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Eine neue Form der umweltfreundlichen Energieerzeugung
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uli.paul



Anmeldedatum: 04.02.2006
Beiträge: 669
Wohnort: Augsburg

BeitragVerfasst am: Mi Dez 24, 2008 2:23 am    Titel: Antworten mit Zitat

Die umweltfreundlichste Energie ist die, die nicht verbraucht wird. Und da ist das Ende der Fahnenstange noch lange nicht erreicht. Man denke nur an unsere Autos. Nur ca. 20-30% der im Benzin steckenden Energie kommt auf der Straße an. Wo bleibt der Rest?

Der Motor selbst wandelt nur ca. 60% der Energie in Rotationsenergie um. Der Rest geht als Abwärme in die Umwelt. Der Antriebsstrang schluckt von diesen 60% ca. 20%, also 1/5, womit ca. 48% der Energie im Benzin bei den Rädern ankommen. Ihr Walk- und Rollwiderstand verschluckt den Rest. Da kann man noch ordentlich optimieren.

Z.B. den Motor direkt an einen Generator koppeln und immer mit der gleichen Drehzahl laufen lassen (außer bei einem Stop, denn da wird er komplett ausgeschaltet). Einen solchen Motor kann man m.E. ohne besondere Klimmzüge auf 80% Energieumsetzung bringen. Den Auspuff kann man für minimale Verluste dimensionieren (Flugzeugmodellbauer wissen was ein optimal abgestimmter Auspuff bringt). Die Abwärme sollte zum Betrieb der Klimaanlage verwendet werden. Kein neues Prinzip, da propanbetriebene Kühlschränke das Prinzip ausnutzen - und das ist älter als der Kompressorkühlschrank. (Lange bevor Haushalte mit Strom versorgt wurden, hatte diese einen Gasanschluß. Und eben mittels Verbrennung von Gas wurde der Kühlschrank betrieben.)

Mit ein bisschen "kitzeln" müssten bei einer geschickten Anordnung ca. 80% der im Benzin enthaltenen Energie in elektrische umgewandelt werden können (Kombination Motor+Generator, ohne Abwärmenutzung, aber entsprechendem Wärmemanagement. Denn der Motor an sich kann locker bei 200°C laufen, aber seine Zusatzaggregate eben nicht. So etwas wie eine Kühlwasserpumpe gehört wegoptimiert!).

Die Verluste in der Elektronik und den Leitungen kann man unter 10% halten. Aber nehmen wir einmal an, dass die trotzdem 15% der Leistung sind, die aus dem Generator kommt - wir wollen einen Gewinn jetzt und nicht erst in 10 Jahren. Ein E-Motor an jedem Antriebsrad mit einem Wirkungsgrad von 90% sind absolut realistisch, da heute bereits verfügbar.

Rechnen wir jetzt einmal nach: Alle %-Zahlen relativ zum Vorgänger, alle Brüche relativ zur Energie im Benzin, "gemessen" am Ausgang des jeweiligen Aggregates.

Motor (läuft mit konstanter Drehzahl) 80% (4/5)
Generator-Wirkungsgrad 90% (4/5 * 9/10 = 36/50)
Elektronik und Kabel Wirkungsgrad 85% (36/50 * 85/100 = 3060/5000)
Emotor 90% (3060/5000 * 9/10 = 27540/50000)

Diese 27540/50000 sind etwa 55% - soviel kommt also bei den Rädern an. Vergleicht man das mit dem herkömmlichen Antrieb, der 48% an die Räder liefert, dann ist [u]ohne irgendeine neue Technik einzusetzen[\u] schon ein Gewinn von 7% erreichbar. Die Kombination aus Generator und den Emotoren ist nicht schwerer als ein herkömmlicher Antriebsstrang, hat aber den Vorteil, dass weitaus weniger Masse beschleunigt und abgebremst werden muss.

Und da Emotoren den vollen Durchzug schon von niedrigster Drehzahl haben, lassen sie an der Ampel einen "Klassiker" mit 1,5 - 2 mal soviel Motorleistung stehen. Bei dem wird der Motor durch einen so großen Bereich gefahren, dass er praktisch nie am Optimum ist. Auch braucht es keine größere oder andere Batterie als ein "normales" Auto. Denn die Batterie dient auch hier nur zum Starten des Motors.

