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Zukunft Dampfhybrid?
Hallo Motortalker!!!
Ich bin neu im Forum und hoffe, dass ich mit meiner Frage im richtigen Forum bin.
Ich interessiere mich für alternative Antriebe. Bin ausgesprochener Ottofan und im Grunde genommen kein Umweltschützer und halte den Klimawandel für erfundenen Schwachsinn, bin aber gegen Luftverschmutzung. Vor allem bin ich der Meinung dass vor 120 oder 150 Jahren, die Öl"lobby" dafür verantwortlich war, dass wir heute nicht mehr mit Dampf sondern mit Benzin und Diesel fahren und frage mich ob sich das in Zukunft wieder ändern könnte. Ich denke an autarke leistungsverzweigte Mildhybride mit Dampfmotor und Elektromotor und an die Möglichkeiten ungenuzte Wärme z. B. durch. Alpha-Stirlingsmotoren gekühlt durch den Fahrtwind, einsetzbar wie Range-Extender, in Elektrizität umzuwandeln...
Vor allem finde ich es schlimm, Autos an die Steckdose zu hängen, solange der Strombedarf nicht ohne Atomkraftwerke gedeckt werden kann.
Was haltet ihr davon?
Freue mich über eure Antworten!
Lg Clemens aus Tirol
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32 Antworten
Dann wird die Temperaturspanne zwischen Min und Max noch kleiner, folglich auch der Wirkungsgrad.
Grüße,
Zeph
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 16. August 2017 um 13:00:18 Uhr:
Dann wird die Temperaturspanne zwischen Min und Max noch kleiner, folglich auch der Wirkungsgrad.
Grüße,
Zeph
Im Skoda Fabia wurde bereits ein Wirkungsgrad von 40% erreicht. Das war vor 15 Jahren. Damals hieß es, wenn der motor zur serienreife entwickelt werden soll, steht eine entwicklungszeit von 5-6 jahren an. Das heißt mit Verbundtechnik, auf die damals verzichtet wurde, wäre bestimmt ein Wirkungsgrad von 50% möglich!
Ja, das ist dieser hier: http://www.mp.haw-hamburg.de/.../Dampfmotor.pdf
Ich zitiere daraus (Seite 6):
Zitat:
Obwohl die ZEE03 nur einen Bestbereich von knapp 24% Wirkungsgrad aufweist, lassen sich damit für den gemischten Fahrbetrieb üblicher Testzyklen ausgezeichnete Verbräuche prognostizieren.
Seite 8:
Zitat:
Der Spitzenwirkungsgrad des modernen Dieselmotors wird nicht
erreicht und die Betriebsbereitschaft des Motors wird mindestens 10 bis 20 Sekunden in Anspruch nehmen, abhängig vom Umgebungszustand.
Wo in dem ganzen Dokument liest du 40%?
Grüße,
Zeph
Man muss bedenken, wie viel Energie beim Verbrennungsmotor, zum Wasser kochen verschwendet wird, Wärme, die wir ungenutzt über den Kühler in die Umgebungsluft abgeben. Der Dampfmotor dagegen ist isoliert um keine Wärme zu verlieren. Er benötigt keine Kühlung um nicht zu überhitzen. Er braucht Kühlung zur Kondensation des Abdampfes. Gekühlt wird mit Verbrennungsluft, welche somit erwärmt wird. Das bedeutet, kein grad celsius wird verschwendet. Das Wasser kondensiert bei 90 grad, dieses wird durch die Verbrennungdabgase vorgewärmt, somit werden auch die Abgase perfekt genutzt.
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 16. August 2017 um 13:38:21 Uhr:
Ja, das ist dieser hier: http://www.mp.haw-hamburg.de/.../Dampfmotor.pdf
Ich zitiere daraus (Seite 6):
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 16. August 2017 um 13:38:21 Uhr:
Zitat:
Obwohl die ZEE03 nur einen Bestbereich von knapp 24% Wirkungsgrad aufweist, lassen sich damit für den gemischten Fahrbetrieb üblicher Testzyklen ausgezeichnete Verbräuche prognostizieren.
Seite 8:
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 16. August 2017 um 13:38:21 Uhr:
Zitat:
Der Spitzenwirkungsgrad des modernen Dieselmotors wird nicht
erreicht und die Betriebsbereitschaft des Motors wird mindestens 10 bis 20 Sekunden in Anspruch nehmen, abhängig vom Umgebungszustand.
Wo in dem ganzen Dokument liest du 40%?
