistung verfügbar, leider nur an leidlich guten Standorten, die langsam "alle" sind.
Eine 1MW Anlage wird im Jahr im Mittel 125 kW Leistung abgeben, was bei 8000h/Jahr auf etwa 3,6*10^12 Joule kommt. 1l Benzin hat 35 MJ Brennwert, also kann die Anlage theoretisch bis zu 100.000l Benzin ersetzen, abzüglich Wirkungsgrad einer H2 Umwandlung an irgendwas. Was irgendwo bei 80.000l praktisch landen wird. Da der typische Kraftfahrer etwa 1100l Benzin im Jahr verfährt, könnte so eine Anlage für etwa 70 PKW Energie erzeugen. Veredelt die Anlage Biogas, reicht es natürlich für deutlich mehr Fahrzeuge.
Dummerweise kostet eine 1 MW Anlage ca 1 Mio Euro, was auf 20 Jahre abgeschrieben alleine 50.000e je Jahr macht. Bei 70 PKW sind das noch ohne Umwandlungkosten in irgendwas brennbares etwa 714 Euro im jahr und das entspricht etwa der bisherigen Mineralölsteuer für die 1100l Treibstoff, die die WKA ersetzen soll. Das Konzept ist ökologisch sicher wertvoll, taugt aber wirtschaftlich kein Stück ;-)
So. Ich will dieses Thema mal wieder aufleben lassen. Ist ja wieder ganz aktuell. Vor allem weil Audi als erster Hersteller von Serienfahrzeugen mit Wankelmotor (damals noch als NSU) wieder zu den Wurzeln zurückkehrt und den Motor im neuen A1 einbaut.
Abgesehen davon forscht und entwickelt Mazda als einziger Fahrzeughersteller wirklich an dem Motor und entwickelt ihn weiter. Bemerkenswert sind die gewaltigen Fortschritte in der Entwicklung des Kreiskolbenmotors gewesen. Es forscht nur ein Unternehmen für ein Modell an diesem Motor (im Kfz-Bereich) und kann trotzdem solche Ergebnisse liefern. Das müsste doch im Umkehrschluss bedeuten, dass da noch viel mehr Potenzial drin ist. Schon mal an einen aufgeladenen Wankel gedacht? An einen serienreifen TDI-Wankel (Es gibt tatsächlich schon Dieselwankel)? Oder zwei kleine Motoren, einen pro Achse?
Audi hat dem Wankel eine andere Aufgabe gegeben. Im Elektroaute A1 als Range-Extender. Der Motor mit 254 ccm dient ausschließlich dem Aufladen des Akkus. Da ein Dynamo genau wie der Wankel Energie aus der Drehbewegung erzeugt ergibt sich somit ein großer Wirkungsgrad. Somit ist der kleine Wankel ausreichend.
An dieser Stelle will ich noch auf den gelungenen Blog von andyrx verweisen:
http://www.motor-talk.de/.../...omeback-des-wankelmotors-t2594742.html
Eine Frage konnte mir das große weite Netz bislang noch nicht beantworten. Vielleicht weiß ja hier jemand eine Antwort:
Woher holt Audi nach so vielen Jahren plötzlich die Pläne für einen Wankel aus der Schublade? Hat da eine kleine Abteilung mit zu wenig Budget jahrelang weiterentwickelt? Haben die die Technik von Mazda gekauft? Haben die schnell mal was hingebastelt? Manchmal überraschen mich solche Neuigkeiten wirklich. Vor allem als DB die Pläne eines funktionierenden Diesotto-Motors auf den Tisch gelegt hat, als wenn es ihnen bis dato peinlich gewesen wäre, zuzugeben, dass man auch an umweltfreundliche Autos gedacht hat.
Es gab schon Dieselwankel, hier auf dem Campus steht so einer. Gebaut um 1960 für Schiffantrieb, die Firma wurde dann von der MAN aufgekauft.
Stationärmotoren wie Range-Extender sind meist einfacher zu realisieren als Antriebsmotoren incl. deren Forderung nach "Elastizität". Einen Stationärmotor musst du nur effizient in einem engen Drehzahlband betreiben können, mehr nicht.
Ich frag mich aber, wie die u.a. das Problem der umlaufenden Kolbendichtungen und deren Verschleiß gelöst haben.
Hallo,
dass die einzelnen KFZ-Hersteller die Produkte der Konkurrenz testen - und zerlegen, ist nichts Neues ! Auch dürfte Audi die Konstruktionspläne
+ Messdaten der verschiedenen "alten" KKM noch im Archiv haben . Auf den Wankelmotor kam man bestimmt aus Gewichtsgründen/Baugröße
zurück . So wurden halt den Vorgaben entsprechend, mit aktuellen
Materialien/Zünd-und Einspritzsystemen komplettierte Motoren neu gebaut . Ich glaube aber nicht dass diese Audi-Motoren einen wesentlich höheren Wirkungsgrad als die Mazda-Motoren haben .
Die Entwicklung zum Diesotto wird wohl eher schon seit längerem von vielen Anbietern angestrebt . Diese Entwicklung kann man an der immer
weiteren Erhöhung der Verdichtung bei den Benzinern gut nachvollziehen .
Dieses "Herantasten" an die Selbstentzündung des Ottokraftstoffes ist ja auch bei jeder Neuentwicklung/Steuergeräteoptimierung von größter Bedeutung - aber auch nichts Neues .
Grüße