Värmen i avgaserna
blir ångtryck i bilen
Av: Lars Anders Karlberg
Publicerad
30 januari 2008 11:22
33 kommentarer
Senaste av ring 14 januari 2009 03:29
Saabs gamla forskning om ångmotorer i bilar väcks till liv igen. Tekniken har vidareutvecklats av Sigtunaföretaget Ranotor, som tillsammans med Scania och Volvo nu söker statligt bidrag att utveckla ångbilar.
- Jag ser det som ett komplement till dagens förbränningsmotorer, säger Börje Grandin på Volvo Personvagnar till tidningen Miljörapporten.
I ett nytt forskningsprojekt som Energimyndigheten väntas stödja ingår både Volvo Personvagnar, Volvo Lastvagnar och Scania till sammans med forskningsföretaget Ranotor i Sigtuna.
Det är Ranotor som har patenten på tekniken för en ånghybdridmotor, där värmen från bensinmotorns avgaser utnyttjas för att bygga upp ett ångtryck, som driver en ångmotor placerad bakom förbränningsmotorn.
Bakom tekniken står ångteknikveteranen Ove Platell, som i dag är 81 år. Det var han som drev Saabs ångteknikutveckling på 60-talet. När Saab lade ned projektet på 70-talet tog Ove Platell över det hela och startade företaget Ranotor, som han driver tillsammans med sin son Peter Platell.
BC-Hybrid-teknik
Tekniken kallas BC-Hybrid, där BC står för Bottoming Cycle, alltså att
återvinna den energi som annars försvinner ut genom avgasröret.
I det aktuella projektet återförs överskottsvärmen till en ångmotor som fungerar som ett komplement till bilens förbränningsmotor. Genom ångmotorns höga verkningsgrad kan förbränningsmotorn göras mindre kraftfull och mindre bränsleslukande.
I tunga lastbilar väntas bränsleförbrukningen kunna sänkas upp till 20 procent, skriver Miljörapporten.
Kan bli verklighet 2013
Projektet har kommit en bit på väg. Det har rekommenderats för bidrag av
beredningsgruppen inom programrådet för fordonsforskning och ett slutligt
beslut väntas tas av Energimyndigheten i slutet av februari.
Projektet är kostnadsberäknat till 6,9 miljoner kronor, varav Ranotor står för en tredjedel, biltillverkarna för en tredjedel och Energimyndigheten för en tredjedel.
- Går allt som det ska kan tekniken sitta i bilar runt 2013-2015, säger Börje Grandin, chef för förbränningssystemutvecklingen på Volvo Personvagnar, till Miljörapporten.
"Måste minska bensinförbrukningen"
Ranotor drog redan för tio år sedan igång ett projekt tillsammans med de båda
lastbilstillverkarna Scania och Volvo för att visa att tekniken kunde
användas i tunga fordon.
Nu väcker man upp samarbetet igen och denna gången också med personbilstillverkaren Volvo Cars.
- Meningen är att vi ska anpassa prototypen av en ångmotor till en konventionell förbränningsmotor. Bilindustrin är beroende av att det kommer fram lösningar som minskar bränsleförbrukningen, säger Ove Platell till Miljörapporten.
Ny Teknik Jobb
Nyheter/Fordon
Annons
- PA, POM, PEHD, PP, PETP......är alla förkortningar på olika sorters konstruktionsplaster. Används till olika maskindelar.
- Ny kombikylare MMC från KTR.En kombinerad kylare för olja, vatten och luft i samma enhet. Kombikylaren har sitt användningsområde särskilt i applikationer för mobil hydraulik.
- Säkerhetslås för tuffa miljöer.Ett kraftigt och tåligt säkerhets och processlås som uppfyller högsta säkerhetskategorin för lås.
- Avancerad teknologi för professionell fräsning.CNC-Mini-Tools från Datron. Högsta matning och perfekta snittkanter i aluminium och plast.
- Skapa och utforska en komplett produkt digitalt. Autodesk ®Inventor® kan hjälpa dig att skapa och utforska en komplett produkt redan innan något tillverkats.
- Skador på ditt gods?Här finns tekniken som hjälper dig att lösa problemet>>
- Missa inte årets seminarium! För Dig som vill veta mer om Industriell Datakommunikation, välkommen att anmäla dig till vårt kostnadsfria halvdagsseminarium.
- Meister flödesprodukter hos Kübler Svenska AB.Nu kan vi erbjuda ett komplett program flödesvakter, flödesmätare och flödesindikatorer från Meister Stömungstechnik gmbh.
- CANopen styrning av....de flesta labbaggregat med 150W till 6kW uteffekt från Delta Elektronika är numera möjligt från Polyamp.
- KOMPLETT SORTIMENT ULTRALJUDSNIVÅMÄTARE.Nivåmätning med ultraljud, en av tio mätprinciper i vårt sortiment för nivåkontroll av vätskor och fasta material.
- Annonsera »
- Se alla annonser »
- Utbilda dig inom LEAN Production!Kursen lär ut vad Lean innebär och vilka krav detta ställer på styrning och ledning av verksamheten.
- Tekniska högskolan vid Linköpings universitet !Ny utbildning! Civilingenjör i medicinsk teknik.
- Läs mätteknik! Med utbildning i mätteknik får företaget jämnare kvalitet, bättre lönsamhet och nöjdare kunder.
- Skog och träingenjörer får bra jobb !Utbildningen är unik i Sverige just nu med distansmöjligheter och bredden i utbildningen från skog till färdig produkt.
