Hallo,
die folgenden Berechnungen stammen aus dem "International Technical Development Center" eines großen Automobilkonzerns.
PDF-Datei mit dem kompletten Text kann ich mailen oder liegt in der Datei-Abteilung des Yahoo-MDIAircar-Forums.
Gruß Jens
die folgenden Berechnungen stammen aus dem "International Technical Development Center" eines großen Automobilkonzerns.
Alles abgetippt also keine Garantie auf Fipptehler und alles andere.1) Notwendige Energie für die angegebenen Reichweiten des MDI-Autos
Es werden 2 Reichweiten genannt: 100 km bei konstant 110 km/h, 240 km bei konstant 60 km/h .
Fahrwiderstandsleistung:
FW = V*(f*m*g+0.5*rho*A*cw*V^2)
Kennwerte:
m = 700 kg
A*cw = 0.6m^2 (geschätzt)
f = 0.013 (Rollreibung)
g = 9.81 m/s^2
rho = 1.3 kg/m^3 (Luftdichte)
V110 = 30.56 m/s
V60 = 16.67 m/s
Daraus ergibt sich
FW110 = 13.85 kW
FW60 = 3.29 kW
Energie = Leistung * Zeit = FW * t
E110 = FW110 * t110 = 13.85 kW * 3273 s = 12.59kWh
E60 = FW60 * t60 = 3.29 kW * 14400 s = 13.16 kWh
Die beiden Energien E110 und E60 unterscheiden sich nur wenig, d. h. die beiden angegebenen Reichweiten passen gut zusammen und scheinen insofern realistisch zu sein.
2) Abschätzung der vom Preßluftspeicher bereitzustellenden Energie
Die Energien E110 bzw. E60 müssen an den Antriebsrädern des MDI-Autos verfügbar sein; um zu einem erforderlichen Energieinhalt des Preßluftspeichers zu kommen, muß ein Gesamtwirkungsgrad zwischen Speicher und Antriebsrädern geschätzt werden, der Verluste in Kraftübertragung und Getriebe, aber auch im Motor (der ja im Preßluftbetrieb kein Verbrennungsmotor mit entsprechend hohen Verlusten ist) berücksichtigt.
Annahme: n_Antrieb = 0.75, d.h. der Preßluftspeicher sollte etwa 17 kWh enthalten.
3) Berechnung des Energieinhaltes des Preßluftspeichers
Daten des PLS:
Druck p = 300 bar = 3*10^7 N/m^2
Inhalt V = 330l = 0.33 m^3
Temperatur T = 300K = 27°C (Luftdichte bei T: 1.18kg/m^3)
Als Masse der Preßluft (mL) ergibt sich: mL = rho*V*p/p0 = 117 kg
Der energetisch günstigste Fall liegt dann vor, wenn die Preßluft isotherm expandiert - dann ergibt sich ein Maximum an Volumenarbeit:
Wv = mL*RL*T*ln(p/p0) = 57.46MJ = 16kWh
(RL = Gaskonstante Luft = 287 J/kg*K)
Diese Energie stimmt recht gut mit der unter 2) abgeschätzten überein - es scheint also möglich zu sein, ein kleines, leichtes Auto mit einem solchen Preßluftspeicher über die angegebene Reichweite zu betreiben.
Allerdings ist zu berücksichtigen, daß eine isotherme Expansion [...] den günstigsten Fall darstellt. Bei adiabatischer Zustandsänderung (kein Wärmeaustausch mit der Umgebung) wäre die Energieausbeute aus demselben Druckluftspeicher erheblich geringer (5-6 kWh).
Hier gute Resultate zu erzielen hängt vor allem an Konstruktion und Prozessführung im dem Preßluftspeicher nachgeschalteten Expansionsmotor.
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Gruß Jens