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.
67 Antworten
Hatte die Ente nicht schon Abwärme ruckgewonnen?
Zitat:
@vanguardboy schrieb am 23. Juli 2015 um 18:29:52 Uhr:
Hatte die Ente nicht schon Abwärme ruckgewonnen?
Zum brüten von Eiern? Nie gehört.
Zitat:
@GaryK schrieb am 23. Juli 2015 um 17:13:33 Uhr:
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.
Na ja, meine Vorstellung wäre eher gewesen dass man die Wärme des Wassers in einem Wärmetauscher an eine Flüssigkeit mit niedrigen Siedepunkt abgibt und diese verdampft statt die Wärme im Kühler an die Luft abzugeben. Also statt dem Kühler einfach ein Wärmetauscher Flüssigkeit-Flüssigkeit.
Zitat:
(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.
Ja aber selbst unter günstigsten Bedingungen hat ein Verbrennungsmotor nur 40 % Wirkungsgrad. Da ist immer noch viel übrig, es sei denn man will den Motor nur als eine Art
Range Extenderverwenden. Dann lohnt es sich natürlich wirklich nicht.
Zitat:
Lege in Siedlungen/Stadtteilen Nahwärme(!) und pack ein kleine BHKW hin. Dessen Abwärme heizt die Hütte statt im Kühlturm zu landen.
Aber das ist meines Wissens bei neueren Gaskraftwerken ja bereits verwirklicht.
Zitat:
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.
Flexibel müßte es ja nicht sein, es soll ja nur die Batterie des
Hybridsaufladen, wie bei der Recuperation, wenngleich man den Strom auch direkt verwenden könnte wenn er gerade gebraucht wird.
Wie gesagt ich behaupte ja nicht dass es tatsächlich mit vetretbaren Aufwand umsetzbar ist, aber ich hätte mir gedacht dass es in der Form nicht einmal so komplex sein muß.
Zitat:
@gla schrieb am 23. Juli 2015 um 20:25:20 Uhr:
Na ja, meine Vorstellung wäre eher gewesen dass man die Wärme des Wassers in einem Wärmetauscher an eine Flüssigkeit mit niedrigen Siedepunkt abgibt und diese verdampft statt die Wärme im Kühler an die Luft abzugeben. Also statt dem Kühler einfach ein Wärmetauscher Flüssigkeit-Flüssigkeit.
So etwas ähnliches gab es schon mal vor langer Zeit:
http://www.autobild.de/.../...s-fuers-waermen-von-motoren-3719941.htmlÄhnliche Themen
Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 23. Juli 2015 um 20:43:19 Uhr:
So etwas ähnliches gab es schon mal vor langer Zeit:
http://www.autobild.de/.../...s-fuers-waermen-von-motoren-3719941.html
Das ist aber die umgekehrte Geschichte, ich will ja die Abwärme nutzen.
Wärmetauscher als solche gibt es in allen möglichen Anwendungen.
Zitat:
@gla schrieb am 23. Juli 2015 um 20:25:20 Uhr:
Na ja, meine Vorstellung wäre eher gewesen dass man die Wärme des Wassers in einem Wärmetauscher an eine Flüssigkeit mit niedrigen Siedepunkt abgibt und diese verdampft statt die Wärme im Kühler an die Luft abzugeben. Also statt dem Kühler einfach ein Wärmetauscher Flüssigkeit-Flüssigkeit.
Nur ist das eben nicht so einfach. Das Kühlwasser hat, wenn es nicht sowieso schon zum Heizen gebraucht wird, kaum 90 Kelvin mehr als die Umgebungsluft. Das gibt einen Miserablen Carnot-Wirkungsgrad bei jeglicher versuchten thermischen Weiternutzung.
Und nein, man kann auch nicht einfach die Kühlmitteltemperator eines Motors raufjagen. Das machen erstens die verfügbaren Materialien nicht mit, und zweitens versaut es irgendwann den Wirkungsgrad des Motors mehr, als du jemals mit dem nachgeschalteten Aggregat wieder reinholst. Auch Wärme kann sich, ähnlich wie heute schon die Abgase, bei zu viel Nachbehandlung zurückstauen, und den Motor bei der Arbeit behindern.
Auch dieses zweite Flüssigkeit, die du da kondensieren willst, muss ja schließlich irgendwo her kommen. Willst du das also (spritfressend!) in großen Mengen mitschleppen und verbrauchen (Umweltverschmutzung!), oder eine kleine Menge im Kreis arbeiten lassen? Wenn letzteres: wie gut, denkst du, wird es klappen bei einem per Konstruktion niedrig siedenden Mittel, dieses wieder flüssig zu kriegen?
Moral: die Thermodynamik schlägt, wie alle Physik, ziemlich konsequent zurück, wenn man versucht, sie zu überlisten.
Zitat:
@Sachte schrieb am 23. Juli 2015 um 18:17:27 Uhr:
Nicht-Fahren im Leerlauf bedeutet natürlich mehr Wärme die nicht weggepustet wird und die durch die Kühler nicht fliegt.
Du willst mir jetzt allen ernstes erklären, daß ein Motor, der 10 Minuten im Standgas läuft wärmer ist als einer der 10min bei geringer Last auf der Landstraße mit 100km/h fährt??
Wenn dem so ist, dann ist dein Thermostat defekt.
Zitat:
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.
Gute Frage.