- Utveckla nya produkter !Mekatronik suddar ut gränsen mellan maskin data och elektronik och skapar helt nya produkter.
- NYTT OM BIOGASENS KLIMATNYTTA.Biogas från avfall ger 95% lägre utsläpp av växthusgas jämfört med bensin, visar forskning från LTH.
- Projektledaren i den agila processen. Seminarieserie i 5 delar - Start 29 mars.Behövs förarbete i agila projekt? Kommunicera lättrörliga krav. Kvalitet genom Lean - en projektledares perspektiv, Projektet är slut. Dags att hämta hem effekten, Agila projekt behöver också projektledas - fast på ett annat sätt.
- CAD Utbildning.Kurser i AutoCAD, Inventor, 3ds Max och SolidWorks till förmånliga priser.
- Lär solenergiteknik!Ettårigt magisterprogram i solel, solvärme/pellets m.m. erbjuds av Högskolan Dalarna.
- BiTA – ledande inom ITIL/ITSM/CobiT/MOF/ISO 20000Vi erbjuder kunskaps och kompetensutveckling som verkligen ger nytta och värde för deltagarna.
- ADVETA TeknikutbildningarEl, elektronik, behörighet, BB2,BB1, AB, automation mm, Stockholm, Göteborg, Malmö Distans/lärarledd
- Kundorientera på riktigt !Certifierad process- & verksamhetsutvecklare. Verksamhetsutveckling styrd av kundernas behov. Ny utbildning!
- Lean Produktutveckling 7,5 hpNya kursstarter i vår på Chalmers Industrihögskola. Klicka här för mer information.
- Annonsera »











Kommentarer
Senaste inlagd av ring 14 januari 2009 03:29 Sortera: Senaste överst
Ångtryck
Ja nu kommer till och med Stevensons
ångmaskin till heders.
Så går det när miljötramsarna och
klimathysterikerna får hållas.
Varför inte stenyxor och gåspenna
som en förnuftig kommentar så
sakligt föreslog.
Ångmaskin
För att koka vatten till ånga krävs massor med energi. På sin höjd kan det ge någon procent högre verkningsgrad för bensinmotorn. Ångmaskinens framtid ligger i kärnkraften. En liten urankokare i bilen och koldioxidproblemet är löst.
Bra att det satsas på utveckling.
Att utnytja energi som normalt sett bara förloras är utmärkt. Att det inte komit tidigare beror nog på att enegipriserna varit så låga att det inte lönat sig. Jag litar på att de uppgivna 20% är rimliga. Torgnys inlägg är bara omoget. Man behöver inte vara "klimathyteriker" för att inse att en minskad bränsleförbrukning är bra. Särskilt inte med stigande oljepriser.
Stenåldersteknik?
Jag tycker det låter som ett väldigt intressant projekt. Åtmindstånde i tungalastbilar och fartyg. Jag tror inte att iden är ekonomisk i personbilar. Dom som tycker att det är "stenålder" med ånga kanske inte vet att atomubåtar, hangarfartyg, kärnkraftverk, kärmekraftverk mm faktiskt är ångmaskindrivna. Jag skulle inte vilja kalla uppräknade maskiner för "stenåldersteknologi".
Enlare är bättre
Varför inte gå över till ångmotor helt och hållet? Då kan man anpassa brännardelen till det bränsle som är billigast för stunden. Man slipper mottryck i motorn som stjäl effekt. Man slipper kanske växellåda helt eftersom ångmotor ger max vridmoment direkt. Man kan enkelt reducera temperaturen på avgaserna genom effektiv värmeväxling. I stället för att ta en högteknologisk lågeffektiv motor, ta en "lågteknologisk" motor som är högeffektiv!
Om Togny Lasu
Togny Lasu är en flitig inläggare och eftersom han aldrig har något argument så försöker han gruppera och sätta nedlåtande etiketter på alla som inte tycker likadant.
Re: Torgny
Vad är de för fel med att minska på förbrukningen. Precis vad har vi för fördel med att pressa ner pengar i fickorna på araber i mellanöstern? Tycker att vi ska sluta importera olja snarast!
BMW
Minns att jag har sett en liknande artikel för ca två år sedan där BMW:s forskningsavdelning visade en "combined cycle" konstruktion. De hade lagt till en extra ångdriven kolv. Ångan genererades i även detta fallet av avgasvärme.
Knappast något genombrott inom bränslebesparing
Det var många kommentarer om hur tokig iden är.
Eftersom Volvo/Scania satsar 1 miljon var så är iden säkerligen inte helt befängd men inte heller något som de tror särskilt mycket på.
För övrigt tror jag inte att det är fråga om vattenånga.
Ångmaskinen
Också kylningen av motorn bör ändras till ånga av någon form.
Vatten är ett dåligt medium då det kräver så mycket energi.
Tänk om vi skulle få verkningsgraden från 24 till 35 %. Det skulle bli lika effektivt som att köra dieseln med bensin. Alltså diesel-ångturbin är det som behövs.
Re: Karl mm.
Nej tvärt om, ånga är inte alls dålgit medium. Vist krävs de mycket energi för att värma upp det, precis som du säger, men de innebär å andra sidan att vattent kan avge mycket energi när de är inne i cylindern, vilket är exakt det man är ute efter.
En kombiturbin (gasturbin-ångturbin-kombination) kan få verkningrader upp til 60%, vilket är mer än dubbelt så mycket som de bästa lastbilsdislar i dagsläget. Morgon dagens hybrid bilar kanske kan få sådana, ända nackdelen är att de tar ca 1 minut att starta dem, men i en hybridbil spelar det ingen roll.
