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Alternative Stickstoff
Moin,
Lange Zeit wurde daran geforscht, wie man sogenannte Zero-Emission Fahrzeuge bauen kann.
Reine E-Fahrzeuge sind mit dem derzeitigen Stand der Technik nicht sonderlich verbreitet. Ihre Nachteile Reichweiten von unter 100 km, sofern man noch etwas Nutzraum im Fahrzeug haben möchte. Das Volumen und das Gewicht der Akkus geben derzeit nur schwer mehr her.
Die Installation von Solarzellen etc.pp. gibt hingegen nur geringe Reichweitengewinne.
Eine weitere Methode die versucht wurde, war es Pressluftmotoren zu verbauen. Diese Motoren sind oftmals aus Spielzeugen bekannt und das Prinzip ist auch schon ziemlich alt. Auch hier stellt es ein großes Problem dar, größere Reichweiten zu realisieren. Klar, Pressluft kann man nur bis zu einem gewissen Druck sicher in einem PKW Lagern. Auch hier kamen selten Reichweiten von mehr als 100 km zusammen.
Das Problem ist in diesem Fall aber nicht das Gewicht, sondern die Menge an Kraftstoff. Eine Alternative stellt dagegen die Verwendung verflüssigter Gase dar. Das Volumen von tiefkalten verflüssigten Gase ist deutlich geringer als von verdichteter Luft. Die Risiken des Betriebes sind vergleichsweise gering, da verflüssigte Luft schlagartig verdampfen täte. Probleme treten aber aufgrund des Sauerstoffes auf, der in flüssiger Form sehr aggressiv ist. Aus diesem Grund entwickelte die Firma N-Gine einen Motor der nicht mit flüssiger Luft betrieben wird, sondern mit verflüssigtem Stickstoff. Dieser kann verhältnismäßig einfach gelagert werden, große Risiken bestehen im Grunde nicht (Es ist halt kalt ... aber das wäre es dann auch).
Im Grunde verwendet die Firma N-Gine einen abgewandelten Kreiskolbenmotor und spritzt in diesen Flüssigen Stickstoff ein. Durch das Verdampfen des Stickstoffs im Motorraum kommt es zu einer Volumenzunahme und damit zur Rotation des Motors. Diese Rotation kann als Antriebskraft abgenommen werden. Und aus dem Auspuff kommt quasi kalte Luft.
Der Vorteil : Es wird Stickstoff aus der Atmosphäre entnommen, und wieder an sie abgegeben. Ganz ohne Energieeinsatz geht es jedoch auch nicht, da die Verflüssigung des Stickstoffs nicht ganz trivial ist.
Erste Testfahrzeuge die mit dieser Kombination ausgestattet waren, leisteten bis zu 60 kW aus einem Motor der in der Radnabe montierbar ist. Der Vorteil hier nämlich, es ist kein Getriebe nötig, da der Motor über sein gesamtes Drehzahlband angeblich ein stationäres Drehmoment abgibt.
Nachteil : Bei einer Fahrt um 100 km/h steigt der Verbrauch auf ca. 100 Liter Stickstoff an. Im innerstädtischen Betrieb sind aber Reichweiten von ca. 250 km möglich, womit man immerhin schon mal eine Verdopplung der Reichweite erreicht hätte.
Jedoch müssen wir uns noch keine Illusionen machen, die Kosten für ca. 100 km sind derzeit ca. 15-20 Euro. Damit ist dieser Motor im Realbetrieb noch nicht (?) konkurenzfähig. Aber für spezielle Lösungen und Nischen wird sich dort sicher eine Verwendung finden.
Was denkt Ihr über so eine Idee ?!
MFG Kester
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11 Antworten
Irgendwie halte ich nix davon. Wer Stickstoff tiefkalt lagern kann, kann es auch mit Wasserstoff. Und dann ist man bei der Brennstoffzelle.
Ausserdem sehe ich ein Problem: wie heizen die den Stickstoff im "Kolben" auf? Ich fürchte massive Wirkungsgradeinbußen durch Wärmetransportprobleme.
Grüsse, GaryK
Hört sich nach einer Chance für eine Hybridlösung an. In Verbindung mit einem Verbrennungsmotor kann man sich die Arbeit teilen. Wobei man sich fragen sollte ob der Mehraufwand nicht besser in einen sparsameren Verbrenner investiert werden sollte, sofern machbar.
Ein alleingiger Stickstoffantrieb scheint eine Nischenlösung zu sein. Immerhin brauchbar für Kurzstreckenfahrzeuge für Boten, Post....etc. Evtl. auch noch Busse.
