Erstes System zur Umwandlung von Abgasen in Strom und Energie

Quelle: obs/Faurecia

Faurecia gibt heute die Entwicklung des weltweit ersten Systems, das die fahrzeugeigene Abgaswärme in Elektrizität für Hybridfahrzeuge und in mechanische Energie für Lkws umwandeln kann, bekannt.

Das Exhaust Heat Power Generation (EHPG) genannte System funktioniert nach den Prinzipien des Rankine-Zyklus. EHPG erzeugt die Elektrizität ähnlich wie ein Kraftwerk mit Hilfe eines Wärmetauschers (Verdampfers), der in den Abgasfluss eingebaut wird. Die Wärmeenergie aus den Auspuffrohren wird im Wärmetauscher auf eine Flüssigkeit übertragen. Diese wandelt die Energie in Druckdampf um und treibt einen Expander bzw. eine Turbine an.

Die Welle des Expanders bzw. der Turbine kann mit dem Getriebe eines Lkws verbunden werden und so die Räder direkt antreiben. Bei Hybrid-Pkws kann der Expander mit einem Generator gekoppelt werden. Dieser erzeugt Elektrizität, die dann in der Batterie des Fahrzeugs gespeichert wird. Der Dampf wird daraufhin erneut kondensiert und seine Restwärme an das Kühlsystem des Fahrzeugs abgegeben.

Das von Faurecia auf der IAA 2015 eingeführte EHPG lässt die Fahrzeuge weniger Kraftstoff verbrauchen und damit auch weniger CO2 ausstoßen.

Bei Lkws lässt sich der Kraftstoffverbrauch um 5 Prozent verringern, was die CO2-Emissionen um 40 Gramm pro Kilometer reduziert, und dies trotz des Zusatzgewichts, das dieses System mit sich bringt. EHPG erzeugt 10 bis 15 Kilowatt mechanischer Energie, was wiederum den Energie- und Kraftstoffbedarf senkt. Bei Verwendung eines EHPG-Systems können während des Lebenszyklus eines Lkws bis zu 20.000 Liter – oder 40 Tankfüllungen – Dieselkraftstoff eingespart werden. Somit gelangen 50 Tonnen weniger CO2 in die Atmosphäre. Schätzungen zufolge amortisiert sich der Preis des Systems durch diese Kraftstoffeinsparungen innerhalb von zwei Jahren.

Bei Pkws mit Hybridmotor generiert EHPG zusätzlich 1 bis 2 Kilowatt an elektrischer Energie. Der Fahrer muss also erst entsprechend später auf Benzin-Antrieb umschalten. Der Kraftstoffverbrauch lässt sich so um etwa 7 Prozent senken und die CO2-Emissionen gehen um 9 Gramm pro Kilometer zurück. Über den Lebenszyklus eines Fahrzeugs entspricht dies einer Einsparung von 2,5 Tonnen CO2.

„Anfangs soll EHPG vor allem in Lastkraftwagen ausgestattet werden, die lange Strecken zurücklegen und mit gleichbleibender Geschwindigkeit unterwegs sind“, erklärt uns Luc Herbin, Vice President für F&E im Geschäftsbereich Technologien zur Emissionskontrolle von Faurecia. „Das erste EHPG-System von Faurecia wird in solchen Fahrzeugen des Baujahrs 2020 zu finden sein. Nur wenig später werden wir mit der Produktion für neue Hybrid-Pkws beginnen.“

Bei der Entwicklung von EHPG musste Faurecia eine ganze Reihe von Herausforderungen meistern:

– Das System wurde mit einem ECU-kontrollierten Bypass-Ventil ausgestattet. Dieses stellt sicher, dass das Kühlsystem bei hoher Belastung nicht überhitzt.

– EHPG muss sorgfältig integriert und ummantelt werden, damit es so nah wie möglich am Motorauspuff montiert werden kann. Nur so kann es die heißesten Gase nutzen.

– Beim aktuellen System wird Wasser als Betriebsflüssigkeit genutzt, doch Faurecia lotet auch die Vorteile anderer Substanzen aus, etwa organischer Flüssigkeiten.

Die Automobilindustrie ist schon seit mehreren Jahren in der Lage, die Abgaswärme zurückzugewinnen und damit den Fahrzeuginnenraum zu heizen. EHPG ist jedoch das weltweit erste System, das die Abgaswärme direkt in Elektrizität und Energie umwandelt.