Finns även värmeväxlade gasturbiner (en sådan satt det i ECC, ETC och EBC), dessa har även de mycket hög verknigrad (typ 45-55%). Fördelen mot kombiturbiner är att de reagerar betydligt snabbare (kan nog startas på 10-20sekunder, och har mycket snabbare respons). Nackdelen är att de behöver köras i högre teperaturer och därför blir betydlgit känsligare.
Ångmaskiner är inte alls den gammla 1800-tals fenomenet som många tror. Faktum är att de flesta kärnkraftverk är ångmaskiner och många värmekraftverk är det. De flesta moderna skepp (framföralt militära) drivs väen de av ångturbiner eller kombiturbiner.
Ångurbinens släkting, gasturbinen, är det som driver nästan varenda modernt flygplan framåt
Ångturbiner finns överallt i sammhället, men man måste leta efter dem för att se dem.
Stenålderstekniken
Stenåldern tog inte slut för att det saknades sten. Den upphörde för att det kom bättre alternativ!
En "vanlig" kolvmotor jobbar halva tiden med att vända och jobbar mot sig själv genom att kolvarna tvingas av vevaxeln att vända och gå fram och tillbaka, vilket är i själva verket är en av bensin/diesel motorernas stora problem ända sedan starten 1876!
Raphial Morgado har tillverkat en motor för stora fartyg och lastbilar och en mindre för personbilar. Lastbilsmotorn som är 14 tum x 14 tum stor har ingen vevaxel eller kamaxlar, utan det viktigaste den har en ringcylinder som går i en ring/bana runt motorn, med en volym av hela 850 cubic inches och utför 32 kontrollerade pulserna med insug/inlopp av drivmedel, bensin/biodiesel och tändningen som driver fram de 8 kolvarna till det kontrollerade avgas/utloppet.
Angel Labs News De 32 pulserna styr de 8 kolvar runt, runt i cylinder bana som eftersom knuffar fram varandra i samma riktning! Alla går åt samma håll, det vill säga i fullt samarbete i en enda riktning, med ett resultat av ett enastående kraftigt vridmoment!
Den unika motorn består bara av cirka 50 delar att jämföras med ungefär 3000 delar i en "vanlig" stenåldersmotor! The The MYT™ (Massive Yet Tiny) Engine ger 40 gånger mer kraft än alla vanliga motorer!
Motorn utvecklar hela 850hp =634 Kwh, Vikt ca 150 lbs = 75 kilo denna motor klarar en super tung långtradare på 100 - 180 tons vikt. För en personbil skulle motorn väga 12,5 kilo och bli stor som en 1 liters burk, cirka 100 mm x 100mm, där effekten är otroliga 200 till 500 hp.
Källa: http://hem.passagen.se/globalworld/sok.htm
Värme i avgaserna kan omvandlas med 30 % till nyttigt arbete
Jag heter Peter Platell och jag är en som tror att det inte alls är tokigt att titta djupare på vad en modern ångmotor kan erbjuda. Visst är ångmotorer en gammal teknik men den mesta utvecklingen är en förfining av gamla idéer och tekniker. Elbilar, bränsleceller är också gamla idéer men fångar just nu ett stort intresse då man kan misstänka att nya material etc. kan innebära att gamla tekniker får en renässans. Varför bör man titta djupare på en modern ångmotor. Det finns flera tunga argument tycker jag.
Den har extern förbränning som startar vid omgivningens temperatur vilket innebär att många typer av bränsle kan användas och eldas under förbränningsbetingelser som ger mycket låga avgasemissioner. Den kan använda mycket låga temperaturer jämfört med andra kraftcykler och kan utnyttja förlustvärmen från förbränningsmotorer och bränsleceller och bilda hybrider med mycket hög total verkningsgrad och flexibilitet. Kravet på modesta temperaturer innebär att t.o.m. solenergi kan användas. Med så kallade paraboliska rännor kan ånga genereras betydligt billigare än solel. För att kunna använda solenergi i en bil krävas en motsvarighet till elbilens el-batteri. Inledande forskning har identifierat en konstruktion, en ångbuffert, som inte ska förväxlas med gamla ångmaskiners ångackumulator som kanske kan erbjuda ett korttidsenergilager för motorbromsenergi, solenergi och nattel (plug-in) på samma sätt som el-hybrider. Vidare, en ångmotor har moment och verkningsgradkaraktäristik som är eftersträvansvärt i alla mobila tillämpningar. Moment är mycket högt redan vid varvtalet noll och har ett ökat moment vid minskande varvtal, en så kallad elastisk momentkaraktäristik.
Verkningsgraden är högst vid dellast vilket är den mest signifikanta drifttillståndet för nästan all typ av fordon, inklusive tunga lastbilar. En annan inte helt oväsentlig parameter är kostnaden för ett drivsystem. Det är för tidigt att säga något bestämt om kostnaden för en modern ångmotor men i princip handlar det om en kolvmaskin och två värmeväxlare (ångpanna och luftkylda kondensor). Komponenter som bilindustrin är bekanta med. Att utveckla de kompakta värmeväxlare och den oljefria högvarviga kolvmaskinen kommer med största sannolikhet leda till intressanta spinn-offs för den konventionella förbränningsmotorn, bränsleceller, värmepumpar och kylmaskiner.