Ich habe aber mal eine Frage zur Lagerung.
Flüssiger Stickdoff kann doch eigentlich drucklos gelagert werden, oder ?
Allerdings haben wir dann ca. -200°C.
Welchen Druck braucht man denn für eine Verflüssigung bei Umgebungstemperatur ?
Oder ist das ein Denkfehler von mir, das der Stickstoff auch nur bei der Temperatur flüssig bleibt ?
Die Kälte entsteht ja eigentlich erst beim Verdampfen.
Der Nutzungsgrad hängt dann aber auch wieder von der Umgebungstemperatur ab. Wenn ich flüssigen Stickstoff verdampfe, gibt es sicher Unterschiede ob ich das bei -20°C oder +30°C tue, oder ?
Sobald du die kritische temperatur eines Gases überschritten hast, ist es aus mit der Verflüssigung.
Bei Stickstoff ist der kritische Punkt bei 126 Kelvin und 34 Bar.
Grüsse, GaryK
Ich finde auch, dass sich die Idee interessant anhoert.
Das koennte ich mir als Hybridvariante vorstellen, bei der die Bremsenergie durch Kompression von Stickstoff gespeichert wird, anstatt durch Stromerzeugung wie beim Prius. Dann koennte man ein geschlossenen Kreislauf des Stickstoffes aufbauen. So nach dem alten Kuehlschrankprinzip. Dann brauch man den Stickstoff nicht immer extrahieren.
Die Abwaerme des Motors koennte so auch noch genutzt werden fuer die Vergasung des Stickstoffes. Das gibt dann nochmal nen Kick.
Die durch die Kompression entstehende Waerme kann einfach per "Kuehler" an die Umwelt abgegeben werden.
Damit waere dieser Hybride sogar fortschrittlicher als die Elektro-Hybriden, da die Abwaerme noch zusaetzlich mehr oder weniger genutzt wird.
Werde mal mit meinem Patentanwalt reden :-) *schnack*
Moin,
Also flüssiger Stickstoff wird bei atmosphärischem Druck in sogenannten Dewarn gelagert. Deshalb ist die Sache z.B. deutlich einfacher als bei flüssigem Wasserstoff, der ja nun sowohl tiefkalt, als auch unter Druck stehen muss.
Im Prinzip ist der Trick daran ja NICHT der Motor (sowas gibt es ja mit Pressluft schon), sondern das man das Volumen durch die Verflüssigung klein hält, ohne jetzt eine Druckbombe im Kofferraum zu haben.
Ich hatte es gelesen ... fand es interessant. Als Patentlösung taugt das allemale noch nicht. Aber die Firma N-Gine hat z.B. an eine Verwendung in Karts oder in Golf-Caddies nachgedacht. Nischen wo diese Motoren sicher interessante Lösungen darstellen.
MFG Kester
@Autogas
Dein Kreisprozess funktioniert nicht. Du kannst einmal erwärmten Stickstoff (also bei normalen Temperaturen) nicht mehr durchAnwendung von Druck verflüssigen. Denkbar wäre lediglich ein druckluftbetriebener Motor, der beim Bremsen als Kompressor in umgekehrter Richtung arbeitet. Das wars leider auch schon.
Grüsse, GaryK
Sicher keine schlechte Idee. Ich frage mich aber auch, wie man diesen Motor bei längerem Betrieb warm halten will. Stickstoff hat zwar eine geringe Wärmekapazität, aber bei -196 Grad ist halt irgendwann auch mal der Motor zu kalt, um den Stickstoff weiter mit nutzbarer Geschwindigkeit verdampfen zu lassen. Für ein Kart geht das bestimmt prima, aber für ein Auto?
Ausserdem weiß der erfahrene Chemiker, dass selbst große transportable Stickstofftanks (500 l) innerhalb von höchstens ca. 5 Tagen ihren Inhalt nicht mehr kalt halten können. Die Dinger sollte man nicht mit stationären Lagertanks vergleichen. Also, alle paar Tage nachtanken ist Pflicht, auch wenn man gar nicht fährt.
triplett
Zitat:
@Rotherbach schrieb am 18. August 2004 um 11:03:31 Uhr:
Moin,
Lange Zeit wurde daran geforscht, wie man sogenannte Zero-Emission Fahrzeuge bauen kann.
Reine E-Fahrzeuge sind mit dem derzeitigen Stand der Technik nicht sonderlich verbreitet. Ihre Nachteile Reichweiten von unter 100 km, sofern man noch etwas Nutzraum im Fahrzeug haben möchte. Das Volumen und das Gewicht der Akkus geben derzeit nur schwer mehr her.
