Aktiv Cooler
Der zukünftige Hybrid-Partner zum Verbrennungsmotor für Fahrzeuge und Kraftwerke
Der Vorteil: Generell: In Fahrzeugen: FUNKTIONSWEISE
Standard für Energietechnik und Antrieb In den kommenden Jahren werden neue, bislang unbekannte Energieerzeugung – und Speicher – Systeme entwickelt werden. Erst dann sind die Voraussetzungen erfüllt, um die lang ersehnten Elektrofahrzeuge der künftigen III. Generation auf dem Markt zu präsentieren. (Siehe Bericht „Der Weg zum Elektrofahrzeug“). Dies schont die Ressourcen, die Umwelt und das Klima.
Hybrid – Antrieb Der Hybrid Antrieb für heißbetriebene Fahrzeuge ist im derzeitigen Stand ein enorm hoher technischer Aufwand, der eigentlich keine maßgeblichen Vorteile mit sich bringt, da zum Laden der Batterien immer noch die Drehenergie des Verbrennungsmotor gebraucht wird. Die Rückgewinnung der Bremsenergie spielt bei diesem Aufwand eher eine untergeordnete Rolle, weil dies auch nicht sehr viel sein kann! Das Mehrgewicht für Batterien und Elektromotor und der damit verbundene Raumverlust zehren diesen vermeintlichen Vorteil bei weitem wieder auf.
Der Hybrid – Antrieb wird die Lücke der nächsten 30 Jahre ausfüllen Dennoch wird dem Hybrid Antrieb in Verbindung mit dem ACTIVE – COOLER zukünftig eine tragende Rolle zugewiesen sein. Denn hier werden die Batterien nicht mehr aus der Drehenergie des Motors geladen, sondern direkt aus der Abwärme des Motors, die ungefähr 70 % der ursprünglichen Energiedichte des Treibstoffs ausmacht. Diese wurde und wird bislang in die Umwelt „abgefackelt“. Von diesen 70 %* können mehr als 50 %* über den Umweg der Erzeugung von elektrischem Strom, wieder in Drehenergie umgesetzt werden. In Zahlen ausgedrückt heißt dies: Ein herkömmlicher 100 kW – Verbrennungsmotor würde mit einem ACTIVE – COOLER und einem Elektromotor bei gleichem Verbrauch eine Gesamtleistung von 200 kW aufweisen. In Wirklichkeit liegt dieser Leistungswert sogar noch etwas höher, wie es sich die aus der späteren technischen Beschreibung ableiten lässt.
Fazit: Um die ursprüngliche Leistung zu erhalten kann man den Verbrennungsmotor erheblich kleiner bauen und damit Treibstoff und Gewicht einsparen und dennoch die gleiche Leistung wie bei einem wesentlich größeren Motor aktivieren. Das Mehrgewicht durch den ACTIVE – COOLER kann somit durch einen kleineren, wesentlich leichteren Motor und dem Wegfall von Nebenaggregaten nahezu zu 100 % kompensiert werden. Das Volumen eines ACTIVE – COOLER ist in etwa identisch mit der Baugröße einer kompakt gebauten gleichstarken Kolben- Verbrennungsmaschine.
Betrachtung und Plan zur Applikation des ACTIVE – COOLERS Die derzeit technisch einfachste Lösung stellt die Applikation in ein bereits vorhandenes Fahrzeugmodell dar. In unserem Versuchsfall wird dazu ein zunächst serienmäßiger VW – Sharan verwendet. Da es dieses Fahrzeug auch als „Syncho“ Allradvariante gibt, wird nur die Hinterachse mit samt dem Differenzial von diesem Allradfahrzeug ausgetauscht. Vor das Differenzial wird dann der Elektromotor geflanscht. Das Verteilergetriebe sowie der Kardantrieb kann dabei entfallen. Darüber hinaus verfügt der Sharan über genügend Raumvolumen, um die erforderlichen Batterien aufzunehmen, ohne dass dabei der Innenraum reduziert werden muss. Auch die elektronische Regelung lässt sich bei diesem Fahrzeugtyp leicht integrieren, da das Gaspedal nicht auf ein Gestänge, sondern auf einen Potentiometer wirkt. Dieser Aufbau dient nur zu Versuchszwecken und natürlich auch zu Vermarktungszwecken.
Start / Stopp Automatic Eine andere, sogar auch noch etwas professionellere Lösung, stellt die Platzierung eines Scheiben-Elektromotors zwischen Motor und Getriebe dar. Bei Allradfahrzeugen könnte somit durch Umschaltung auf Generatorbetrieb auch ein Teil der Bremsenergie zurück- gewonnen werden. Als Zwischenspeicherung eignet sich dabei ein Goldcup besser als ein Lithium – Akku.