Det var någon kommentar om energimängden för att koka vatten, Den var hög ?? Jämfört med vad ?. Hur mycket energi det går åt att koka vatten till ett visst tillstånd är ganska elementärt inom termodynamiken och hur stor del av denna uppoffrade energi som maximalt kan omvandlas till nyttigt arbete i en Rankine –cycle ( ångkraft) är också något som inte bör leda till någon kontrovers. Däremot kan det bli en stor diskussion om hur denna Rankine cycle ska implementeras vilket jag ägnat mig åt en hel del och jag har kommit fram till att jag bör definitivt fortsätta
Människan kommer få lägga ner en hel del i ingenjörstimmar för att ta fram dom produkter som ”miljöhysteriker” kommer att efterfråga och jag tror inte alls det är tokigt att utveckla moderna högpresterande ångmotorer och kommer fortsätta med det. Men om det finns någon som kan övertyga mig om motsatsen tar jag gärna emot den informationen för jag vill inte satsa på något som inte har en potential
BMW har tagit fram en personbil med ångmotorcykel
.
En teknik som många tror att de förstår den.
Förbränningsmotorerna /bensin, diesel,osv,/, har kommit med den lätthanterliga oljan och dess produkter. När oljan försvinner, ja, så får alla förbränningsmotorer som livnärde sig på oljan gå ett svältdöd till mötes. Möjligheterna med ångteknik fanns redan i dennes "ungdom", problemet var att kunskapen, materialen, tålamodet, och några saker till saknades. När bensinmotorn komm med förgasaren och det pålitliga tändsystemet blev valet avgjort för förbränningsmotorens fördel gentemot ångteknik. De som valde bensinen med insikten att slippa en mycket kostsam insvestering för att kunna utveckla ångtekniken fick ej uppleva bensinmotorens tekniska utveckling som var och är och kommer att bli komplicerade, långsamma, och sluka enorma ekonomiska resurser. Ångtekniken har aldrig varit borta ur synfältet, den har bara väntat tålmodigt som "en trogen hustru som vet att maken kommer att tröttna på samtliga billiga äventyr och återkommer med de dyrköpta erfarenheterna, i familjelivet igen". Möjligen existerar någon form av konspiration mellan oljeintresse och bilfabrik, men det blir svårt för bilfabrikerna att bortse från oljeintressets minskade betydelse.
Sterlingmotor
Skulle det inte kunna vara en idé att använda en sterlingmotor (går på värme) istället så slipper man hanteringen av ånga?
Torgny Lasu
Torny, försök se vöärlden lite mer positiv än du gör. Hade inte de du kallar miljötramsarna etc funnits hade försurningen dödat sjöar och skogar i Sverige, DDT/PCD/metylkvicksilver etc utrotat våra rovdjur. Det finns hur myånga miljökatastrofer till men dessa räcker.
Men detta är väl miljökastastrofer som egentligen inte finns enligt dej. Man kan undra vem du är och om du är köpt av diverse industrier och kanske till och med Gwerge Bush.
Det vore önskvärt om du var mer seriös i dina inlägg.
Sterling, yes!
Håller med Hayek sterlingmotorn eldas med vad som & har en mycket kompakt, pålitlig & effektiv utformning. Ånga är nog inte rätt väg att gå om man vill "elda" för energi.
Sterlingmotorn
Är vad jag minns ändå äldre än ångmaskinen 1795..eller?
Har Sterlingmotorn blivit bättre vad gäller effekt/vikt och respons?
Kanske kommer framtidens tunga fordon ha någon form av motor som laddar ström eller komprimerar gas, vid ett i effektivitetssammanhang gynsammt varvtal.
Av kommentarer under lutar jag åt någonform av gasturbin, men de måste bli billigare...
Chrysler hade en usel GT personbil, mosteravgasrör, noll respons och 500C varma avgaser..Det blev bara en prototyp, men den var rolig att se, tror det var på Harolds bilmuseum i Reno..
Inte kan en modern disel med tillhörande ångmaskin konkurera med de 60%verkningsgrad som näms under..
Förluster slulle ändå kunna resultera i 40% av den kemiska energin till framdrift..
Eller resonerar jag som en kratta?
re: Hayek och N.Roheda...ang. Stirlingmotor!
Det är sant att en Stirlingmotor har en betydligt högre verkningsgrad än ångturbincykeln, men den kräver att värme tillförs på en hög temperaturnivå. För att kunna använda sig av en stirlingmotor i anslutning till en dieselmotor krävs det därmed att man förvärmer luften in till dieselmotorn, för att erhålla tillräckligt hög temperatur på avgaserna som värmer stirlingmotorn!
Men det är inte önskvärt att förvärma luften till en dieselmotor! Tvärtom, så vill man oftast ha en så kall luft in i motorn som möjligt, eftersom en kallare luft tar mindre plats! Man ökar helt enkelt motorns fyllnadsgrad, och därmed dess effekt och vridmoment! En annan fördel med "kallare" inloppsluft är att dieselmotorns kväveoxidbildniing reduceras högst betydligt samt att den termiska belastningen av själva motorn minskas! Det är därför alla större dieselmotorer numera har en såkallad laddluftskylare!
Sammantaget innebär det att herrarna Plattels idéer om att istället använda sig av en ångcykel (Bottoming Cycles) är mera lämpligt! Man får helt enkelt ut mera energi från det i sammanhanget ganska kalla avgaserna! Speciellt dieselavgaser kan ha en temperatur på omkring endast 550 grader Celsius efter turbon. En ytterligare stor fördel som Plattel har med sin ångmotor jämfört med en stirlingmotor, är att de också förutom avgasenergin kan utvinna delar av den stora energimängd som finns i motorns kylvätska! Denna vätsketemperatur är alldeles för låg för att kunna ge något värdefullt bidrag till en stirlingcykel!