Grüße,
Zeph
Im Internet. Wobei deine Quelle definitiv vertrauenswürdiger wirkt. Ich habe einen Zeitungsartikel gelesen, in dem behauptet wird, der Motor würde den Wirkungsgrad eines modernen Diesels knapp übertreffen. Und der liegt meines Wissens nach bei 40%.
Zitat:
@Clemens0000 schrieb am 16. August 2017 um 13:44:48 Uhr:
Man muss bedenken, wie viel Energie beim Verbrennungsmotor, zum Wasser kochen verschwendet wird, Wärme, die wir ungenutzt über den Kühler in die Umgebungsluft abgeben. Der Dampfmotor dagegen ist isoliert um keine Wärme zu verlieren. Er benötigt keine Kühlung um nicht zu überhitzen. Er braucht Kühlung zur Kondensation des Abdampfes. Gekühlt wird mit Verbrennungsluft, welche somit erwärmt wird. Das bedeutet, kein grad celsius wird verschwendet. Das Wasser kondensiert bei 90 grad, dieses wird durch die Verbrennungdabgase vorgewärmt, somit werden auch die Abgase perfekt genutzt.
In Bezug auf das vorher verlinkte Dokument ergibt sich somit 900°C als Tmax und 90°C als Tmin. Ergibt immerhin 69% theoretischer Wirkungsgrad. Und davon gibt's soviel Verluste, das insgesamt nur 24% rausschauen? Klingt nicht nach einem sehr überzeugenden Konzept.
Beim Dieselmotor sieht's so aus. Tmax bei 2000°C, Tmin 600°C --> 62%, wovon in der Realität aber schon knapp 50% erreicht werden, somit scheint der Dieselmotor (und auch der Benziner!) deutlich effizienter zu sein und wenige Abwärme zu produzieren.
Grüße,
Zeph
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 16. August 2017 um 13:59:57 Uhr:
Zitat:
@Clemens0000 schrieb am 16. August 2017 um 13:44:48 Uhr:
Beim Dieselmotor sieht's so aus. Tmax bei 2000°C, Tmin 600°C --> 62%, wovon in der Realität aber schon knapp 50% erreicht werden, somit scheint der Dieselmotor (und auch der Benziner!) deutlich effizienter zu sein und wenige Abwärme zu produzieren.
Grüße,
Zeph
Das sehe ich anders. Trotzdem, dass der diesel einen höheren Wirkungsgrad aufweist. Den vieles von der Temperatur gibz der Dieselmotor im gegensatz zum Dampfmotor, ans Kühlwasser ab.
Das kannst du gerne sehen wie du willst, aber laut dem verlinkten Dokument kommen vom reingesteckten Sprit nur etwa 24% an der Kurbelwelle an. Der Rest verpufft mit 5% im Abgas, 15% über die Oberfläche und satte 54% über den Abdampf (siehe Seite 9). Du übersiehst, das man den Abdampf wieder verflüssigen muß, hier geht die meiste Energie verloren. Nur etwa 10% der Energie kann aus dem Abdampf wieder rückgewonnen werden.
Der Diesel gibt etwa 25% ans Kühlwasser und 25% ins Abgas ab.
Grüße,
Zeph
Zitat:
@dubbeltjedimare schrieb am 15. August 2017 um 17:49:27 Uhr:
Eine Frage die mich auch beschäftigt: Akkus sind absoluter Sondermüll der übelsten Klasse und haben eine recht kurze Nutzungsdauer (im Vergleich zum Verbrennungsmotor allemal).
Akkus können recycled werden, genau wie Batterien. Es ist sogar billiger Lithium und Cobalt der Ionen-Akkus aus Altakkus zu holen als es neu auf dem Weltmarkt einzukaufen. Sofern nicht ein auf 70% "ausgenudelter" Autoakku ein zweites Leben als Strompuffer einer Solaranlage fristen wird. Ein PKW hat 60-100kW Antriebsleistung, ein Herd braucht ab und zu mal 7kW. Urlaub.
Zitat:
@Zephyroth schrieb am 17. August 2017 um 16:38:17 Uhr:
Das kannst du gerne sehen wie du willst, aber laut dem verlinkten Dokument kommen vom reingesteckten Sprit nur etwa 24% an der Kurbelwelle an. Der Rest verpufft mit 5% im Abgas, 15% über die Oberfläche und satte 54% über den Abdampf (siehe Seite 9). Du übersiehst, das man den Abdampf wieder verflüssigen muß, hier geht die meiste Energie verloren. Nur etwa 10% der Energie kann aus dem Abdampf wieder rückgewonnen werden.
Der Diesel gibt etwa 25% ans Kühlwasser und 25% ins Abgas ab.
