Abwärme intelligent nutzen: BMW entwickelt Turbosteamer und TEG

Sonstiges | 30.08.2011 von 19

Die Frage, wie man Autos noch effizienter und sparsamer machen kann, beschäftigt die Ingenieure aller Hersteller seit Jahrzehnten. Trotz aller Bemühungen bleiben auch heute rund …

Die Frage, wie man Autos noch effizienter und sparsamer machen kann, beschäftigt die Ingenieure aller Hersteller seit Jahrzehnten. Trotz aller Bemühungen bleiben auch heute rund 60 Prozent der im Kraftstoff enthaltenen Energie völlig ungenutzt. Um dies zu ändern, arbeitet BMW bereits seit Jahren an Techniken zur Nutzung dieser Energie, die jeweils zur Hälfte als Abwärme im Abgas und im Kühlwasser verbleibt.

Heute hat BMW in diesem Zusammenhang ein weiteres Mal Informationen über die Projekte Turbosteamer und Thermoelektrischer Generator veröffentlicht, über die auch wir schon vor Jahren berichtet haben. Im Kern geht es bei beiden Projekten darum, die normalerweise ungenutzte Abwärme zu einem möglichst großen Teil sinnvoll zu nutzen und somit die Effizienz des Gesamtfahrzeugs erheblich zu verbessern.

Der Thermoelektrische Generator wandelt die Wärme der Abgase direkt in elektrische Energie um, wobei eine erstmals von der US-Raumfahrtbehörde NASA eingesetzte Technik zum Einsatz kommt. Hierbei wird der Seebeck-Effekt genutzt, nach dem in thermoelektrischen Halbleiterelementen bei Temperaturgefällen elektrische Spannungen entstehen. Die Leistungsfähigkeit derartiger Module hat in den letzten Jahren stark zugenommen, weshalb sie mittlerweile auch für den Einsatz im Automobil sinnvoll erscheinen.

In seiner aktuellen Ausbaustufe an Bord eines BMW X6 kann der thermoelektrische Generator (TEG) eine Leistung von 600 Watt erzeugen, künftig sollen sogar 1.000 Watt erreicht werden. Der TEG wird dann zum kongenialen Partner der Bremsenergierückgewinnung, denn während diese beim Verzögern normalerweise ungenutzte Energie nutzbar macht, kommt der TEG beim Beschleunigen in Fahrt. Im realen Kundenbetrieb erhofft sich BMW durch die neue Technik Verbrauchsvorteile von bis zu fünf Prozent.

Zur Funktionsweise des Turbosteamers überlassen wir einem Experten das Wort:

Jürgen Ringler (Gruppenleiter Thermische Energiewandler bei der BMW Group Forschung und Technik): “Über einen Wärmetauscher wird dem Abgas Wärme entzogen, wodurch ein zuvor auf Druck gebrachtes flüssiges Arbeitsmedium verdampft. Dieser Dampf treibt eine Expansionsmaschine an, die aus der zurückgewonnenen thermischen Energie elektrische Energie erzeugt.”
Die aktuelle Generation des Turbosteamers basiert auf einer nach dem Prinzip der Gleichdruckturbine arbeitenden Expansionsmaschine und ist daher nicht nur kostengünstiger und leichter, sondern benötigt auch weniger Bauraum als die ersten Varianten.
“Damit sind wir dem damals formulierten Ziel, innerhalb von ungefähr zehn Jahren ein serientaugliches System zu entwickeln, einen großen Schritt näher gekommen. Dieses System wird dann nur noch zehn bis 15 kg auf die Waage bringen und in der Lage sein, die Bordstromversorgung des Fahrzeugs während Fahrten auf Landstraßen und Autobahnen komplett abzudecken.”

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