Så det är bara att önska herrarna Plattel ett stort lycka till med sitt projekt tillsammans med bilindustrin! Vi borde alla vara tacksamma för att det finns människor som "brinner" för att jobba med idéer som minskar miljöbelastningen i samhället! / Mvh Lasse
Stirlingmotorer & ångmaskiner
Den första anändningsbara ångmaskinen tillverkades redan 1761, de hade redan sedan tidigare funnits en lång rad expimentela ångmaskiner faktiskt ända tebax till 1600-talets början. 1811 byggdes den första övertrycks ångmaskinen.
Sterlingmotorn uppfanns (enlgit historieboken) 1816, dvs efter att övertrycksångmaskiner fanns komersielt tillgängliga. Först 1845 fanns de sterlingmotorer som hade tillräckligt hög effekt för komersiela aplikationer.
Stirlingmotorer funkar aldeles utmärkt vid ganska långa teperaturdiffernaser. Redan ett par enstaka grader räcker bra, men notera att verkingraden är direkt propetionel mot teperaturskilnaden. Om teperaturskilnaden är 300\300grader blir verknigraden föjdaktligen maxmimalt teoretiskt 50%.
Responstiden på stirlin motorer kritiseras ofta. Hur snabbt motorn reagerar beror främst på massan i kolven. Teoretiskt sett kan responsen vara lika snabb som cyklen, men mer realistiskt är den runt 2-5sekunder. Detta jämfört med en Otto/diselmotor som ligger på en bråkdel sekund (förutsatt att varvtalet är korekt).
Med FES (svänghjul) kombinerat med CVT (steglös växelåda) hade de idag inte varit någon svårighet att bygga en bil med en stirlingmotor, även utan hybrid drift. Stirlingmotorer fugnerar bra med hybriddrift.
Teoretiskt sett skulle man kunna koppla en stirlingmotor direkt på avgasröret (före katalysator och ljudämpare) och få en ganska hög verkningrad. Detta skulle dock inte ge någon som helst poäng eftersom effekten på sterlingmotorn troligen skulle överstiga effekten i otto/disel-motorn och man därför då i stället i praktiken skulle få en sterlingdriven bil, kan man lika gärna kasta ut motorn och ersätta den endast med en sterlingmotor.
Fördelen med ångdrift är att man kan spara ångan en kortare period (ett par minuter) för att utnytja den precis när man behöver den.
Personligen är jag lite skeptisk till iden, att volvo lägger några miljoner på att undersöka att de fungerar behöver inte betyda att de faktiskt tänker använda det.
Kan noteras att även om en stirlingmotor kan eldas med fast bränsle är de inte specielt praktiskt eftersom de då blir mycket svårt att få respons i motorn. Detta till skilnad från en ångmaskin där man helt enkelt mellanlagrar energin, på de sättet är faktiskt en ångmaskin överlägsen en stirlingmotor
Ång- och compoundmaskiner
Någon nämnde att ångmaskiner är den vanligaste kraftkällan i moderna fartyg, detta är givetvis helt felaktigt. Faktum att ångdrift bara används av ett fåtal krigsfartyg vilka antingen drivs med kärnreaktorer eller panna. De fartyg som drivs med panna har vanligen ganska många år på nacken och sällan högre verkningsgrad än 40% (jämförbar med kraftverk av ångtyp). När det gäller moderna fartyg så används nästan uteslutande dieselmotorer där de största erbjuder verkningsgrader kring 50%. Detta kan givetvis ökas ytterligare men det beror på vad kunderna är beredda att betala. Militära fartyg och snabbgående fartyg brukar utnyttja gasturbiner av enkelströmstyp vilka erbjuder en verkningsgrad mellan ungefär 30-42% beroende på storlek. Detta kan jämföras med lastbilsdieselns verkningsgrad på strax under 45% och ottomotorns på ca 35%. Den gasturbin med återvinning av avgasvärmen som testades av Volvo erbjöd en verkningsgrad på strax över 30%, inte bättre än en bensinmotor alltså. Även den gasturbin som Chrysler byggde använde värmeenergin hos avgaserna för att värma upp luften innan brännkammarna. Tyvärr lider gasturbiner av relativ låg verkningsgrad och vid dellast så är verkningsgraden helt hopplöst dålig. Fördelen är att de ger renare avgaser pga konstant förbränning. Stirling motorer har en teoretiskt sett mycket god verkningsgrad vilken i praktiken begränsas av vilken temperaturdifferans man kan köra med. Då stirlingmotorer är dyra, stora och tunga för en given effekt samt har väldigt dålig respons så är de inte ett alternativ för framdrivning av fordon. Att bygga compoundmotorer har man gjort länge, redan Rudolf Diesel byggde en compound version av dieselmotorn men det visade sig att detta reducerade verkningsgraden snarare än ökade den och detta är faktist ett problem med compoundmotorer än idag. Ett annat problem är kostnader, vikt och storlek på installationen. Större dieselmotorer vilka sitter i fartyg är ibland compoundmotorer där man utnyttjar en värmeväxlare för avgaserna till att koka upp vatten vilket sedan driver en ångturbin. Detta ökar verkningsgraden hos en av dessa dieselmotorer från ungefär 50 till 55%. Problemet är att konstruera en applikation som fungerar även i personbilsmotorer vilka drivs med kraftigt varierande varvtal och last till skillnad från fartygsmotorerna vilka kan gå med konstant last och varval i flera dygn. Hos fartyg så har man dessutom god tillgång till kylning, något som kan vara ett problem hos bilar. På lastbilsmotorer har man i varje fall haft en del framgång med turbocompound vilket är en förhållandevis enkel och lätt konstruktion. Tyvärr så fungerar inte turbocompound vid låg last; då den stjäl snarare än ger effekt. Av den anledningen används inte turbocompound på ex. distributionsbilar eller personbilar. Som sagt, det finns en hel del hinder i vägen för ett fungerande compoundsystem för en bils förbränningsmotor.