Gruß Metalhead
Zitat:
@Timmerings Jan schrieb am 23. Juli 2015 um 22:42:35 Uhr:
Nur ist das eben nicht so einfach. Das Kühlwasser hat, wenn es nicht sowieso schon zum Heizen gebraucht wird, kaum 90 Kelvin mehr als die Umgebungsluft.
Nimm den Abgaskrümmer/Auspufftrakt.
Gruß Metalhead
Zitat:
@Timmerings Jan schrieb am 23. Juli 2015 um 22:42:35 Uhr:
Nur ist das eben nicht so einfach. Das Kühlwasser hat, wenn es nicht sowieso schon zum Heizen gebraucht wird, kaum 90 Kelvin mehr als die Umgebungsluft. Das gibt einen Miserablen Carnot-Wirkungsgrad bei jeglicher versuchten thermischen Weiternutzung.
...
Wenn letzteres: wie gut, denkst du, wird es klappen bei einem per Konstruktion niedrig siedenden Mittel, dieses wieder flüssig zu kriegen?
Das mit dem wieder flüssig kriegen ist dann wohl auch tatsächlich das Problem. Die Flüssigkeit müßte in der kleinen Turbine bzw. danach ausreichend abkühlen um wieder flüssig zu werden. Die Expansion bewirkt ja ungeschickter Weise eine Erniedrigung des Siedepunktes.
Na gut, ein brauchbarer Kreisprozess ist wahrscheilich so gut wie nicht umsetzbar, auch nicht mit vielen Forschungsgeldern.
Das man die ganze Wärme nicht irgendwie in Strom umsetzen kann wundert mich trotzdem.
Zitat:
@metalhead79 schrieb am 24. Juli 2015 um 07:52:58 Uhr:
Nimm den Abgaskrümmer/Auspufftrakt.
Guter Einwand.
Allerdings wäre ich mir nicht sicher ob man dann nicht dem Turbolader zuviel Energie wegnimmt wenn man das Auspuffgas kühlt.
Zitat:
@gla schrieb am 24. Juli 2015 um 08:22:09 Uhr:
Allerdings wäre ich mir nicht sicher ob man dann nicht dem Turbolader zuviel Energie wegnimmt wenn man das Auspuffgas kühlt.
Wieso? Der Turbo ist direkt im Krümmer, davor kannste eh nicht viel ableiten (bleibt der ganze restliche Abgasstrang).
Würde dem Turbo sogar helfen, kühleres Abgas hat weniger Volumen und damit weniger Rückstau (dürfte wohl aber eine ehr theoretische Betrachtung sein).
Gruß Metalhead
Zitat:
@metalhead79 schrieb am 24. Juli 2015 um 07:51:42 Uhr:
Du willst mir jetzt allen ernstes erklären, daß ein Motor, der 10 Minuten im Standgas läuft wärmer ist als einer der 10min bei geringer Last auf der Landstraße mit 100km/h fährt??
Das hab ich SO nicht beschrieben. Dreh das ruhig weiter solange um bis es auf den ersten Blick so aussieht, als wenn du Recht hättest. Da fallen bestimmt einige drauf rein und dein WE ist gerettet.
Na dann, ich bleib bei meiner ursprünglichen Aussage daß das schlecht warmwerden beim Diesel ein rein innerstädtisches Problem ist und laß es hier einfach gut sein.
Zitat:
@Sachte schrieb am 23. Juli 2015 um 18:17:27 Uhr:
Nicht-Fahren im Leerlauf bedeutet natürlich mehr Wärme die nicht weggepustet wird und die durch die Kühler nicht fliegt.
Gruß Metalhead
Zitat:
Das man die ganze Wärme nicht irgendwie in Strom umsetzen kann wundert mich trotzdem.
Nö. Carnot Wirkungsgrad regelt. Flammtemperatur 2000°C, Abgastemperatur 800°C sind nach Carnot 52% rechnerischer Wirkungsgrad. Diese 800°C auf 100°C in einer Sekundärturbine abgekühlt (auch ein Kondensator im "Dampfteil" braucht eine tiefere Bezugstemperatur) wären aus dem zweiten Prozess maximal 65% der Abwärme zu gewinnen. Mit irrem Aufwand angesichts der tiefen Temperaturlevel.
Es ist viel einfacher ein 55-60% GuD Kraftwerk (bezüglich Strom) mit zusätzlicher Heizenergieauskopplung (Prozesswärme) zu betreiben und den Strom im Akku zu parken. Kein Ärger mit dezentraler Abwärme, quasi so viel Platz wie du willst, "Scaling-Up" statt "Numbering Up" ... Vor allem: Jede einzelne Komponente existiert bereits.
Zitat:
@GaryK schrieb am 24. Juli 2015 um 13:33:57 Uhr:
Nö. Carnot Wirkungsgrad regelt. Flammtemperatur 2000°C, Abgastemperatur 800°C sind nach Carnot 52% rechnerischer Wirkungsgrad.Es ist viel einfacher ein 55-60% GuD Kraftwerk (bezüglich Strom) mit zusätzlicher Heizenergieauskopplung (Prozesswärme) zu betreiben und den Strom im Akku zu parken.
Ja habe ich verstanden, ein Kreisprozeß ist so gut wie ausgeschlossen.
Aber Batterie heißt Gewicht, Aufladezeit etc., etwas umständlich ist es auch mit dem Kabel.
Ist ein chemisch-elektrischer Prozeß völlig undenkbar? Wie in einer Batterie nur dass das Ganze halt erst bei einer gewissen Temperatur funktioniert. Die Photovolatik hätte vor einiger Zeit wahrscheinlich kaum wer für möglich gehalten.