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Nutzung der Abwärme des Verbrennungsmotors langfristig denkbar?

Verbrennungsmotoren haben einen recht niedrigen Wirkungsgrad, Benzinmotoren im besten Fall gegen 39 %, Dieselmotoren bis 43 % und das auch nur im günstigsten Betriebsbereich, im Durchschnitt ist dass noch deutlich niedriger. Alles andere geht in die Abwärem die direkt oder indirekt an die Umgebungsluft übertragen wird.

Bei Fahrzeugen ist eine Nutzung der Abwärme nicht einfach, sonst hätte das schon jemand getan.

Man kann schließlich nicht, sagen wir, 1000 l Wasser mitführen und das dann zu Hause an einen Wärmetauscher hängen. Und mit dem vielen Warmwasser könnte auch niemand etwas anfangen.

Aber wenn man die Abwärme verwenden würde um etwa eine Flüssigkeit mit niedrigen Siedepunkt zu verdampfen, um damit eine kleine Turbine ähnlich einen Turbolader anzutreiben und damit wieder einen kleinen Generator um damit Strom zu erzeugen, wäre das völlig undenkbar?

Den Strom könnte man dann wie bei einem Hybrid, nämlich zum Antrieb des Fahrzeugs verbrauchen.

Natürlich weis ich dass das nicht einfach ist sonst gäbe es das schon. Aber wenn man, sagen wir, 10 Jahre lang ordentlich Forschungsgelder in so etwas pumpen würde, erscheint mir das nicht völlig unmöglich.

Würde mich interessieren ob Leute die von Themen wie Turbinen, Elektrizität, etc. etwas verstehen, und die gibt es sicher in diesem Forum, das für völlig undenkbar halten.

Beste Antwort im Thema

Wenns um Energieeffizienz geht, dann sollten wir alle segelfliegen statt autofahren. Ein Segelflugzeug mit Hilfsmotor braucht @100 km/h gerade mal 2-3kW für reinen Auftrieb. Cw mal A nebst Masse sind halt sehr übersichtlich.

Siehe http://www.zwomp.de/2015/07/16/elektroflug-alpen-egenius/ ... 700km über die Alpen mit 83kWh und dabei 2 x 4000 Höhenmeter überwunden.

Alle reden von Spritersparnis und was wird gekauft? Golf-Plus, Tiguans und andere SUV/Mini-Van Verschnitte. Rein logisch betrachtet sollte der Gesetzgeber künftig einen maximalen Benzin/Dieseldurchsatz je Betriebsstunde nebst begrenzten Schadstoffemeissionen bei Vollgas festlegen - wer dann mit 1.9 Tonnen und Cw x A wie eine Schrankwand fährt, muss eben Zeit mitbringen.

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Ich gluabe nicht das sich sowas durchsetzen würde, wenn man 10 Jahre wartet bis sowas entwicket ist fahren wir wahrscheinlich schon andere Autos.

Die Diesel haben sowieso schon das Problem das Sie nicht mehr warm genug werden, daher haben die kleinen Motoren einen Zuheizer damit der Motor auf Betriebstemparatur kommt und auch noch die Heizung mit Abwärme versorgen kann.

Meine Vermutung ist eher das es in 10 Jahren eher in Richtung einer Diesellok gehen wird ( Motor dreht Generator, Generator liefert Strom für Akku oder/und E-Motor). Daher werden die Motoren nur noch im eff. Drehzhalbereich eingesetzt und werden wahrscheinlich auch nicht mehr so warm das so viel Abwärme noch möglich ist.

MfG

Mike

Zitat:

@e30lion schrieb am 23. Juli 2015 um 12:08:37 Uhr:

Die Diesel haben sowieso schon das Problem das Sie nicht mehr warm genug werden, ...

"Nicht schnell genug warm werden" kommt ehr hin, ist aber ein reines innerorts-Problem.

Gruß Metalhead

Zitat:

@e30lion schrieb am 23. Juli 2015 um 12:08:37 Uhr:

Die Diesel haben sowieso schon das Problem das Sie nicht mehr warm genug werden, daher haben die kleinen Motoren einen Zuheizer damit der Motor auf Betriebstemparatur kommt und auch noch die Heizung mit Abwärme versorgen kann.

Meine Vermutung ist eher das es in 10 Jahren eher in Richtung einer Diesellok gehen wird ( Motor dreht Generator, Generator liefert Strom für Akku oder/und E-Motor). Daher werden die Motoren nur noch im eff. Drehzhalbereich eingesetzt und werden wahrscheinlich auch nicht mehr so warm das so viel Abwärme noch möglich ist.

