Schwungradspeicher
Der Le-Mans-Dreh in Serie
Schwungradspeicher werden im Rennsport schon erfolgreich als Energiespeicher eingesetzt: In Le Mans holte Audi mit dem System zwei Podiumsplätze. Mehrere Hersteller bauen an Serienversionen.
Auch Volvo tüftelt an einem solchen System. Dieses Jahr werden die ersten Prototypen getestet; 2016 könnte es die ersten Serien-Volvo mit Schwungradspeicher geben.
Das Prinzip des Speichers: Ein Schwungrad wird auf eine hohe Drehzahl beschleunigt, beim Auto geschieht das beim Bremsvorgang. Die Energie wird zurückgewonnen, indem der Rotor abgebremst wird. Mit ihr wird ein Generator angetrieben, der z. B. eine Batterie oder einen Elektromotor speist. Hauptvorteil gegenüber der Batterie: Das mechanische System ist deutlich kompakter und leichter.
Wirkungsgrad von 95 Prozent
Im Audi R18 e-tron quattro wird die Energie vor allem in Beschleunigungsvorgängen nach Kurven abgerufen. Bei einem Einsatz als Kurzzeitspeicher erreicht ein Schwungradspeicher einen Wirkungsgrad von 95 Prozent; sein größter Nachteil ist eine hohe Selbstentladung, wenn die Energie nicht sofort wieder abgerufen wird. Deshalb eignet sich der Schwungradspeicher hervorragend, um Leistungsspitzen zu bedienen – wie im Motorsport.
Für die Serie noch interessanter ist das System als Ergänzung zur Batterie: Deren Lebensdauer kann durch einen ergänzenden Schwungradspeicher stark verlängert werden. Das gleiche gilt für die Reichweite, besonders im Stop-and-Go, wenn viele Bremsvorgänge anfallen.
Quelle: MOTOR-TALK
So neu ist die Idee gar nicht.
Da gab es mal Überlegungen einen solchen Speicher in Linienbusse einzubauen. An den Haltestellen sollte das Schwungrad auf Dreehzahlgebracht werden um dann davon bis zu nächsten Haltestelle Energie abzuzapfen.
Was mich aber in einem Auto nervös machen würde ist: Was passiert im Falle eines Unfalles?
In einem Bus würde man einen recht großen/schweren Speicher und eine durchaus beachtenswerte Drehzahl benötigen - wird diese Energie unkontrolliert freigesetzt stelle ich mir die Folgen schon recht dramatisch vor. Wenn es einen solchen Körper zerreißt dürften da schon Teile herumfliegen. Oder es kreiselt ein schweres Teil über die Straße.
Die Frage ist: wie kann man die gespeicherte Energie so schnell vernichten, dass daraus keine zusätzlichen Gefahren resultieren.
Einfach abbremsen geht vermutlich nicht, das würde nur ein Gegenmoment erzeugen.
Oder man müsste zwei gegenläufige Speicher benutzen.
Das waren nicht nur Überlegungen: http://de.wikipedia.org/wiki/Gyrobus
Ich frage mich wirklich, warum man dieses Prinzip nicht weiter verfolgt. Alle reden von Hybrid und Elektroauto, aber den Elektrolinienbus fordert keiner.
Für das Sicherheitsproblem gibt es übrigens schon Lösungen: Das Schwungrad muss ihn einen stabilen Behälter und so beschaffen sein, dass es sich, falls es zerbricht, in viele kleine Splitter zerlegt, die einzeln nicht den Impuls haben, die Behälterwand zu durchbrechen. Aber am besten ist es, wenn das Schwungrad bei einem Unfall intakt bleibt und sich einfach weiter drehen kann.
Das lohnt sich nicht weil du mit erheblichem Aufwand weniger Flexibilität bei höheren Kosten schaffst. Mit der Energiedichte von fossilem Treibstoff kann aktuell keine Technologie mithalten.
Aber auf die Energiedichte kommt es im Stadtverkehr nicht an. In Punkto Lärm, Abgas und Beschleunigungsvermögen ist der Elektroantrieb überlegen. Und während ein Dieselmotor in der Stadt besonders durstig ist, fährt der Elektroantrieb dort besonders sparsam. Mit einem Schwungradspeicher sollte es auch möglich sein, fast immer auf die Bremsen zu verzichten und stattdessen zu rekuperieren.
die größte energiedichte hilft nichts wenn der wirkungsgrad meist deutlich unter 50% beträgt 😉
Hilft aber schon, wenn der Verbrennungsmotor auch nach über einem Jahrhundert immer noch allen anderen Antriebskonzepten weit überlegen ist (vor allem in der Flexibilität).
