Gasturbine als Rangeextender
Wieso haben alle Autos einen Kolbenmotor und keine Gasturbine?
Jaguar hat es vorgemacht, es geht! Vier Elektromotoren und zwei Gasturbinen zur Stromerzeugung.
Wer eine Sammlung von Infos sucht, sollte mal auf diese Seite gehen:
http://autoderzukunft.au.ohost.de
Was spricht gegen eine Gasturbine? Lärm? Eindeutig nein! Hoher Spritverbrauch? Das Gegenteil ist der Fall! Hitzeprobleme? Keinesfalls!
Was dann?
Beste Antwort im Thema
Beruflich hatte ich mit einem Pistengeräthersteller zu tun. Sein Topmodell wurde mit einem 450PS-V6-LKW-Diesel befeuert, der Raupenantrieb erfolgte dann hydraulisch.
So, jetzt kommt's, ich habe nach dem Wirkungsgrad dieser Kombination gefragt. Der Entwickler selbst sagte, das der dieselhydraulische Antrieb ungefähr 200PS beim Fenster rauspustet und somit recht ineffizient ist.
Die Wahl fiel deshalb auf diese Variante, weil man so am meisten Flexibilität bekommt. Die Hydraulikpumpe und -Motoren sind recht klein, man spart sich dafür Kupplung, Wendegetriebe etc. und bekommt noch ein CVT kostenlos dazu, dafür nimmt man die Verluste gerne in Kauf, zumal Kraftstoffeffizienz bei einem Pistengerät eine untergeordnete Rolle spielt.
Besser wäre laut dem Entwickler Dieselelektrisch, allerdings sind Generator und Motoren einfach für die geforderte Leistung zu groß, als das sie in einem Pistengerät Platz hätten. Anders sieht's bei großen Maschinen aus, beispielsweise dem Liebherr T282B (500t-Muldenkipper, 3200PS), dieser fährt dieselelektrisch.
Back to Topic:
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
85 Antworten
Es gibt noch andere Probleme, als die anfänglich hohen Produktionskosten einer Gasturbine für Landfahrzeuge.
Zum Einen, muss das Zulassungsverfahren durchlaufen werden, zum Anderen, muss der Verbraucher daran gewöhnt werden, das es im Auto lauter, und unter der Haube heisser, als gewohnt zugeht. Da die Briten und Nordiren, im Gegensatz zum Rest der EU, ein einfacheres Zulassungsverfahren haben, könnte jedes Gastriebwerksfahrzeug nach Erstzulassung in GB in jedem EU Land zugelasssen werden.
Könnte, da das deutsche KFZ-Steuerrecht, derzeit noch, einer Zulasung in D im Weg steht.
Eine Gasturbine ist weniger wartungsintensiv als ein Kolbenmotor, wie es schon in der Luftfahrt bewiesen wurde und wird.
Insekten-, Vogel- oder Tierschlag fällt aus, kein chitinhaltiges, federn- oder felltragendes Tier passt durch die Luftfilter in den Ansaugtrichtern, die die fliegenden Turbinen nicht haben..
Hurra, es leben die Vorurteile!
deine 3 l bei 900 ps kannste auch knicken .....nicht mal bei 900 n schub kommste mit 3 l/h hin .
bau halt dein turbinen auto ............wir warten darauf .
ich komm mir vor wie mit nem kreatonist/verschwörungstheoretiker zu diskutieren .
Die 3 L beziehen sich, wie beim kolbengetriebenen Porsche Hybrid, auf die Kombination Strom und Kraftstroff.
Von daher ist die Verschwörung auf der Seite der Gegner zu suchen.
Mein Vorschlag: Informieren vor mitdiskutieren.
Mal ehrlich, wer hat diese Seite vorher durchgelesen?
http://autoderzukunft.au.ohost.de/seite3.htm
Ich hab, bin auch auf die Seite des Turbinenherstellers gegangen und habe den spec sheed runtergeladen.
DU solltest mal anfangen ALLES zu Lesen.
Rudiger
Zitat:
Original geschrieben von marienschatten
Mein Vorschlag: Informieren vor mitdiskutieren.Mal ehrlich, wer hat diese Seite vorher durchgelesen?
http://autoderzukunft.au.ohost.de/seite3.htm
Zitat:
Original geschrieben von Rudiger
DU solltest mal anfangen ALLES zu Lesen.
Rudiger
Ich möchte so gerne ALLES lesen! Was soll ich lesen? Welcher Hersteller, welche Seite? Wo steht der Link?
Also?
Nur heiße Luft, nichts dahinter!
Klicke den Link, und lade die Product infos runter. Dann kennst du die grosse und auch den Verbrauch.
http://www.capstoneturbine.com/prodsol/products/Alles lesen.
http://www.capstoneturbine.com/_docs/Product%20Catalog_ENGLISH_LR.pdfDen Verbrauch l/100km oder l/h musst du selber uber die BTU umrechnen.
Danch uberlegst du dir wo die heisse Luft hin soll,
Rudiger
Zitat:
Original geschrieben von marienschatten
Also?
Nur heiße Luft, nichts dahinter!
