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Klimaanlage und Standheizung ohne zusätzlichen Energieverbrauch
Hallo Technik-Freaks,
das oberste Ziel bei der Pkw-Entwicklung liegt bekanntlich in der Senkung des Benzinverbrauchs bzw. der Steigerung der Effizienz. Um so erstaunlicher, daß fast alle aktuellen Modelle mit einer konventionellen, kompressorgetriebenen Klimaanlage ausgerüstet sind, die den Treibstoffverbrauch stark erhöht. Das heißt nicht, daß man die Klimaanlage weglassen, sondern eine energiesparendere Variante finden sollte. Eine geeignete Technologie auf der Basis von Zeolithen existiert bereits heute und könnte relativ einfach umgesetzt werden. Sie basiert auf der Adsorption (Kälteerzeugung) und Desorption (Regeneration) von Wasser durch die Kapillarwirkung der Zeolithe. Um einen unterbrechungsfreien Betrieb in einem Kfz zu erreichen, sind zwei Kreisläufe erforderlich, die alternierend arbeiten: Während der eine Kälte liefert, wird der andere durch die hohe Temperatur des Abgases wiederaufgeladen. Anders als herkömmliche Klimaanlagen kann eine solche den Innenraum bereits kühlen, bevor der Motor gestartet wird. Hier ein Video, das das Funktionsprinzip verdeutlicht, wenn auch in einem anderen Zusammenhang: http://www.invensor.com/de/technik/adsorptionsprozess.htm.
Es kommt aber noch besser: Kühlung ist nur ein Vorteil der Zeolith-Klimaanlage. Bekanntlich ist der Kaltstart die kritische Phase jedes Verbrennungsmotors: Er erhöht den Verbrauch, verstärkt den Verschleiß, verschlechtert die Abgaswerte und verkürzt die Lebensdauer. Standheizungen können Abhilfe schaffen, sind aber aufwendig und teuer und benötigen ihrerseits Treibstoff. Deshalb hatten BMW und VW bzw. Votex vor 20 Jahren Latentwärmespeicher nach dem Prinzip von Oskar Schatz entwickelt, die sich allerdings aufgrund technischer Probleme nicht durchsetzen konnten. Mit Zeolithen läßt sich nach dem gleichen Prinzip auch ein Wärmespeicher verwirklichen, der beispielsweise über eine Smartphone-App den Motor vor dem Start erwärmen kann.
Diese Firma (mit der ich in keinster Weise verbunden bin) dürfte auf diesem Gebiet führend sein und sucht einen Kooperationspartner: http://www.zeo-tech.de/index.php/entwicklungen/klimatisierung/fahrzeug-klimaanlage. Nur warum findet sie keinen? Meiner Ansicht nach könnten die Hersteller damit nicht nur den Treibstoffverbrauch senken, sondern auch ein positives Medienecho auslösen, ihr Markenimage verbessern, ihre Absatzzahlen steigern und ihren Aktionären Dividenden bescheren. Was sagt Ihr dazu?
Beste Antwort im Thema
Die Zeolith-Dinger sind zu komplex im kleinen Maßstab.
Funktionsweise: Du hast ein Wasser-Reservoir und einen ausgetrockneten Zeolithen verbunden - über die Dampfphase. Der Zeolith zieht nun Wasser wie die Sau, was nur verdampfen kann und sich somit flüssig selbst auskühlt. Diese Kälte kannst du nutzen. Ist der Zeolith voll, so kannst du den über Wärme (Solarthermie, Abwärme...) regenerieren.
Bekannteste Anwendung: Selbst kühlende Bierfässer. Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Selbstk%C3%BChlendes_Bierfass
Probleme: Verbraucht Wasser, du hast ne Umschaltung diverser "Batterien" von Zeolithen. Für Großkühlanlagene extrem sinnvoll, im Nahen Osten daher als (vor) Kühlsystem bei zum beispiel Bürokomplexen, Krankenhäusern, Kühlhallen weit verbreitet. Aber im PKW kurz vor Schwachsinn. Da ist eine Pumpe, ne Drossel und zwei Wärmetauscher an Einfachheit / Platzbedarf kaum zu schlagen.