Und was ist von Hybridfahrzeugen zu halten? Als "Zusatz" zu obigem Konzept ok, in der derzeitigen Form nur Augenwischerei. Denn das volle Potential eines elektrischen Antriebs wird nicht ausgeschöpft. Gerade einmal die Rückgewinnung der Bremsenergie. Aber die ist kostenlos bei einem elektrischen Antrieb schon im Konzept enthalten.

Ich wiederhole: Das vorgestellte Konzept ist mit handelsüblichen Mitteln zu verwirklichen. Es braucht keine Neuentwicklungen/Erfindungen. Jeder könnte sich so ein Auto bauen - aus Teilen vom Schrotthändler und von der Industrie.

Und welches Potential steckt darin?! Warum nicht die Verbrennungswärme vom Benzin nur dafür aufwenden, dass das Benzin-Luftgemisch auf Verbrennungstemperatur gebracht wird? Und nicht sinnlos in die Umwelt geht! Das heißt, der Motor muss knapp unterhalb der Zündtemperatur des Gemisches betrieben werden. Eine Kombination aus Turbolader und Gegenstromkühler sorgt dafür, dass genügend und entsprechend heiße Luft den Motor erreicht. Damit läßt sich die Abgastemperatur auf praktisch Umgebungstemperatur senken - und damit Materialbelastungen und Korrosion vermindern.

Ach ja, der Kat muss ja da auch noch reinpassen. Tut er, denn der Motor ist so heiß, dass ein extra Kat einfach überflüssig wird - das Benzin wird vollständig verbrannt, auch das CO! Denn bei einer solchen Temperatur kann selbst ein Benziner mit Luftüberschuss betrieben werden. Er kann - und sollte - in einem Drehzahlbereich fahren, der ausreichend Zeit für eine vollständige Verbrennung gibt.

Das hat zur Konsequenz, dass der Motor viele Zylinder und eine relativ niedrige Drehzahl hat. Leider bedeutet das auch gleichzeitig viel Hubraum. Solange der Hubraum also eine Bemessungsgrundlage für Abgaben ist, ist dieser Pfad mit einem Handicap belegt. Aber wie lange noch?!

Wenn ich jetzt ein bisschen träumen darf.

--- Begin{Traum}
Praktisch alle Motor-/Generator-Einheiten sind genormt. Inclusive ihrer Anschlüsse und Befestigungen. Es gibt natürlich Unterschiede in den verschiedenen Leistungsklassen, aber innerhalb einer Klasse sind die Aggregate beliebig austauschbar - und auch entsprechend leicht auszutauschen im Reparaturfall.

Ebenso die Emotoren an den Rädern. Auch hier gibt es eine Unterscheidung nach Leistungsklassen, aber die sind alle standardisiert.

Bei der Elektronik und den Akkus habe ich eine gewisse Auswahl, da jemand mit überwiegend Stadtverkehr andere Prioritäten setzt als jemand, der überwiegend große Strecken fährt.

Die Autobauer konzentrieren sich auf den Mehrwert, also das, was mir - und gerade mir - dieses Auto so attraktiv macht. Das sind doch keine kW! Der Spritverbrauch sicher, aber der wird sich soweit angleichen, dass er praktisch unerheblich wird - weil alle Modelle einer Leistungsklasse den selben haben werden, da sie die selben Module im Antriebsstrang verwenden.

Aber andere Details sind mir wichtig:

1.) Wieso hat mein Audi 100 (BJ89) einen Kardantunnel, obwohl er einen Frontantrieb hat?

2.) Wieso gibt es keine "Raucheredition" bei der auch Nichtraucher glücklich sind? Und wieso haben die Fondpassagiere oft leichteren Zugriff auf einen Aschenbecher als der Fahrer?