Trodde jag hade en lite aning men mmm
Gick en kurs i ångmaskinteknik till motorman på sjöbefälskolan,... typ 74.. inte mycket jag minns..
Frågor:
I kommande hybridbilar, tycks det mig vara vettigt med el drift och ett litet laddaggregat.
Då spelar inte resposntid någon roll.
Däremot vikt, verkningsgrad och pris.
Fartygsdislar är väl t.o.m. entaktare, förbränningsrum över och under kolven, ledad stake. Då motorn ska gå på ett och samma varvtal blir ekonomin lite bättre.
Att skala ner en fartygsdisel och byta dess energirika haevy fuel mot disel, borde kanske gå, (inser tätningsproblem) vidare en ångturbin som tog hand om avgaserna (jobbigt slutet system).. allt kanske i storleksklass 15-20 KW och en målsättning om verkningsgrad 45-50%
Massproducerad i 10miljoner agregat.
Helt korkad tanke??
Ja troligen finns enklare metoder..
Världen skulle behöva ett litet elagregat i denna storlek, gärna med olika bränslealternativ.
Re: Johan
De stämmer som du säger att ångturbiner är ganska ovanliga i nybyggda civila fartyg, men de finns faktiskt en hel del kvar i komersieldrift som fortfarande har det.
När jag titta på dinna verkingrads siffor tyckte jag de lät väldigt orealitiska.
Vad de gäller lastbilsdislars verknignrad på 45% är de teoretiskt möjligt, i bänk, med bestämd last. Fast de är inte så verkligheten ser ut i en lastbil, desamma gäller för 35% siffra för en Ottomotor. Monterad i en bil med normal trasmition hamnar sifforna snararepå 35% respektive 20%
Att fartygs didslar är så pass mycket effektivare beror på att de är av tvåtakt typ (vilket ej ska förväxlas med 2-takt otto motor). Exakt varför de inte finns 2-takt lastbils/personbils dislar vet jag inte, troligen har de att göra med att de är svårt att få dem att fungera billigt i små format.
Stora gasturbinmotorer ligger verknignraden på omkring 35-40%, rekordet ligger på 46% (enligt wikipedia).
Att ångturbin motorer skulle ha lägre verkninggrad stämmer däremot inte. En ångturbin kan ha verkningrad på långt över 50%, ångturbinerna i våra kärnkraftverk ligger på runt 40% av den enkla anledningen att man vill köra dem på lägre teperatur av säkerhetsskäl. Stora avikelser förekommer dock.
Att avgasåtervining skulle ha lägre verkningrad stämmer heller inte. Gasturbiner med värmeåterving har nått 60% verkningsgrad.
Kombinerade Ång-gasturbiner kan ha verkningrad långt över det.
Att civila fartyg har övergett ång och gasturbiner i hög grad, beror inte på att de skulle ha sämre verkningsgrad, utan snarare på att man med fartygsdislar får ett varvtal som är kompatibelt med generatorer vilket gör att man helt eliminerar mekaniska växellådor vilket gör hela konstruktionen betydlgit robustare.
Gemensamt för alla typer av motorer med hög verkningrad (ång/gas-turbin, 2takt disel, sterlingmotor) är att de dels behöver vara stora för att få hög verkingrad och dels har väldigt svårt att variera effekt, två saker som fungera mycket dålgit i en bil.
Gunnar: De skulle kanske gå att göra en ång/gasturbin kombination med den effekten och verkingraden. Även en värmeväxlad gasturbin funkar bra (var precis så Volvo ECC fungerade). När volvo ECC testades visade sig dock att turbinen slets mycket fort och servicekostanderna blev mycket höga, detta berode främst på vibrationer i låg frekvens som kom från sjäva fordonet och inte turbinen i sig. Effekten på turbinen i volvo ECC var 40kw respektive 100kw i volvo ECT och ECB
Även en sterlingmotor går troligen (den blir dock ganska stor).
http://en.wikipedia.org/wiki/Steam_turbine
http://en.wikipedia.org/wiki/Six_stroke_engine
http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine
http://en.wikipedia.org/wiki/Diesel_engine
Volvo ECC
Eftersom ganska många föreslår lösningar, vilka visserligen är väldigt bra i teorin, men inte fungerar så bra i verkligheten. Så kan jag berätta att Volvo testade väldigt många av de lösningarna när de utvecklade konceptbilen Volvo ECC 1992.
Volvo ECC är i praktiken en Volvo 850 med hela motorn och transmitionen ursliten.
Elmotorn
Där växelådan sitter på den vanliga bilen satt där en kraftfull AC motor på ca 70kw. Elmotorn styrdes av en mekanisk växelriktare, denna slets ut.
Batterierna
Under bilen satt 350kw NiCd batterier som på grund av den aerdynamiska utförandet räckte därför hela 14mil (under ideala förhållande). Dessa batterier klara desutom inte att levera så mycket effekt så för att nå max effekt var turbinen tvungen att vara påslagen. Dessa batterier var dock ganska dyra, och slets ut mycket snabbt.