Dass die Diesel nicht rasch warm werden stimmt, dass heißt aber nicht dass nach einer bestimmten Fahrstrecke nicht erst wieder die ganze Abwärme verloren geht.

Wenn man einen Motor mit gleicher Drehzahl im wirtschaftlichsten Bereich fahren kann dann wird er schon wirtschaftlicher aber der Wirkungsgrad bleibt bei etwa 40 % der Rest geht nach wie vor in die Abwärme. Selbst im wirschaftlichsten Bereich eines Motor heizen wir mit 60 % der Energie lediglich die Umgebungsluft auf.

Die Abwärme wird im Winter genutzt, in Form deiner Innenraumheizung.

Bei elektroautos muss extra eine elektrisch betrieben werden.

Ich kann mich gerade an einen Bericht erinnern, in welchem BMW mitteilte, den Verbau einer Einrichtung zur Nutzung der immensen thermischen Energieverluste zu planen. Das Teil heißt "Thermoelektrischer Generator".

Es wird in Zukunft also noch richtig spannend, denn wenn man aktuell Verbrennungsmotoren mit einem guten Brennwertkessel im Keller eines Wohnhauses vergleicht, liegen da Welten an Wirkungsgradunterschieden dazwischen. Der Hubkolbenverbrennungsmotor pumpt aktuell wie eh und je einen Großteil der Energie zum Auspuff hinaus, deswegen bleibt der große Aha - Effekt hinsichtlich des Verbrauches immer noch aus.

Zitat:

@bbbbbbbbbbbb schrieb am 23. Juli 2015 um 13:02:10 Uhr:

... denn wenn man aktuell Verbrennungsmotoren mit einem guten Brennwertkessel im Keller eines Wohnhauses vergleicht, liegen da Welten an Wirkungsgradunterschieden dazwischen....

Völlig klar, denn der erzeugt ja gewollt das, was bei allen anderen Energieumwandlungen als Verlust anfällt.

Unter 100% sind die Dinger ja nur, weil noch Abwärme zum Schornstein raus geht.

Das kann man so nicht vergleichen (aber stimmt schon Wirkungsgrad vom Verbrennungsmotor im Auto ist unterirdisch).

Gruß Metalhead

Zitat:

@bbbbbbbbbbbb schrieb am 23. Juli 2015 um 13:02:10 Uhr:

Ich kann mich gerade an einen Bericht erinnern, in welchem BMW mitteilte, den Verbau einer Einrichtung zur Nutzung der immensen thermischen Energieverluste zu planen. Das Teil heißt "Thermoelektrischer Generator".

Sehr interessant. Geht genau in die Richtung. Scheint von der Serienreife noch weit weg zu sein sonst hätte man wohl schon mehr davon gehört. 10 - 15 % Wirkungsgrad verbesserung wäre ja immerhin schon etwas.

Zitat:

@Peperonitoni schrieb am 23. Juli 2015 um 12:47:01 Uhr:

 

Die Abwärme wird im Winter genutzt, in Form deiner Innenraumheizung.

Bei elektroautos muss extra eine elektrisch betrieben werden.

Ja ist richtig, aber nach der Warmlaufphase geht erst wieder der Großteil der Abwärme in die Umgebungsluft.

Elektroautos haben einige Probleme, Batteriegewicht, Aufladen, Reichweite etc. Ob die sich jemals durchsetzen ist natürlich sehr die Frage.

Zitat:

@metalhead79 schrieb am 23. Juli 2015 um 12:11:18 Uhr:

Zitat:

@e30lion schrieb am 23. Juli 2015 um 12:08:37 Uhr:

Die Diesel haben sowieso schon das Problem das Sie nicht mehr warm genug werden, ...

"Nicht schnell genug warm werden" kommt ehr hin, ist aber ein reines innerorts-Problem.

Grundlegend falsch. was "schnell genug" angeht.

Wenn ich kalt auf dem Weg auf die Landstraße an den 2 Ampeln davor stehen bleiben muß, wir der Motor auf jener schneller warm als wenn ich grüne Welle Welle erwische.

Sagt aus, viel/mehr Fahrtwind ist in der Aufwärmphase ist kontraproduktiv, wenn man sie kurz halten will. Gilt natürlich nicht für Leute die den Motor schon bei 40°C Öltemperatur ausdrehen...

Zitat:

@Sachte schrieb am 23. Juli 2015 um 14:57:09 Uhr:

Wenn ich kalt auf dem Weg auf die Landstraße an den 2 Ampeln davor stehen bleiben muß, wir der Motor auf jener schneller warm als wenn ich grüne Welle Welle erwische.

