Prinzip Dampfmaschine: BMW nutzt Kraft-Wärme-Kopplung im Auto

Das Forschungsprojekt Turbosteamer erhitzt in zwei Kreisläufen Flüssigkeit zu Dampf, der wiederum einen Motor antreibt. Als Folge kommt es zu einer Effizienzsteigerung von 15 Prozent.

Mit einem neuen Konzept ist es der BMW Group Forschung und Technik gelungen, die größte und heute noch ungenutzte Energiequelle im Auto anzuzapfen: Wärme.

Bis zu 15 Prozent weniger Verbrauch beziehungsweise zehn Kilowatt mehr Leistung erbrachte die Kombination des neuartigen Assistenzantriebes mit einem 1,8 Liter BMW-Vierzylindermotor auf dem Prüfstand. Gleichzeitig wurden bis zu 20 Newtonmeter mehr Drehmoment gemessen. Dieses Plus an Leistung und Wirtschaftlichkeit gibt es zum Nulltarif: Weil die Energie ausschließlich von der Abwärme in Abgas und Kühlwasser stammt, kostet sie keinen Tropfen Kraftstoff zusätzlich.

Der Turbosteamer, so der Projektname, basiert auf dem Prinzip der Dampfmaschine: In zwei Kreisläufen wird Flüssigkeit zu Dampf erhitzt, der einen Motor antreibt. Primärer Energielieferant ist der Hochtemperaturkreis, der über Wärmetauscher die Abgaswärme des Verbrennungsmotors als Energiequelle nutzt. Über 80 Prozent der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie werden so zurück gewonnen.

Der Dampf strömt danach direkt in eine Expansionsmaschine, die mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist. Die noch verbleibende Restwärme übernimmt größtenteils der Kühlkreislauf des Motors, der als zweiter Energielieferant für den Turbosteamer genutzt wird. Mit dem neuartigen Assistenzantrieb klettert der Wirkungsgrad des kombinierten Antriebsystems nachweislich um bis zu 15 Prozent.

Die Komponenten des Zusatzantriebes, dessen Entwicklung die Phase umfassender Prüfstandtests erreicht hat, sind von vorn herein so dimensioniert worden, dass sie in existente Modellreihen einbaufähig wären. So ergaben exemplarische Package-Untersuchungen, dass beispielsweise ein BMW der 3er-Reihe ausreichend Platz bietet. Auch im Motorraum verfügt ein Vierzylindermodell noch über soviel Bauraum, dass die Expansionsmaschinen untergebracht werden könnten.

Die Weiterentwicklung des Konzeptes konzentriert sich zunächst auf die Verkleinerung und Vereinfachung der Komponenten. Langfristiges Entwicklungsziel ist ein serientaugliches System innerhalb von zehn Jahren.

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