Kraft-Wärme-Kopplung: BMW macht Dampf

08.12.2005

BMW Turbosteamer – Funktionsweise

Alles was eine effiziente Verringerung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe verspricht, findet mittlerweile in den Entwicklungsabteilungen der großen Hersteller Beachtung. So ist man bei BMW auf den eigentlich nahe liegenden Gedanken gekommen, die größte bisher ungenutzte Energiequelle im Auto anzuzapfen: die Abwärme des Motors.

Im Zentrum einer Versuchsanordnung steht ein konventioneller 1,8 Liter BMW-Vierzylindermotor, der mit einem Assistenzantrieb kombiniert wird, der einer Dampfmaschine ähnelt. Dieser so genannte "Turbosteamer" weist zwei Kreisläufe auf, in denen Flüssigkeit zu Dampf erhitzt wird, 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 zurückgewonnen. 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.

Bis zu 15 Prozent weniger Verbrauch oder 10 Kilowatt mehr Leistung erbrachte die Kombination auf dem Prüfstand. Gleichzeitig wurden bis zu 20 Newtonmeter mehr Drehmoment gemessen.

Wärme aus dem Abgas trägt dazu bei, dass der Turbosteamer die Effizienz des Verbrennungsmotors um 15 Prozent steigert

Die Komponenten des Zusatzantriebes, dessen Entwicklung die Phase umfassender Prüfstandtests erreicht hat, sind von vorn herein so dimensioniert worden, dass sie in Serienmodelle eingebaut werden könnten. So ergaben Tests, dass ein aktueller 3er ausreichend Platz zur Aufnahme der Technik bieten würde. Im Motorraum eines Vierzylindermodells etwa gibt es noch genug Luft für die zusätzlichen Komponenten.

Zehn Jahre Entwicklungszeit werden bis zur Serienreife vergehen. Zunächst konzentriert sich die Weiterentwicklung des Konzeptes auf die Verkleinerung und Vereinfachung der Komponenten.

Der besondere Charme dieser Entwicklung liegt darin, dass es die Mehrleistung und die verbesserte Wirtschaftlichkeit, zumindest was den Energieeintrag angeht, zum Nulltarif gibt. Weil die zusätzlichen Kilowatt ausschließlich von der Abwärme aus Abgas und Kühlwasser stammen, kosten sie keinen zusätzlichen Kraftstoff. Von besonderem Interesse ist allerdings der Systempreis, da die Mehrkosten gegenüber einer konventionellen Lösung letztlich über die Wirtschaftlichkeit entscheiden – und da halten sich die Bayern noch bedeckt.

(Text: rr )
(Fotos: BMW )

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