Weitere Konzepte Es gibt natürlich außer den beiden v.g. Varianten noch andere Konzepte, um den ACTIVE – COOLER in ein Fahrzeug zu integrieren. Bei einer Neukonstruktion ergeben sich Freiheiten, mit denen es möglich sein wird, einen fließenden Übergang vom Hybrid zum reinen Elektrofahrzeug zu ermöglichen. Hierzu gehört in erster Linie die Gewichtreduzierung und die Effizienz des Gesamtkonzepts. Dazu einige Beispiele: Ein Fahrzeug mit ACTIVE – COOLER und Elektroantrieb braucht weder Anlasser, Lichtmaschine, Starterbatterie noch einen Rückwärtsgang. Rückwärts kann man elektrisch fahren! Ob tatsächlich auch auf den Wasserkühler ganz verzichtet werden kann, ist derzeit noch nicht klar absehbar. Fest steht, dass ein eventuell notwendig werdender Kühler wesentlich kleiner ausfallen wird als der ursprüngliche Serienkühler.
Anforderungen für den Fahrbetrieb Der ACTIVE – COOLER kann grundsätzlich immer erst dann starten, wenn der Ver-brennungsmotor seine Betriebstemperatur erreicht hat. Aus diesem Grunde ist es notwendig, dass für diese Überbrückungszeit genügend Energie in den Akkus bereit steht, um dem Fahrzeug zu den gleichen Fahrleistungen zu verhelfen, die bei Betrieb des ACTIVE – COOLER vorhanden sind. Die hierzu notwendige Energie wird aus den PROVOLT – Akkus entnommen.
Elektronische Antriebsregelung Dieser Baugruppe kommt beim Hybrid – Fahrzeug mit ACTIVE – COOLER eine besondere Für die Entwicklung der Antriebsregelung wird die Firma Auerswald – Systems GmbH beauftragt.
ACTIVE – COOLER, die physikalischen Grundlagen Das System ist unserem Wetter nachempfunden. Die Sonne verdampft das Wasser zu Wasserdampf unsichtbar. Dieser Wasserdampf ist leichter als Luft und steigt somit in der Atmosphäre auf, kommt in kältere Luftschichten, kondensiert an Kleinstpartikeln und reift dort durch Verklumpung zu einem Wassertropfen oder anderem. Diese Luftströmungen bringen den Schnee unter anderem auch auf die Berge, der schmilzt und speist die Flüsse, Bäche und Seen. Diese Energie wird ebenso wie die Wind- oder die direkte Solarenergie vom Menschen genutzt, um daraus elektrischen Strom herzustellen. Unser Wetter besteht also aus einem Mehrkreisprozess, der in seinem Ablauf recht stabil ist. Dennoch liegt die Zusammensetzung von Luft und Wasser in Verbindung zwischen Warm und Kalt sowie der daraus resultierenden Strömungen in einem so engen Fenster, dass man dabei sogar Angst bekommen könnte.
Arbeitsweise ACTIVE – COOLER Grundsätzliches: Der ACTIVE – Cooler besitzt vier Kreisprozesse, die teilweise ineinander verkettet sind. Da der Kaltgasmotor selbst auch nur einen Wirkungsgrad von um die 34 % aufweisen kann, verbleiben ca. 66 % der Energie im Abgas dieses Kaltgasmotors. Diese Energie wird dazu genutzt, um das Kältemittel mittels eines künstlichen Tornados wieder zu verflüssigen. Um diesen dritten Kreisprozess erfolgreich abzuschließen, ist es erforderlich, die Restwärme aus dem Kältemittel zu entziehen. Dies geht nur mittels eines zweiten Gases, nennen wir es Trockengas. Trockengas deshalb, weil es in allen zu durchlaufenden Kreisprozessen niemals flüssig wird.
Der Kaltgasmotor Dabei kommt dem benannten Kaltgasmotor eine besondere tragende Bedeutung zu. Herkömmliche Druckluftmotoren wie Flügelzellenbauart und andere sind für den ACTIVE – COOLER völlig ungeeignet, da sie während ihres Arbeitsprozesses kein weiteres Gas auf-nehmen können.
Wichtigste Faktoren Die Kompensation der bei der Gasentspannung entstehende Wärmeentzug. Dies erfolgt durch Zuführung von Hochtemperatur ca. 160° C. Diese Temperatur weist das Trockengas nach der Gastrennung auf.
Stand der Technik Bislang wurden einige Kaltgasmotoren bei Graff entwickelt, gebaut und erprobt. Heute besitzt man einen Kalibriermotor mit einer Leistung von genau einem 1 kW! Dieser Motor wurde in allen Punkten vermessen zum Beispiel: Schluckvolumen von beiden Gasen, Gasdruck, Temperatur, Drehzahl, Mischungsverhältnis, Restenergie, Gasgeschwindigkeit und Abgas-wärme.
Berechnungsgrundlagen für den ACTIVE – COOLER Aufgrund dieser Werte kann das Anforderungsprofil für die restlichen Baugruppen ermittelt werden, die sich wie folgt darstellen lassen: Leistung der Pumpe, Fließgeschwindigkeit, Druck - bekannt Die Konstantdrehzahl des Generators wird für die 50 Hz auf 3.000 U/min. festgeschrieben!
Woher kommt die Leistung? Kühlt man 1 Liter Wasser innerhalb 1 Sekunde von + 12° C auf + 11° C ab, wird eine Leistung von ca. 4,3 kW freigesetzt! Im Innern des ACTIVE – COOLER besteht ein Temperaturgefälle von 200 ° C. |