Vielleicht solltest du mal dein Thermostat erneuern. ;)

Nach km betrachtet magst du recht haben, aber nach Zeit keinesfalls (Leerlauf erzeugt natürlich weniger Wärme als Last, welche beim fahren ja anliegt).

Gruß Metalhead

Hi,

das wäre dann sowas wie die Brennwerttechnik bei Heizungen. problem ist halt bei der heizung will man wärme erzeugen und kann so auch die Wärme die man dem Abgas entzieht nutzen. Beim Auto fängt man mit der Wärme halt weniger an.

Beim Thermoelektrischen Generator ist halt die frage was der Spaß kostet da vielleicht 500W rauszuziehen. Aber heutzutage ist es ja fast egal ob sowas wirtschaftlich ist,hauptsache die Normwerte werden Reduziert.

 

Gruß Tobias

Zitat:

@Sachte schrieb am 23. Juli 2015 um 14:57:09 Uhr:

 

Wenn ich kalt auf dem Weg auf die Landstraße an den 2 Ampeln davor stehen bleiben muß, wir der Motor auf jener schneller warm als wenn ich grüne Welle Welle erwische.

Spielt wahrscheinlich das Beschleunigen eine Rolle, den zum Beschleunigen muß man Gas geben.

Was du beschreibst bzw. bauen willst ist ein GuD Kraftwerk. Guck dir die Turbine an und den "uD" Teil, der ist im Vergleich zur Turbine riesig. Wäre im PKW übrigens nicht anders.

Das Thema stellt sich IMHO nicht wirklich, aus zwei Gründen.

(a) Hybride kommen, vor allem werden mittelfristig als "Plug In" Hybride kommen. Mit hohem Stromanteil im Privatnutzungsbereich hast du den "uD" Teil bereits im zentralen Kraftwerk realisiert.

(b) Hybride verschieben die mittlere Last nach oben. Somit höherer mittlerer Wirkungsgrad, weniger Verbrauch. Somit weniger Abwärme die es sich absolut betrachtet nicht mehr lohnt zu benutzen.

Bilanziell übrigens kannst du mit viel weniger Aufwand ein volkswirtschaftlich besseres Ergebnis bekommen. Bisher hat jedes Haus eine eigene Gasheizung, Strom kommt vom Kraftwerk auf der "grünen Wiese". Lege in Siedlungen/Stadtteilen Nahwärme(!) und pack ein kleine BHKW hin. Dessen Abwärme heizt die Hütte statt im Kühlturm zu landen.

Mit Typisch 80-150 kWh/qm und Jahr (gut gedämmt, Altbauten bis 300) verbraucht ein 100qm/4-Personen Haushalt ca 8000-30.000 kWh Heizenergie. Was bei 8.5 kWh/l Heizwert von Benzin/Diesel etwa 1000-4000l entspricht. Was mit "modernen" 6l je 100km Verbrauch eines PKW einer virtuellen Fahrleistung um 15.000 km bis hoch zu 60.000 km entspricht. Da kannst du viel billiger ansetzen als dass sich alle ein saukomplexes und thermisch wenig flexibles Abwärmenutzungssystem einbauen. Vor allem sind alle Komponenten schon entwicklt.

Thema "Thermoelektrik": Bitte den Seebeck-Effekt durchausbeiten, thermodynamische Grundlagen siehe z.B. https://www.physik.uni-muenchen.de/.../...eas_Bauer_Thermoelektrik.pdf

Kompakter, aber der Wirkungsgrad ist sehr begrenzt... und eigentlich ne Katastrophe. Sowas macht man nur aus Verzweiflung oder wenn wenig Strom bereits viel hilft.

Zitat:

@metalhead79 schrieb am 23. Juli 2015 um 15:05:16 Uhr:

Vielleicht solltest du mal dein Thermostat erneuern. ;)

Quark. Das Teil ist eh 1 Jahr alt erst.

Zitat:

Nach km betrachtet magst du recht haben, aber nach Zeit keinesfalls (Leerlauf erzeugt natürlich weniger Wärme als Last, welche beim fahren ja anliegt).

Nicht-Fahren im Leerlauf bedeutet natürlich mehr Wärme die nicht weggepustet wird und die durch die Kühler nicht fliegt. Ich kann das auch nicht besser erklären, weil mir grad nicht einfallen will an welcher Stelle das so kompliziert ist, daß es einer weiterführenden Erklärung bedarf.

@gla

Ja, denn wir reden an der Stelle vom Warm-WERDEN. D.h. der Motor ist da also noch kalt. Mit kaltem Motor fahr ich kein Knallgas. Wahrscheinlich gehöre ich damit aber zu der Minderheit...

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