Grüße,
Zeph
Danke. Genau das habe ich übersehen. Der Wärmeverlust findet quasi im inneren des Motors statt. 54% Verlust über den Abdampf ist entsetzlich. Ich finde der Dampf wird viel zu früh viel zu heiß und mit zuviel Druck in den Kondensator verpulvert. Wenn man dem damals noch nicht genutzten Rotationskolben, im Verbund nutzen würde, wäre der Wirkungsgrad bestimmt um ein paar Prozent höher. Schade, dass die damals noch nicht an sowas gedacht haben. Wer weiß, wie sich das auf den Erfolg der Zee ausgewirkt hätte...
Zitat:
@Faltenbalg46687 schrieb am 15. August 2017 um 22:17:12 Uhr:
Ein Dampfmotor ist eine Kolbenmaschine. Sie kann mit Hubkolben oder Rotationskolben bzw. auch kombiniert in Verbundbauweise, ausgeführt sein kann. Das Rotationskolbenprinzip besteht aus einer umfunktionierten Flügelzellenpumpe, angelehnt an die Dampfturbine. Die Dampfturbine gehört nach wie vor zu den Maschinen mit dem höchsten Wirkungsgrad, die der Mensch je geschaffen hat! Verbundprinzip bedeutet, der teilentspannte Dampf wird, bevor er in den Kondensator kommt, noch einmal verwendet und dabei weiter entspannt. Der Dampfmotor ist im Gegensatz zur Dampfmaschine, ein geschlossenes System, kein Abdampf gelangt ins freie. Der Abdampf kondensiert, der Kondensator wärmt die Verbrennungsluft, das immer noch heiße Kondensat wird dem Durchlauferhitzer zugeführt, dieser erzeugt Heißdampf der mit 100bar Dampfdruck und 500 grad dampftemperatur, der EINTAKT Hubkolbenmaschine zugeführt wird, der Abdampf der Hubkolben wird, im Verbund, dem Rotationskolben zugeführt und landet nachher im Kondensator das Spiel beginnt von vorne.
Das Wasser bleibt rein, da der Motor keine innere Schmierung durch Öl benötigt, der Dampf reicht zu diesem Zweck aus. Durch vollständige Isolation, wenig Wärmeverlust. Der Wirkungsgrad zwischen 50 und 60%. Der Porenbrenner, ein Allesfresser.
Durch niedrige Drehzahlen, geringer Verschleis. Max 3000 u/min.
Und Sekundärkreis-Wärmekraftmaschinen, nach dem Organic Rankine Cycle Verfahren? Was ist davon zu halten?
Zitat:
@dsc001 schrieb am 15. August 2017 um 12:04:35 Uhr:
Ich bin auch der Ansicht das die Energiewende falsch geplant wurde aber in einem etwas anderen Sinn. Anstatt riesige neue Stromtrassen zu verlegen hätte man für ordentlich Energiespeicher sorgen müssen. Wenn man die Peakbelastungen kappt braucht man nur ein viel schwächer ausgelegtes Stromnetz. Die Milliarden für den Ausbau des Stromnetzes für die der Stromkunde aufkommen muß werden größtenteils sinnlos verballert. Aber so ist es eben wenn die Grünen mit einer halben Idee anfangen den Strommarkt umzukrempeln und die Anderen auch nicht schlauer sind. Man hätte gleichzeitig mit der Förderung von Umweltenergie schritthaltend die Erforschung und den Ausbau von passenden Energiespeichern in Angriff nehmen müssen.
Das sehe ich teilweise anders.
Die neuen Stromtrassen werden benötigt um den Süden Deutschlands, wo sehr viel Strom in den dort vorhandenen Industrieanlagen benötigt wird, zu versorgen. Die AKW hier im Süden sind fast alle abgeschaltet (Gottseidank) und die Kohlekraftwerke will man stillegen (auch gut).
Gleichzeitig ist die Möglichkeit regenerativen Stromerzeugung im Süden begrenzt, es weht nicht genug Wind und man hat nicht genügend Flächen. Deshalb braucht es die Stromtrassen aus dem Norden, die schon sehr lange überfällig sind.
Gleichzeitig gebe ich Dir recht, dass es dringend auch den Aufbau einer Speicherinfrastruktur und eines intelligenten Stromnetzes (Smart grid) bedarf. Wobei bei den Speichern verschiedene Szenarien abgedeckt werden müssen. Von Spitzenlast für wenige Stunde bis hin zu Langzeitspeichern. Hier kommen dann auch die E-Fahrzeuge als Teil der Speicherinfrastruktur ins Spiel.