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38 Antworten
Nur sind die halt korrosiv was die Sache teuer macht und Niemand den Mehrpreis zahlen will. Für reine Kurzstrecke taugt es auch net.
Naja, geht so. Man muss halt gescheite Materialien verbauen.
Richtig und das kostet halt mehr. Ist doch heute schon so das über all gespart wird und grenzwertig ausgelegt.
Erst einmal danke für alle hilfreichen Beiträge.
Klar, daß die Hersteller beim NEFZ mit allen möglichen und unmöglichen Tricks arbeiten. Es hat sich aber mittlerweile herumgesprochen, daß so ein Klimakompressor eine Menge Energie verbraucht (genauer gesagt: in sinnlose Wärme umwandelt). Die in Form von zusätzlichem Treibstoff bereitgestellt werden muß.
Meiner Ansicht nach ist eine Standheizung, die ja vom Prinzip her nichts Anderes als ein Ölbrenner im Mini-Maßstab ist, zusammen mit einer Kompressions-Klimaanlage wesentlich komplexer als eine Zeolith-Klimaanlagen-Standheizungs-Kombination. Sonst würde man das selbstkühlende Bierfaß auch nicht für wenige Euro Pfand abgeben. Der Wasserkreislauf ist geschlossen, also auch kein Wasserverbrauch, und man braucht nur zwei Phasen, die man abwechselnd von Erwärmung auf Kühlung umschaltet. Läßt sich leicht über einen Thermostat steuern, so wie der große und der kleine Kühlwasserkreislauf.
Die Taschenwärmer basieren auf dem Prinzip des Latentwärmespeichers, das ich erwähnt hatte. Ist daran gescheitert, daß die verwendeten Salzhydrate korrosiv waren, die Behälter zerfressen haben und so ins Kühlwasser gelangt sind, wo sie fröhlich weiter gefressen haben -> Motorschaden. Ist beim Zeolith ausgeschlossen.
Die erforderliche Menge habe ich mal überschlagen. Es gibt Zeolithe mit einer Enthalpie von 1,6 MJ pro kg. Angenommen, ein Motor wiege 100 kg. Den wollen wir im Extremfall von -20°C auf +80°C erwärmen (?t = 100 K). Aluminium hat eine Wärmekapazität von rund 0,9 kJ/(kg * K). Nehmen wir pessimistischerweise zudem an, der Wirkungsgrad unserer Vorrichtung betrage 50%. Das heißt, wir brauchen eine Energiemenge von 18 MJ. Dividiert durch 1,6 MJ/kg ergibt das 11,25 kg Zeolith pro Kreislauf, also 22,5 kg für beide. Ich halte das für durchaus realistisch.
Die 22kG haben in der benötigten Form welches Volumen?
MfG
Gute Frage:) Zeolith wiegt 2-2,5 kg/dm3. Nehmen wir vorsichtshalber den geringeren Wert, kommen wir auf 11,25 l. Selbst wenn man noch etwas Drumherum braucht, scheint mir das machbar.
Zitat:
@S202.188 schrieb am 15. Januar 2017 um 18:26:58 Uhr:
Zeolith wiegt 2-2,5 kg/dm3.
In welcher Form? Wo stammt der Wert her?
MfG
Zitat:
@Johnes schrieb am 15. Januar 2017 um 11:18:22 Uhr:
Verbrauch? Genau genommen gibt es ja keinen Energieverbrauch! :p
Heizen über 20°C im Sommer ist oft möglich. Genauso, wie kühlen im Winter unter 20°C. Nur anders rum wird schwer. :D
Problem ist in der Regel der Energiespeicher. Wie speichere ich Wärme oder Kälte effektiv? Fossiler Brennstoff ist aktuell eben der vielseitigste Energiespeicher! Lässt sich am Ende in Wärme oder Kälte wandeln.
MfG
Bis auf die Tatsache, daß man Kälte nicht speichern kann und auch nichts in Kälte umwandeln kann, gebe ich Dir recht.