Der Verbrennungsmotor ist das Konzept, welches unsere heutige Welt ermöglicht hat und um jenes unsere Welt gebaut ist. Alle anderen Antriebskonzepte (vor allem Elektro) versuchen sich an der Quadratur des Kreises und sind daher zum Scheitern verurteilt (zum Glück).
Auch Schwungräder ergänzen nur den Antrieb durch den Verbrennungsmotor, indem sie ihn in entsprechenden Situationen unterstützen und somit Schwankungen in der Effizienz ausgleichen.
Meine Meinung ist, dass die Forschung besser auf die Bereitstellung einer Versorgungsinfrastruktur mit Wasserstoff fokussiert werden soll, da diese Technologie der einzig mögliche Nachfolger des Verbrennungsmotors mit fossilem Treibstoffen ist. Alles andere, also Schwungräder, Hybrid, Elektro, Solar, etc., ist nichts anderes als Sackgassenforschung und somit eine Verschwendung von Geld und insbesondere Zeit.
Wasserstoff ist schwer herzustellen und vor allem noch schwerer zu speichern. Außerdem ist er so leicht, daß er das Schwerefeld der Erde verlassen kann, und das ist ein grundsätzliches Problem: soviel Wasser wir auch haben, es ist nicht nachhaltig, einen Teil des teuer gewonnen Wassestoffs für immer zu verlieren. Das wäre eine neue Qualität gegenüber allen anderen Rohstoffen. Zum Beispiel existiert noch jedes einzelne Kupferatom, das die Menschheit seit Ötzis Zeiten ausgebuddelt hat, auf der Erde und kann bei Bedarf wieder recycled werden (Ausnahme sind die Materialien, die in irgendwelchen nimmerwiederkehrenden Raumsonden verbaut sind, dies ist aber zu vernachlässigen).
Wenn man aber Wasserstoff hätte, kann man den mit CO2 zusammen zu Alkoholen (Methanol, Ethanol oder am besten Butanol) reagieren lassen. Butanol wäre im Gegensatz zu Ethanol ein hervorragender Benzinersatz.
Es sieht so aus, als hinge die Zukunft des Verbennungsmotors allein an der Verfügbarkeit von Energie, viel Energie.
Selbst wenn Wasserstoff verloren ginge - Wasser (und damit Wasserstoff) haben wir in derart großen Mengen, dass es für die nächsten Tausend Jahre reichen würde ohne dass der Meeresspiegel sinkt.
Was gerade durch E10 passiert muss ich Dir nicht sagen - wertvolle landwirtschaftliche Nutzflächen werden verheizt um Biomasse zu erzeugen aus denen unser Benzinzusatz erzeugt wird. So gesehen ist es egal ob nun Wasserstoff oder Ethanol erzeugt und in eine Brennstoffzelle gegeben wird.
Was ist schon nachhaltig? Selbst Gold ist nicht nachhaltig.
Das Festhalten am Verbrennungsmotor ist in meinen Augen rückständig. Elektromotoren gehört klar die
Zukunft. Der zentrale Punkt, den es noch zu lösen gilt, ist die Speicherung der nötigen Energie.
Da könnte ich mir Wasserstoff mit Brennstoffzelle durchaus vorstellen. Allerdings muss man auch sagen,
daß die Akkutechnologie in den letzten Jahren extreme Fortschritte gemacht hat.
Ein extrem wichtiger Punkt ist in meinen Augen auch, daß man das ganze Thema globaler sehen muss.
Speichern von elektrischer Energie ist das Thema. Abschalten von Photovoltaik- oder Windkraftwerken
weil zuviel Strom da ist, ist der größte Schwachsinn überhaupt. Erst wenn man die Speicherung von
Energie in allen Bereichen gemeinsam sieht, wird es eine bezahlbare, sinnvolle Lösung geben.
Das Problem ist weiterhin der Wirkungsgrad. Moderne Brennstoffzellen sollen irgendwann 90% erreichen können, aber im Moment krebst man noch bei 40-60% herum. Das ist noch lange nicht genug. Und man muss auch die Verluste bei der Erzeugung des Wasserstoffs bedenken, die Abwärme des Kompressors, die Diffusion ...
Aber hier geht es ja um einen Speicher im Hybridfahrzeug. Da hätte die Brennstoffzelle ohnehin nur Sinn, wenn man den Wasserstofftank auch während der Fahrt, z.B. beim Bremsen, aufladen könnte. Aber wer will schon noch Wassertank und Elektrolysegerät mit ins Auto packen?