Grundsätzlich gehe ich davon aus, dass sich die Akkubasierte E-Mobilität durchsetzen wird. Und zwar schneller, als man heute vielleicht glauben mag. Es ist einfach das effizienteste System und die Entwicklung der Akkutechnik ist im vollem Gang. Hier darf man sich vom aktuellen Stand, der gar nicht so schlecht ist und gut funktioniert, nicht blenden lassen.
Wenn man schaut, was sich in den letzten 10 Jahren getan hat: Die Akkugrößen haben sich verdreifacht bis vervierfacht, die Ladegeschwindigkeit verzehnfacht, usw.
Sich über einen Dampfmotor Gedanken zu machen, lohnt nicht. Zu kompliziert, zu ineffizient und es muss irgendetwas verbrannt werden. Das ist das Hauptproblem. Wasserstoff und E-Fuels kommen hier nicht in Frage, da zu ineffizient im PKW und LKW Sektor. Über ÖL-basierte Brennstoffe brauchen wir uns nicht mehr zu unterhalten. Zudem würden beim Dampfmotor die Werkstoffe des Motors in der Massenproduktion und Masseneinsatz eine Herausforderung sein.
Aber spinnen wir das doch mal weiter: Angenommen wir hätten einen Motor, der uns die 60% Wirkungsgrad gibt.
Wie machen wir den in ein Auto? Ich denke mal, dass der Motor eine ziemliche Verzögerung zwischen Gasgeben und Leistung kommt an hat. Also können wir das höchstens Hybridisieren.
VollHybrid/PlugIn: Dann hat man 90 Elektro-PS sofort und auf die restliche Leistung muss dann wohl warten, bis der Motor mal in Schwung kommt. Nicht gerade prickelnd.
Also seriell: Hier hat aber gleich wieder das Problem, dass aus den 60% Wirkungsrad ganz schnell nur noch 50% werden. Gleichzeitig braucht man aber eine größere Batterie, einen größeren E-Motor. Hier verpufft der Mehrwert sofort wieder.
Als REX ist der Effekt sogar noch schlimmer. Ich sehe hier keinen wirklich sinnvollen Weg.
Zitat:
@dsc001 schrieb am 15. August 2017 um 12:04:35 Uhr:
1. Das Problem mit hoher Belastung des Stromnetzes sehe ich nicht. Das durchschnittliche Auto fährt bei uns etwa 40km am Tag. E-Mobile werden den Schwerpunkt zunächst beim Kurzstreckenfahrzeug haben. Dürften also eher noch deutlich drunter liegen. Wie auch immer. Es müssen lediglich in der Gegend von 6kWh pro Auto und Tag nachgeladen werden. Millionen E-Autos werden nicht über Nacht auf unseren Strassen erscheinen und wir werden Zeit haben uns darauf einzustellen.
2. Die Li Akkupreise für Automobile sinken schon seit Jahren mit ca 16% pro Jahr. Spätestens so ab 2025 wenn sich jeder ein Auto mit den Fahrleistungen eines Tesla leisten kann wird der Markt mit BEV geflutet.
1. Nicht? naja, wir haben bei uns am Ort die neuesten Stromleitungen (ausgenommen das neu erschlossene Neubaugebiet) aus dem Jahr 1967. Allein ohne e-Auto hat sich seitdem aber allein in unserem alten Viertel die Stromabnahme vervielfacht - zum Einen durch Neubau + Zuzug, zum anderen durch den höheren Verbrauch pro Wohnung. Verwandter Fun Fact am Rande: hier müssen sich Nutzer Telekomanschlüsse teilen - weil die Telekom nicht genug Leitungen zur Verfügung stellen kann. In der alten Stadtmitte liegen teils Leitungen, die sind 80 (!) Jahre alt. Wir haben also keine Zeit uns drauf einzustellen - wir (bzw die Energieversorgung) haben es bereits verpasst uns drauf einzustellen.
2. das ist nicht böse gemeint, ich würde Dir wünschen Du hast Recht - aber das ist ein unrealistische Träumerei.
1. Gegenüber einer Vervielfachung des Strombedarfs, die die alten Leitungen offenbar tragen können, sind geschätzte 25% Mehrbedarf durch E-Autos dann auch nicht die Welt. Aber es braucht vielleicht Lastmanagement.
Wenn der Ausbau der alten Leitungen bisher versäumt wurde, heißt das doch nicht, dass es verboten wäre ihn jetzt nachzuholen?
Aber dir geht es wahrscheinlich mehr darum, dass nicht einfach alles innerhalb von Monaten ausgebaut werden kann. Ist natürlich richtig. Nur so viele E-Autos können auch gar nicht kurzfristig produziert werden, dass es so schnell gehen müßte.