Verbrennungsmotor ohne Umweltbelastung

[Bernd Schlüter]

Wir erhalten unseren Fahrstrom aus relativ umweltunfreundlicher Verbrennung. Dies liegt an der entweder zu schnellen (CH,CO) Verbrennung oder an den zu hohen Temperaturen und Drücken. Keine Probleme haben wir bei der Verbrennung in unseren Heizungsanlagen, wenn die Flamme gut kontrolliert wird (Blaubrenner). Selbst problematische Brennstoffe wie Schweröl können dann relativ schadstoffarm verbrannt werden, was uns bei Motoren bisher nicht gelingt. Eine saubere Verbrennung haben , sofern man ebenfalls eine gute Verbrennungsregelung anordnet, Stirlingmotoren, die bei Atmosphärendruck und mäßigen Temperaturen unter 1200 Grad verbrennen.
Statt dass wir in unseren Verbrennungsmotoren gereinigtes Erdgas oder die etwas längerkettigen Gase nutzen, vergeuden wir diese in unseren Hausheizungen, die doch auch mit den schwierigeren Brennstoffen gut auskommen.
Es sollte eigentlich umgekehrt sein. Erdgas, Propan und Butan lassen sich sehr sauber, auch in Verbrennungsmotoren, verbrennen.
Aber es geht ja nur um Geldverdienen und schnellen Umsatz.

An dieser Stelle möchte ich einmal auf den Stirlingmotor zu sprechen kommen. Dieser benötigt, um einen akzeptablen Wirkungsgrad zu erreichen , riesenhafte Wärmetauscher, die einen Einbau ins Auto aussichtslos erscheinen lassen.
Einer der Phillipps-Brüder aus Eindhoven baute in den 20er/30er Jahren allerdings einen passablen Motor von 25 PS, leider aber auch mit Abgasproblem wegen zu hoher Wärmetauschertemperatur.

Wir, die Elektrogemeinde, haben uns jedoch auf einen weitaus mäßigeren Durchschnittsenergieverbrauch eingestellt. Bei einer Leistung von unter 5 KW stellt das Gewicht eines effektiven Wärmetauschers , wir benötigen zwei davon, kein unüberwindbares Problem mehr da. Der Einbau eines Stirling in ein Auto dürfte machbar sein, wenn wir die träge Regelbarkeit des Stirlings durch einen zusätzlichen Schwungrad-Motor-Generator statt Batterie auffangen. Aber auch die zu teueren Ultracaps (Elektrolyt-Kohlenstoff-Kondensatoren) könnten diese Funktion übernehmen.

Auf diese Zwischenspeicherung elektrischer Energie sind wir auch bei Verwendung einer indirekt beheizten Edelgas-Gasturbine angewiesen, die nicht, wie beim Phillipps-Stirling mit Heliumgas unter 70 bar Druck arbeitet, sondern mit Argongas bei variablem Druck zwecks Leistungsregelung.
Sehr saubere Verbrennung und hoher Wirkungsgrad sollten auch mit solchen, eigentlich viel zu kleinen Turbinen erreichbar sein, vergleichbar mit dem unserer Dieselmotoren von 45%. Nachteil: Wärmetauscher und damit eine Leistungsbeschränkung.
Ein Ausweg könnte allerdings die zusätzliche Anordnung von zwei Regeneratoren darstellen, einer für die Heizwärme, aus Magnetit, wie er in unseren Nachtromspeicheröfen eingesetzt wird und der für die Abwärme, der aus stark wasserstoffhaltigem Material wie Kunststoff besteht. Solche Regenerator-Wärmetauscher müssten erst einmal über den befeuerten Wärmetauscher geladen werden, ehe sie die für eine starke Beschleunigung oder einen Berganstieg gewünschte Leistung von einigen -zig KW für begrenzte Zeit zur Verfügung stellen.
Dabei rechne ich mit einer notwendigen Regeneratormasse von unter 10 kg, um die Energie zum Beschleunigen von 0 auf 70 km/h mit z.B. 50 KW zur Verfügung zu stellen.
Eine Leistungsbeschränkung gibt es bei Regeneratoren keine. Phillipps erzielte mit seinem ca. 100 Gramm schweren Edelstahlgarnregenerator 25 PS.

Für die Bewältigung eines 500 Meter hohen Berges läge allerdings das Gewicht schon bei ca. 100 kg. Entsprechend lang wäre die Aufladezeit per Wärmetauscher, die ja nur max. 5 KW leisten (besser weniger). Die glühenden Regeneratoren stellen, ähnlich wie Batterien, ein Gefahrenmomment dar.

Wir müssten, wie bei unseren Elektrofahrzeugen, also Kompromisse eingehen.
Im Folgenden mein Vorschlag dazu.

 

[Bernd Schlüter]

So wäre mein Vorschlag, ehe wir zu komplexe Probleme angehen:

Wir entwickeln einen indirekt beheizten Edelgasturbinengenerator mit konstanter Leistung von ca 2 KW.
Dieser würde absatzweise arbeiten oder, während der Fahrt im Dauerbetrieb eine feste Durchschnittsleistung zur Verfügung stellen. Keine Regelbarkeit, aber abstellbar und eine starke Entlastung der Batterien während der Fahrt. Bequeme Auflademöglichkeit jederzeit, und falls transportabel, keine Automobilsteuer
auf dem Brennstoff.
Kompakt, 100 kg schwer, und auch an vielen anderen Orten einsetzbar, z.B. zur Versorgung von Häusern ohne Stromanschluss.
Konventionelle Technik, nicht wie das utopische Programm unseres EVU-Riesen EON in Form der Firma Enginion mit Buhmanns Quasiturbine, die ja angeblich einen noch höheren Wirkungsgrad als Wasserdampfturbine bringen soll...(Darunter aber eine evtl . für uns brauchbare Lösung für die schadstoffreie Verbrennung).
Nicht mit Pressluft, sondern mit der Kompressions- und Expansionswärme eines gepressten Edelgases (Argon) arbeitend.
Aubau: im Wesentlichen wie die Chrysler-300 PS-Turbinenautos der Fünfziger Jahre, nur viel kleiner und statt mit 1 bar Luft, mit 10 bar Argon, mit indirekter Beheizung und indirekter Abwärmeabfuhr arbeitend. Preis: heute gibt es gute Abgasturbinen zum relativ geringen Preis. Vor allem im Schiffsbereich für Zweitaktdiesel gibt es gute Modelle, wenn auch noch viel zu groß (MAN).

Wir kleine Gemeinde werden niemals die notwendige Stückzahl solcher leistungsschwacher, träge regelbarer Turbinen in Auftrag geben können, um unsere Firma MAN zu begeistern. Aber wir könnten den Anstoß geben, mit der Aussicht eines weitaus größeren Marktes im Bereich der dezentralen Kraft-Wärmekopplung...Davon könnten auch wir profitieren.

Die notwendige Zwischenspeicherung geschieht, wie bisher, in unseren dann etwas kleineren Fahrzeugbatterien. Handelt es sich um Nicads, wird ein Teil der Module nur für Aufladung reserviert, um, ohne Zyclen zu vergeuden, Ampelstops zu überstehen...
Technik sonst,wie gehabt. Wenn es sinnvoll erscheint, späterer Ersatz unserer Fahrzeugbatterien durch die im vorigen Artikel genennten Maßnahmen (Schwungrad, Ulltracaps oder Wärmespeicher).
Die Energiekette bleibt immer die gleiche, nur die zeitliche Abfolge ändert sich!
Halt, ehe ich es vergesse, es schneit gerade draußen :
Das Ding heizt wie der Teufel!

Bernd