Von Abgasen zur Energie: Verbrennungsmotoren mit höherem Wirkungsgrad
Antoine Lavoisiers zeitlose Aussage über Chemie: "nichts geht verloren, nichts wird geschaffen, alles wird verwandelt" könnte leicht in ein EU-Motto für Energieeffizienz umgewandelt werden. Abwärme, zum Beispiel, ist eine wichtige Quelle von CO2-Emissionen aus Haushalten, Industrie und Verkehr, die die EU zu bewältigen sucht. Aber gibt es einen machbaren Weg, um diesen Verlust zu verhindern und in zusätzlichen Strom umzuwandeln? Das von der EU finanzierte Projekt POWERDRIVER gehört zu mehreren Projekten, die das Ziel verfolgen, in großem Maßstab eine Abwärmenutzung in Europa zu ermöglichen. Das Projekt befasst sich speziell mit dem Verkehrssektor, der für ein Viertel der gesamten Treibhausgasemissionen in Europa verantwortlich ist. Ziel ist es, die Abwärme aus den Abgasen von Verbrennungsmotoren durch den Einsatz einer thermoelektrischen Generatortechnologie (TGEN) in Strom umzuwandeln. Das Projekt wurde im Februar 2012 auf den Weg gebracht und trägt bereits Früchte. Die Simulation an einer potenziellen Automobilanwendung prognostiziert eine TGEN-Leistung von 300 W und 2,5 Prozent Kraftstoffersparnis unter dem Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ). Die Simulation ist ein wichtiger Schritt in der Entwicklung des TGEN und des Wärmetauschers, um die optimale Systemleistung (Euro / Watt) und thermische Stabilität zu erhalten. "Thermoelektrische Generatoren sind eine vielversprechende Technologie, die die Wärmeenergie, die sonst verloren ginge, wieder einzufangen", kommentierte Dr. Barri Stirrup, vom Projektpartner European Thermodynamics Ltd. "Das POWERDRIVER-Projekt soll dazu beitragen, diese Technologie näher an die kommerzielle Umsetzung heranzuführen. Mit der Simulation, bei der eine Leistungsausbeute festgestellt wurde, die einer deutlichen Kraftstoffeinsparung gegenüber dem NEFZ entspricht, wird das Projekt nun die Gestaltung der Prototypsysteme vorantreiben, die kostengünstige Implementierungen dieser Technologie leisten sollen." Der Prototyp besteht aus einem TGEN-Design für einen Pkw der Marke Jaguar, das voraussichtlich zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und zur Abnahme der Kohlendioxid-Emissionen führen wird. Er wird zwischen zwei Wärmetauschern - einem Wärmetauscher auf der kalten Seite und einem auf der warmen Seite - angebracht werden. Dank des großen Temperaturunterschieds werden die thermoelektrischen Materialien Energie produzieren. Es sollen auch Designs für zwei Schiffsdieselanwendungen entwickelt werden, aber ihre Entwicklung und die der Automobiltechnologie werden nicht einfach sein. Erstens handelt es sich bei den thermoelektrischen Materialien für die Automobilanwendung um Materialien auf Silizidbasis, die eine potenziell kostengünstige Basis haben, aber Weiterentwicklung benötigen, um die Leistung und thermische Stabilität zu erreichen, die für die Lebensfähigkeit der Technologie erforderlich sind. Dies geht nicht zuletzt auf die Tatsache zurück, dass sich der TGEN innerhalb der Abgasleitung befindet und erheblichen Temperaturschwankungen unterliegt. Dann haben die thermoelektrischen Materialien auf Bleitelluridbasis, die für den Einsatz auf See untersucht werden, zwar eine nachgewiesene Erfolgsbilanz in ähnlichen Anwendungen doch müssen bestehende finanzielle Probleme und Probleme mit der thermischen Stabilität überwunden werden. Die thermoelektrischen Generatoren erfordern elektronische Steuerungen, die entwickelt werden müssen, um die Ausgangseffizienz zu maximieren. Die Verbindung der Stromleiter mit dem thermoelektrischen Material birgt auch erhebliche Herausforderungen. "Abwärme, die durch das Abgassystem verloren geht, ist eine der größten Ursachen für die Ineffizienz aktueller Motoren und die thermo-elektrische Generation bietet ein potenziell attraktives Mittel, um diese in Form von brauchbarem elektrischen Strom nutzbar zu machen. Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit unseren Partnern am POWERDRIVER-Projekt, um lebensfähige Prototypendesigns für kostengünstige Implementierungen dieser Technologie zu schaffen", sagte Professor Neville Jackson, Chief Technology und Innovation Officer bei Ricardo. Das POWERDRIVER-Projekt ist eine durch das RP7 finanzierte Verbundforschungsinitiative von großen britischen Verbraucherorganisationen. Jaguar Land Rover Ltd ist an der Technologie interessiert, die in Benzin-Pkw angewendet werden kann, während Rolls-Royce PLC sich für die marinen Anwendungen im Zusammenhang mit Dieselmotoren interessiert.Weitere Informationen: POWERDRIVER http://www.powerdriver.info(öffnet in neuem Fenster)
Länder
Vereinigtes Königreich