Die Installation von Solarzellen etc.pp. gibt hingegen nur geringe Reichweitengewinne.
Eine weitere Methode die versucht wurde, war es Pressluftmotoren zu verbauen. Diese Motoren sind oftmals aus Spielzeugen bekannt und das Prinzip ist auch schon ziemlich alt. Auch hier stellt es ein großes Problem dar, größere Reichweiten zu realisieren. Klar, Pressluft kann man nur bis zu einem gewissen Druck sicher in einem PKW Lagern. Auch hier kamen selten Reichweiten von mehr als 100 km zusammen.
Das Problem ist in diesem Fall aber nicht das Gewicht, sondern die Menge an Kraftstoff. Eine Alternative stellt dagegen die Verwendung verflüssigter Gase dar. Das Volumen von tiefkalten verflüssigten Gase ist deutlich geringer als von verdichteter Luft. Die Risiken des Betriebes sind vergleichsweise gering, da verflüssigte Luft schlagartig verdampfen täte. Probleme treten aber aufgrund des Sauerstoffes auf, der in flüssiger Form sehr aggressiv ist. Aus diesem Grund entwickelte die Firma N-Gine einen Motor der nicht mit flüssiger Luft betrieben wird, sondern mit verflüssigtem Stickstoff. Dieser kann verhältnismäßig einfach gelagert werden, große Risiken bestehen im Grunde nicht (Es ist halt kalt ... aber das wäre es dann auch).
Im Grunde verwendet die Firma N-Gine einen abgewandelten Kreiskolbenmotor und spritzt in diesen Flüssigen Stickstoff ein. Durch das Verdampfen des Stickstoffs im Motorraum kommt es zu einer Volumenzunahme und damit zur Rotation des Motors. Diese Rotation kann als Antriebskraft abgenommen werden. Und aus dem Auspuff kommt quasi kalte Luft.
Der Vorteil : Es wird Stickstoff aus der Atmosphäre entnommen, und wieder an sie abgegeben. Ganz ohne Energieeinsatz geht es jedoch auch nicht, da die Verflüssigung des Stickstoffs nicht ganz trivial ist.
Erste Testfahrzeuge die mit dieser Kombination ausgestattet waren, leisteten bis zu 60 kW aus einem Motor der in der Radnabe montierbar ist. Der Vorteil hier nämlich, es ist kein Getriebe nötig, da der Motor über sein gesamtes Drehzahlband angeblich ein stationäres Drehmoment abgibt.
Nachteil : Bei einer Fahrt um 100 km/h steigt der Verbrauch auf ca. 100 Liter Stickstoff an. Im innerstädtischen Betrieb sind aber Reichweiten von ca. 250 km möglich, womit man immerhin schon mal eine Verdopplung der Reichweite erreicht hätte.
Jedoch müssen wir uns noch keine Illusionen machen, die Kosten für ca. 100 km sind derzeit ca. 15-20 Euro. Damit ist dieser Motor im Realbetrieb noch nicht (?) konkurenzfähig. Aber für spezielle Lösungen und Nischen wird sich dort sicher eine Verwendung finden.
Was denkt Ihr über so eine Idee ?!
MFG Kester
Schon bei "normalen" druckluftmotoren dachte ich an eine alternative zu e-antrieben, mit stickstoff hört sich das noch sehr viel effizienter an. Bevor man also gleich an autos denkt, wie wäre es einen solchen antrieb für ein fahrrad zu entwickeln?
Zitat:
@GaryK schrieb am 19. August 2004 um 10:52:45 Uhr:
Irgendwie halte ich nix davon. Wer Stickstoff tiefkalt lagern kann, kann es auch mit Wasserstoff. Und dann ist man bei der Brennstoffzelle.
Ausserdem sehe ich ein Problem: wie heizen die den Stickstoff im "Kolben" auf? Ich fürchte massive Wirkungsgradeinbußen durch Wärmetransportprobleme.
Grüsse, GaryK
@Garyk
... das verstehe ich nicht.
Wozu den Stickstoff aufheizen? In welchem "Kolben"?
der "Stevie"
EDIT: Es gibt ja schon Kraftmaschinen, wie z.B. den Sterlingmotor oder auch "Luftmotoren", die mit Pressluft betrieben werden. Von daher .....
2004 zum Leben erweckt, Gratulation. Problem ist, wenn du tiefkalten Stickstoff hast - wie soll der Volumenarbeit verrichten?