3.) Wieso hat sich kein Standard eingebürgert wo (relativ) selten gebrauchte Funktionen wie die diversen Lichtschalter (Abblendlicht, Standlicht, Nebelscheinwerfer, Nebelschlußleuchte) angebracht sind? Fernlicht und Lichthupe müssen direkt am Lenkrad erreichbar sein. Aber der Rest?

4.) Es sollte eine standardisiert Stelle geben, an der die Warnblinkanlage eingeschaltet werden kann. Jeder Hersteller kann alternative Orte vorsehen, aber es sollte eine allgemeingültige geben - und die darf auch nicht irgendwo versteckt sein.

5.) Oh Gott, ich habe haufenweise mehr! Die Türen, die Rückspiegel, die Scheiben, ...

--- End{Traum}

Bitte: wer auf irgendwas in der Sektion "Traum" äußern möchte: bitte ein neues Thema unter "Allgemeines" eröffnen und dort antworten. Denn unter "neue Energien" fällt das bestimmt nicht - es war einer meiner Exkurse. Sorry.

Abschließend zurück zum Thema: Der verwendete Motor muss kein Otto- oder Diesel-Motor sein. Eine Weiterentwicklung von z.B. dem Stelzermotor könnte durchaus brauchbar sein. Allerdings hat der - wie auch der Wankelmotor - Dichtungsprobleme. Aber, wenn ich so vor mich hinphantasiere, warum kann der Stelzermotor nicht wie ein Sternmotor (im Prinzip und in der Anordnung) aufgebaut werden. Dann würden die Dichtungsprobleme schon etwas weniger ins Gewicht fallen. Stop! Nicht als Sternmotor, sondern als Dreiecksmotor, aber den gibt es (glaube ich) noch nicht. Oder Viereck, oder sonstwie Eck.

Werde mir bei Gelegenheit einmal Gedanken dazu machen.
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klaudio



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Beiträge: 3

BeitragVerfasst am: Mi März 24, 2010 9:56 pm    Titel: Antworten mit Zitat

www.cuerdacontinua.com/continuacion
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poldie1955



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Beiträge: 51

BeitragVerfasst am: Fr März 26, 2010 11:28 am    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Gemeinde,
@uli.paul, schön das hier auch geträumt werden darf.

Ich hätte noch eine Verbesserung zu Deinem Motor anzubringen:
Den Stelzermotor, betrieben als Generator.

Zitat aus Wiki:
Stromerzeuger
Werden die Kolbenenden über das Gehäuse hinaus verlängert, ist die Anwendung als Stromgenerator möglich - der Stelzermotor arbeitet dann als Lineargenerator. Der Kolben oder seine hervorstehenden Enden werden hierzu mit Magneten versehen, die in Wicklungen eintauchen und darin durch ihre Bewegung eine elektrische Spannung induzieren. Mehrere Prototypen dieses Lineargenerators wurden erprobt.

Die mechanischen Verluste im Pleuel, Ventilantrieb und Getriebe entfallen.
Ich denke, daß der jetzige Otto-Motor an seine technische Leistungsgrenze gestoßen ist.

Gruß poldie1955.
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uli.paul



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BeitragVerfasst am: So Mai 23, 2010 2:05 am    Titel: Antworten mit Zitat

@challenger: Diese Wellenkraftwerke arbeiten mit Venturiturbinen. Die haben die Eigenschaft, dass sie sich - unabhängig von der Strömungsrichtung - immer in die selbe Richtung drehen. Und Schwungräder gibt es bei keinem mir bekannten. Das erledigt die Elektronik viel effizienter.

Die Idee mit den beweglichen Flößen wird ebenfalls erprobt, allerdings nicht in Küstennähe. Denn hier sind die Wellen zwar spektakulär, aber leider auch recht klein. Und sie folgen kurz aufeinander. Das bringt nur unnötige Verluste mit sich.

@Steve: Wie Andi schon sagte sind Wellen auf dem Meer eine Oberflächenerscheinung. Ab einer Tiefe von ungefähr dem Abstand von einem Wellenberg zum nächsten rührt sich praktisch nichts mehr. Da unten herrschen Strömungen, allerdings mit den Wellen oben nichts zu tun haben.

CU
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