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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Energierueckgewinnung durch Wandlung von Abwaerme in Nutzenergie. Schluesselkomponente Waermeuebertrager zur Waermeauskopplung

Die heutigen Motor- und Fahrzeugentwicklungsziele sind gepraegt durch die steigenden Anforderungen zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen. In Anbetracht dieser Herausforderungen gewinnt die Wandlung und Wiedereinkopplung von bisher ungenutzt an die Umgebung abgegebenen Waermestroemen im Kraftfahrzeug zunehmende Beachtung. In juengerer Zeit wurden beispielweise von Fahrzeugherstellern Konzepte zur Nutzung von Abwaermestroemen mit Dampfkreislaeufen vorgestellt, wobei ein Potenzial von etwa 15 Prozent unter Laborbedingungen zur Verbrauchssenkung aufgezeigt wurde. Prinzipiell koennen jedoch eine Reihe von Verfahren zur Wandlung von Waermestroemen eingesetzt werden. Im Beitrag wird dazu eine Systematik gezeigt, und es werden wichtige Verfahren kurz vorgestellt. Unter anderem werden neben den Dampfkreislaeufen thermisch angetriebene Klimatisierung, thermische Kraftstoffaufwertung sowie die direkte Wandlung thermischer in elektrischer Energie angesprochen. In einem primaeren Schritt muss allen betrachteten Verfahren die Abwaerme zugefuehrt werden, wobei die eingesetzten Waermeuebertrager grossen Zielkonflikten unterliegen. So sollte deren Einbindung in vorhandene Bauraeume packagegerecht gelingen; sie sollten keine negative Rueckwirkung auf Verbrennungsmotor, Abgasstrang und Kuehlsystem ausueben und trotzdem einen substantiellen Anteil der Abwaerme dem nachgelagerten Prozess zufuehren. Im Hinblick auf die Auslegung von thermoelektrischen Generatoren (TEG), die Abgaswaerme in elektrische Energie wandeln, wurden entsprechende Waermeuebertrager ausgelegt und dazu ein Auslegungsprogramm erarbeitet, das anhand von Pruefstandsexperimenten validiert wurde. Im Beitrag wird die Methodik zur Berechnung von Waermeuebertragern zur Abwaermenutzung anhand des thermoelektrischen Generators erlaeutert. Bei thermoelektrischen Generatoren ist dabei die Besonderheit, dass ein Mehrschichtenaufbau beschrieben werden muss, der insbesondere die funktionale Schicht mit den thermoelektrischen Modulen umfasst. Es wird der Nachweis erbracht, dass mit dem Berechnungsprogramm das Temperaturfeld und die elektrische Leistung von thermoelektrischen Generatoren mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden kann. Insbesondere wird auch der Zielkonflikt zwischen Effizienz der Waermeuebertragung und dem zulaessigen Druckverlust aufgezeigt. Fuer verschiedene Fahrzustaende wird abgeleitet, welche elektrischen Leistungen mit thermoelektrischen Generatoren im Abgasstrang erzielt werden koennen, was als Grundlage fuer die Abschaetzung des Verbrauchsminderungspotenzials dienen kann. Abschliessend wird beispielhaft die Integration eines thermoelektrischen Generators in den Abgasstrang eines Versuchsfahrzeuges beleuchtet. (A) Titel in Englisch: Recovery of energy through conversion of waste heat. Key component exhaust gas heat exchanger. Beitrag zur Tagung "Innovative Fahrzeugantriebe 2008" der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik am 6. und 7. November 2008 in Dresden. Siehe auch Gesamtaufnahme der Tagung, ITRD-Nummer D364371.

  • Availability:
  • Authors:
    • TREFFINGER, P
    • HAEFELE, C
    • WEILER, T
    • EDER, A
    • RICHTER, R
    • MAZAR, B
  • Publication Date: 2008

Language

  • German

Media Info

  • Pagination: 385-405
  • Monograph Title: Innovative Fahrzeugantriebe 2008. Tagung der VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik am 6. und 7. November 2008 in Dresden
  • Serial:
    • VDI-Berichte
    • Issue Number: 2030
    • Publisher: VDI Verlag GmbH
    • ISSN: 0083-5560

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01327609
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • ISBN: 978-3-18-092030-6
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jan 19 2011 12:00PM