Förbränignsmotor
Förbräningsmotorn i ECC var en värmeåtervinnande radialturbin motor som ursprungligen var gord för fast montage. Denna hade mycket hög effekt (40kw) trots att den var mycket liten, detta spara närma 100kg vad en vanlig motor och växelåda skulle väga, vilket i sig är anledningen att ECC bara vägde 200kg mer än en vanlig 850. Denna motor visade sig dock slitas ut mycket fortare än vad man räknat med.
Som jag beskriev så hade alla 3 huvudkomponenterna i volvo ECC samma problem, de slets ut MYCKET snabbt, vi pratar om 2-3 år så var bilen helt oanvändbar.
Växelriktare finns i dag i elektronisk form, dessa slits överhuvudtaget inte och de problemet är därför löst idag.
Li-FeP batterier kommer att finnast tillgängliga på markanden under 2008-2009 och de kommer högst troligen att lösa problemet med att batterierna slits.
Materialvetenskapen har gått framåt sedan 1992 och de är möjlgit att de idag skulle gå att tillverka en gasturbin som faktiskt fugnerade väl.
http://www.lacar.com/lenfrank/volvoecc.htm
Och kärnkraftverken då?
Nu väntar vi bara på att kärkraftverkens överskottsvärme kommer till användning. 60% av energin försvinner där. Ringhals kunde värma upp hela Göteborg, och Forsmark Uppsala och delar av Stockholm. Där försvinner nämligen 50 Twh varje år, eller 40% av Sveriges hela elförbrukning!
Re: Åke
Ja nu har ju precis lagen som hindrar de blivigt bortplockad. Problemet här är att kärnkraftverken inte blivigt optimerad för att producera fjärvärme. Att bygga om de befintliga kärnkraftverken blir nog en dyr historia, de skulle desutom minska verknignraden från ca 40% till omkring 35-38%.
När vi bygger nya kärnkratverk i sverige bör de absolut vara inkopplade till våra fjärvärmenät.
BMW
BMW har redan utvecklat liknande system med ångmaskiner som drivs av avgaserna från en förbränningsmotor.
http://www.nyteknik.se/nyheter/it_telekom/allmant/article38463.ece
Sv
De data om verkningsgraden jag nämnde är realistiska då de härstammar från olika motortillverkares datablad, egna mätningar eller annan litteratur i området (inte från Wikipedia). Givetvis är det den maximala verkningraden som uppgetts men det är den också i de exempel du tagit upp. Att verkningsgraden sjunker på dellast är givet, sedan drabbas vissa motortyper hårdare än andra. Lastbilsdieseln är ganska effektiv även på dellast och i lastbilar så brukar man generellt sett inte bruka så låga laster som man gör i ex. personbilar. Men det är ju klart, står man mycket på tomgång så tappar man ju rejält när det gäller verkningsgrad.
Verkningraden för en modern ottomotor i landsvägsfart (typ Saab 9-3) ligger strax över 25%, går att nå verkningsgrader uppåt 30% genom ändrade styrparametrar men då går motorn inte igenom avgaskraven. Verkningsgraden 60% för en kombinerad cykel ång-gasturbin är även det en maximal verkningsgrad, och då snackar vi inte om några småturbiner utan enorma turbiner för stationär drift (ex. GE H System). Inget man stoppar ned under huven på en bil. Rekordet för en enkel gasturbin på 46% (om detta stämmer, har ej själv kollat upp detta) är även det en ganska stor maskin, småturbiner konsumerar i regel mer bränsle än ottomotorer men ger som belöning ett betydligt bättre effekt/vikt förhållande. Gasturbiner lider också av en hemskt dålig verkningsgrad på dellast då motorns tryckförhållande (och därmed expansionsförhållande) såväl som turbininloppstemperaturen sjunker vid dellast. De faktorer som är avgörande för en gasturbins verkningsgrad.
Ångturbiner har en verkningsgrad på ungefär 35-40% om man inkluderar hela kedjan med pannan och enbart utgår ifrån axeleffekt. Ångturbiner bör dock köras med varvtal/last de är konstruerade för om man vill nå god verkningsgrad, så bruk i fordon är i regel olämpligt. Att man kan nå högre verkningsgrad om man kör turbinerna utanför gränserna är inte speciellt underligt, vi kan göra detsamma med dieselmotorer om vi skulle önska. Inga problem att komma upp i verkningsgrader över 45% med en lastbilsdiesel om man skiter i allt vad livslängd och avgaskrav heter. När det gäller svenska kärnkraftverk så brukar de turbinerna få ut lite drygt en tredjedel av reaktorns termiska effekt, "runt 40%" är alltså snarare dryga 33% än 40%.
Stora fartygsmotorer är vanligen längdspolade tvåtaktare med separat spolpump, ofta med enhetspumpsystem för insprutningen. Sådana motorer har tidigare använts i lastbilar, lok mm, Detroit Diesel tillverkade mycket sådana motorer tidigare, och deras spolpumpar blev som bekant mycket populära i amerikanska trimkretsar men det är en annan historia.
Att just dieselmotorer används nästan helt uteslutande i moderna lastfartyg beror helt på deras goda ekonomi. De konsumerar lite av ett billigt bränsle, ja mindre än vad en ångturbin skulle göra och de är förhållandevis billiga jämfört med ex. kombinationsturbiner. De kan även köras med varierande last och varvtal utan att tappa stort när det gäller verkningsgrad. I lastfartyg så kör man ofta direktdrift till en propeller med fast geometri medans andra fartyg använder dieselmotorer via generatorer och elmotorer och/eller propellrar med variabel geometri. Detta beror på hur fartyget ska användas.