Was hat das mit der Turbine von Jaguar zu tun?
das ist der Hersteller der Turbine
Rudiger
Zitat:
Original geschrieben von marienschatten
Was hat das mit der Turbine von Jaguar zu tun?
Zitat:
Original geschrieben von Rudiger
das ist der Hersteller der Turbine
Rudiger
Die Turbinen dieses Herstellers haben so überhaupt keine Ähnlichkeit mit denen von Jaguar, also kann man die Werte auch nicht einfach übertragen.
Um das Thema mal wieder aus der Versenkung zu holen:
Zwei Dinge sind mir aufgefallen beim Lesen dieser zwei Seiten.
1. wird immer von viel zu viel Leistung ausgegangen (900PS z.Bsp.)
2. wird die Funktion des Rageextenders auch missverständändlich eingeordnet.
zu 1.
ich bin davon überzeugt, dass eine Turbine mit ca. 4-5 kW schon einen ordentlichen Beitrag zur Reichweitenverlängerung (range extending) beitragen kann. Mehr kommt aus einer Steckdose an der das Fahrzeug geladen wird auch nicht raus.
zu 2.
Rangeextender heiß, dass dieser nicht durchgehend läuft. Machen wir mal den EU Zyklus und die RE läuft dabei 10min. gegenüber 50min mit reinem Stromantrieb - der Rest steckt in den Batterien.
Damit müssten sich schon ordentliche Abgaswerte im Durchschnitt erreichen lassen.
Scheinbar geht hier jeder davon aus, dass der Auspuff hinten am Auto bleiben muss und die Abgase sehr viel und sehr heiße "Luft" ist.
Stellen wir uns eine Strahlpumpe vor mit den Abgasen als Treibmedium. So könnten der Abgasstrahl später aus 40% Turbinenabgasen und zu 60% aus Umgebungsluft bestehen die nur mitgerissen wird. Damit wäre das Temperaturproblem aus der Welt.
Weiter kann der "Schlot" oder Auspuff oben auf dem Auto sein. Genau so wie die Frischluftversorgung z.Bsp. auf der Haube über einen großflächigen Mattenfilter stattfinden kann.
Weiter ist es doch so, dass die Turbine eh schon in Form eines Turboladers spazieren fahren. Viel größer ist der RE auch nicht.
Das Turbinenrad muss wechselbar sein im Intervall von einem Reifenwechsel beim Händler.
Klappe auf/ein paar Schrauben losdrehen, Dichtung wechseln, Läufer raus, neuer Läufer rein, zu schrauben fertig.
Soll jede Fachwerkstatt können, darf im Austausch mit Arbeit maximal 200€ kosten.
Die Lagerung könnte ein Magnetfeld sein.
Sollte es mal um stärkere Ladeleistungen gehen, kann man mehrere davon nebeneinander installieren, statt eine große neue zu entwickeln.
Der Treibstoff wäre bei einer Turbine egal. Selbst Kerosin könnte verwendet werden.
Und, soweit ich mich richtig erinnere muss die "Zündung" beim Aussteigen unterbrochen werden. Eine Turbine braucht keine permanente Zündung.
Man könnte den RE anfahren lassen mit dem Programm "bis die Akkus voll sind", Zündung aus (RE läuft schon), Aussteigen, Auto abschließen und nach 10min Rangeextenderbetrieb ist der Wagen ohne Steckdose wieder voll.
Achja, den RE kann man natürlich in ein Wassergehäuse bauen, damit z.Bsp. die Heizung nicht den Stromkreislauf belastet.
Weiter könnte die Expansionsenergie von Wasser genutzt werden um (nicht wie bei den MITO-takeoffs der Flugzeuge) weniger Kraftstoff zu verwenden bei gleicher Leistung.
Der NEFZ geht ~21 Minuten, somit sind 10minuten RE 50% des Zykluses.
Turbinen haben das Problem je kleiner sie werden umso mehr Spaltverluste hab ich. Ohne die Thermik des Abgases zu nutzen haben sie gar keinen so gute Wirkungsgrad.
Also, ich kaufe das chinesische Auto mit Gasturbine und dann fahre ich allen Kritikern und Zweiflern einfach davon.
So gelesen:
"Techrules AT96 und GT96 mit Gasturbinen als Range Extender
Der AT96 und der GT96 werden jeweils von einem 768 kW (umgerechnet 1044 PS) starken Elektromotor angetrieben. Das Neue daran: Als Range-Extender (zu deutsch: Reichweitenverlängerer) fungiert kein Kolbenmotor, sondern eine Gasturbine. Deshalb werden die Fahrzeuge als Turbine-Recharging-Electric-Vehicle (TREV) bezeichnet und sollen enorme Leistungs- und Verbrauchswerte ermöglichen.
Tanken - was war das nochmal?
Laut Hersteller sind mehr als 2000 Kilometer Reichweite drin. Der Verbrauch soll bei nur 0,18 Litern je 100 Kilometern liegen. Auch die Fahrleistungen lesen sich beeindruckend: Auf Tempo 100 geht es in 2,5 Sekunden, erst bei 350 km/h wird abgeregelt."
Übrigens habe ich ein nette Zusammenfassung gefunden unter: http://autoderzukunft.lima-city.de/