Hilfsmotor ermöglicht Lastwagen die Umwandlung ihrer eigenen Abwärme in Leistung
Mit Erdölprodukten betriebene Verbrennungsmotoren werden nicht so schnell abgewrackt werden. Solche Motoren in Schwerfahrzeugen werden erwartungsgemäß noch mindestens 20 Jahre überleben. Obwohl moderne Motorsysteme wesentlich effizienter als ihre Vorgänger sind, wird rund 60 % der von ihnen erzeugten Energie in Form von Wärme frei und nicht für die Fortbewegung verwendet. Durch das Auffangen und die Nutzung dieser Energie verspricht der neue Prototyp-Motor von WHIITE große Gewinne bei der Leistungsumwandlung und einen geringeren Kraftstoffverbrauch.
Einsatz von Abwärmerückgewinnungssystemen für den Schwertransport
Fachkräfte aus dem Ingenieurwesen waren an der Spitze der Entwicklung eines kleinen Hilfsmotors, der sich problemlos in vorhandene Motoren (von Lastkraftwagen und Traktoren) integrieren lässt und zusätzliche mechanische Leistung ohne Emission von Abgasen erzeugen kann. „Unsere Technologie basiert auf einem einzigartigen patentierten thermodynamischen offenen Kreislauf, bei dem Umgebungsluft als Arbeitsmedium verwendet wird. Dank eines Wärmetauschers und einer Heißluftmaschine wandelt der Motor Wärmeenergie aus den Abgasen des herkömmlichen Motors in mechanische Leistung um. Der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen können um 10 % sinken“, erklärt der Projektkoordinator von WHIITE Frédéric Thévenod. Herkömmliche Verbrennungsmotoren verbrennen verschiedene Arten von Kraftstoffen – Benzin, Erdgas oder Biogas –, um eine Welle anzutreiben, die mechanische Energie zum Bewegen des Fahrzeugs liefert. „Unser neuer Motorprototyp ist eine sehr einfache Maschine, die nur Wärme als Kraftstoff verwendet. Die Maschine wandelt Wärme aus Abgasen in Druck im Zylinder um, der einen Kolben bewegt. Eine Kurbelwelle wandelt dann die Wechselbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung um. Es funktioniert ähnlich wie in einem Schnellkochtopf“, fügt Thévenod hinzu. Der neue Motor fügt dem Fahrzeug kein zusätzliches Gewicht zu – er ersetzt den Luftkompressor und den Abgasrückführungskühler.
Nächste Schritte zur Steigerung des Marktpotentials
Theoretisch könnte das neuartige System von WHIITE mit allen Lastwagen und Traktoren funktionieren. Die Produktionskosten sind niedrig: Der Motor besteht aus herkömmlichen Materialien, die den Bedarf an Elektronik verringern. Der Motor muss aufgrund der Verwendung von Umgebungsluft 1 000 000 km lang nicht gewartet werden. Die einzige Einschränkung besteht darin, dass die aufgenommene Wärme mindestens 500 Grad Celsius betragen muss. Je nach Kraftstoffpreis kann die Amortisationszeit nur 2 Jahre betragen. „Mit der Fertigstellung eines erfolgreichen Prototyps haben wir einen wichtigen Schritt unternommen, um ein führendes Problem im Energieverbrauch anzugehen – die Verschwendung von mehr als der Hälfte der von Schwerfahrzeugen erzeugten Energie“, erklärt Thévenod. Für die Abwärmerückgewinnungstechnologie ist jedoch noch viel Ingenieursarbeit nötig, um einen positiven Einfluss auf Lastwagen zu erzielen. „Erste gute Schritte in diese Richtung sind, den Motor kompakter zu machen und seinen Betrieb an niedrigere Temperaturen anzupassen (um den Abgastemperaturen der Lastwagen zu entsprechen).“ Derzeit kann die WHIITE-Technologie in Stromerzeugungssystemen für Energieanwendungen eingesetzt werden. In den nächsten Jahren wird jedoch ein Eintritt in den Transportmarkt erwartet. Ziel des Projekts ist es, eine universelle Referenztechnologie für die Abwärmerückgewinnung in Schwerfahrzeugen bereitzustellen. „Die Entwicklung eines bahnbrechenden Motors jeglicher Art ist immer eine große Herausforderung. Die Einführung in einen sehr wettbewerbsintensiven Massenmarkt ist eine andere. Der erste Schritt ist getan und es sollte uns nun gelingen, die Technologie hochzuskalieren und weiter zu verbessern“, schließt Thévenod.
Schlüsselbegriffe
WHIITE, Motor, Leistung, Abwärme, Lastwagen, Schwerfahrzeuge, Traktor, Abwärmerückgewinnung, Abgase, Verbrennungsmotoren