Att använda avgasenergin för att öka en motors verkningsgrad har som jag nämnde tidigare inte alltid positiv verkan. Om vi tar en lastbilsdiesel med turbocompound som exempel så är samma motor utan turbocompound effektivare vid låg last.
Volvo ECC hade en turbin från Volvo Aero (United Turbines), motorn var försedd med rekuperator och verkningsgraden var drygt 30%.
Re: Sv
De data om verkningsgraden jag nämnde är realistiska då de härstammar från olika motortillverkares datablad, egna mätningar eller annan litteratur i området (inte från Wikipedia). Givetvis är det den maximala verkningraden som uppgetts men det är den också i de exempel du tagit upp. Att verkningsgraden sjunker på dellast är givet, sedan drabbas vissa motortyper hårdare än andra. Lastbilsdieseln är ganska effektiv även på dellast och i lastbilar så brukar man generellt sett inte bruka så låga laster som man gör i ex. personbilar. Men det är ju klart, står man mycket på tomgång så tappar man ju rejält när det gäller verkningsgrad.
Verkningraden för en modern ottomotor i landsvägsfart (typ Saab 9-3) ligger strax över 25%, går att nå verkningsgrader uppåt 30% genom ändrade styrparametrar men då går motorn inte igenom avgaskraven. Verkningsgraden 60% för en kombinerad cykel ång-gasturbin är även det en maximal verkningsgrad, och då snackar vi inte om några småturbiner utan enorma turbiner för stationär drift (ex. GE H System). Inget man stoppar ned under huven på en bil. Rekordet för en enkel gasturbin på 46% (om detta stämmer, har ej själv kollat upp detta) är även det en ganska stor maskin, småturbiner konsumerar i regel mer bränsle än ottomotorer men ger som belöning ett betydligt bättre effekt/vikt förhållande. Gasturbiner lider också av en hemskt dålig verkningsgrad på dellast då motorns tryckförhållande (och därmed expansionsförhållande) såväl som turbininloppstemperaturen sjunker vid dellast. De faktorer som är avgörande för en gasturbins verkningsgrad.
Ångturbiner har en verkningsgrad på ungefär 35-40% om man inkluderar hela kedjan med pannan och enbart utgår ifrån axeleffekt. Ångturbiner bör dock köras med varvtal/last de är konstruerade för om man vill nå god verkningsgrad, så bruk i fordon är i regel olämpligt. Att man kan nå högre verkningsgrad om man kör turbinerna utanför gränserna är inte speciellt underligt, vi kan göra detsamma med dieselmotorer om vi skulle önska. Inga problem att komma upp i verkningsgrader över 45% med en lastbilsdiesel om man skiter i allt vad livslängd och avgaskrav heter. När det gäller svenska kärnkraftverk så brukar de turbinerna få ut lite drygt en tredjedel av reaktorns termiska effekt, "runt 40%" är alltså snarare dryga 33% än 40%.
Stora fartygsmotorer är vanligen längdspolade tvåtaktare med separat spolpump, ofta med enhetspumpsystem för insprutningen. Sådana motorer har tidigare använts i lastbilar, lok mm, Detroit Diesel tillverkade mycket sådana motorer tidigare, och deras spolpumpar blev som bekant mycket populära i amerikanska trimkretsar men det är en annan historia.
Att just dieselmotorer används nästan helt uteslutande i moderna lastfartyg beror helt på deras goda ekonomi. De konsumerar lite av ett billigt bränsle, ja mindre än vad en ångturbin skulle göra och de är förhållandevis billiga jämfört med ex. kombinationsturbiner. De kan även köras med varierande last och varvtal utan att tappa stort när det gäller verkningsgrad. I lastfartyg så kör man ofta direktdrift till en propeller med fast geometri medans andra fartyg använder dieselmotorer via generatorer och elmotorer och/eller propellrar med variabel geometri. Detta beror på hur fartyget ska användas.
Att använda avgasenergin för att öka en motors verkningsgrad har som jag nämnde tidigare inte alltid positiv verkan. Om vi tar en lastbilsdiesel med turbocompound som exempel så är samma motor utan turbocompound effektivare vid låg last.
Volvo ECC hade en turbin från Volvo Aero (tidigare United Turbines), motorn var försedd med rekuperator och verkningsgraden var drygt 30%.
Mycket intressant även för fritidsbåtar ??
Det vore lika intressant att även kunna läsa om att denna teknik även passar för vanliga fritidsbåtar med inombordsmotor, typ V8,V6 etc, som ju förbrukar avsevärt mer bränsle per körsträcka jämfört med personbilar och lastbilar. Vore roligt att få en kommentar kring denna frågeställning som säkerligen många ägare av sådana båtar brottas med.
Svar till Karl
Men snälla lilla du. Hur mycket energi går inte åt när en vanligt bensinbil används? Detta behöver inte ha någonting med miljö att göra för att vara intressant. Det handlar helt enkelt om bra motorer som kan ge dig en häftig bil. Forskningen har visat att tom dieslar kan vara roliga att köra, precis samma sak gäller ångmotorer
Svar till Öcsi.
vi har inte get upp hoppet om ånga vi är ett tem som utväklar en trakor som drivs med pellets och har en uppvärmnings tid på ca 5 minuter men vill man komma ner till 15 secunder får man starta på lpg gas och sedan gå över till pellets den ger 60 hk o 260 nm på alla varvtal från 0- 1700 varv vi har ritat en bilmotor med.