Zitat:
@Johnes schrieb am 15. Januar 2017 um 18:49:39 Uhr:
Zitat:
@S202.188 schrieb am 15. Januar 2017 um 18:26:58 Uhr:
Zeolith wiegt 2-2,5 kg/dm3.
In welcher Form? Wo stammt der Wert her?
MfG
Ups, der genannte Wert gehört zum natürlich vorkommenden Mineral Zeolith, nicht zum für die hier genannten Zwecke verwendbaren synthetischen:rolleyes: Habe beim Suchen die angehängte Datei gefunden. Darin steht 0,8 kg/dm3. Das ergibt dann ein Volumen von mindestens 28 l, entspricht also ungefähr einem Würfel mit 30 cm Kantenlänge. Darin ist angegeben, daß eine Phase 16 Minuten und das Umschaltung 15 Sekunden dauert. Sie verwenden ertaunlicherweise "nur" 5,4 kg Zeolith.
Im zweiten Teil beschreiben sie eine Zeolith-basierte Klimaanlage für Elektroautos mit 17 kg Zeolith. Gesamtgewicht 35 kg, Volumen 70 l (verkleinerbar), und sogar ein Preis ist genannt: 700 DM. Ja, so alt ist der Bericht bereits. Um so erstaunlicher, daß die Hersteller immer noch auf die herkömmliche Technologie setzen:confused:
Zitat:
@ghostrider78 schrieb am 15. Januar 2017 um 19:35:10 Uhr:
Zitat:
@Johnes schrieb am 15. Januar 2017 um 11:18:22 Uhr:
Fossiler Brennstoff ist aktuell eben der vielseitigste Energiespeicher! Lässt sich am Ende in Wärme oder Kälte wandeln.
Bis auf die Tatsache, daß man Kälte nicht speichern kann und auch nichts in Kälte umwandeln kann, gebe ich Dir recht.
Mmmmhh... Frag mich, wie das denn im Auto funktioniert...! :rolleyes:
Natürlich lässt sich mit einem Brennstoff Kälte erzeugen. Vielleicht nicht direkt. Aber eben über den Umweg der mechanischen Bewegung des Motors->Kompressor.
MfG
:D Vielleicht klappt es weil für Physiker jede Temperatur überm absoluten Nullpunkt Wärme ist. Dann sind 20 Grad Plus oder Minus schlicht nur unterschiedliche Wärmeangaben.
Okay... Erzeugen wir eben ein niedrigeres Temperaturniveau mit dem Brennstoff!
MfG
Zitat:
@S202.188 schrieb am 15. Januar 2017 um 20:01:55 Uhr:
Um so erstaunlicher, daß die Hersteller immer noch auf die herkömmliche Technologie setzen:confused:
Oder die haben alle nachgeschaut und festgestellt "taugt nur auf dem Papier..."
Zitat:
@GaryK schrieb am 15. Januar 2017 um 20:48:56 Uhr:
Zitat:
@S202.188 schrieb am 15. Januar 2017 um 20:01:55 Uhr:
Um so erstaunlicher, daß die Hersteller immer noch auf die herkömmliche Technologie setzen:confused:
Oder die haben alle nachgeschaut und festgestellt "taugt nur auf dem Papier..."
Genau. Nach dem Motto: "Haben wir schon immer so gemacht." "Da könnte ja jeder kommen." "Nicht hier erfunden."
Nichts hat die Menschheit so weit vorwärtsgebracht wie diese urdeutsche Einstellung:D Siehe Diesel-Partikelfilter, Hyridantrieb, E-Autos...
Für ein HAUS würde ich mich jederzeit für eine Zeolith-Anlage entscheiden, sofern die preislich leidlich OK ist. Baugröße spielt keine große Rolle, das Ding kann sich auf 20 Jahre amortisieren. Gerade wenn du Dachfläche (solarthermische Regeneration) verfügbar hast, dann brauchst du nicht mehr als ein paar Pumpen / Ventilatoren. Im klassischen PKW ist die Idee nicht mal ansatzweise clever.