Noch ist die Technik nicht serienreif. Aber in einigen Jahren könnte die Nutzung der Abgaswärme Autos stärker und sparsamer machen – nach dem Prinzip der guten alten Dampfmaschine.
Von Stefan Grundhoff
Benzinaggregate scheinen wieder auf dem Vormarsch - zumal sich auch technisch bei den Aggregaten einiges tut. VW hat es mit den kleinvolumigen TSI-Motoren vorgemacht, BMW und Mercedes ziehen nach. Turbolader, Kompressoren, strahlgeführte Hochdruckeinspritzungen und variabler Ventiltrieb sind einige der Punkte, mit der die guten alten Benziner wieder auf Vordermann gebracht werden sollen.
Drei Viertel der Energie gehen verloren
Doch derzeit nutzt ein Benzintriebwerk gerade einmal 25 Prozent der im Kraftstoff enthaltenen Energie. «Doch rund drei Viertel der eingesetzten Energie kommen derzeit nicht auf die Straße», so BMW-Entwicklungsexperte Klaus Borgmann. Deshalb arbeitet der Hersteller an einem neuen Konzept, um die Energie aus dem Treibstoff vollständiger auszunutzen. Im Blickpunkt dabei: die Abgaswärme.
In einigen Jahren, so hofft man bei BMW, könnten die Autoabgase frisch gekühlt ihren Weg in die Umwelt finden, während die entzogene Hitze als Energie dem Motor zugute kommt. Ein 1,8 Liter großes Vierzylinderaggregat aus der aktuellen Baureihe wurde bereits aufwändig umgebaut und leistet durch die Nutzung der Abgaswärme nun 10 Kilowatt und 20 Nm Drehmoment mehr als gewöhnlich. Noch wichtiger: der Motor verbrauchte 15 Prozent weniger Kraftstoff. Und das ganze kostet, abgesehen vom technischen Aufwand: nichts.
Fünf bis zehn Jahre vor der Serienreife
Doch wie kann die heiße Luft als Energiequelle genutzt werden? Möglich wird das durch einen so genannten Turbosteamer, der in die Abgasanlage integriert ist. Er funktioniert wie die gute alte Dampfmaschine: In zwei getrennten Kreisläufen wird Flüssigkeit zu Dampf erhitzt, der einen Hilfsmotor antreibt. Primärer Energielieferant ist der Hochtemperaturkreis, der über Wärmetauscher die Abgaswärme des Verbrennungsmotors als Energiequelle nutzt. 80 Prozent der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie können so nochmals sinnvoll genutzt werden.
Der Wasserdampf strömt in eine Expansionsmaschine, die direkt mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist und liefert hier ihren Energiegehalt ab. Die noch verbleibende restliche Wärme schluckt der Kühlkreislauf des Motors, der als zweiter Energielieferant genutzt wird.
Die Unterbringung der zusätzlichen Komponenten zur Energiegewinnung im Auto scheint relativ unproblematisch zu sein: Bei dem getesteten Vierzylindertriebwerk gab es sowohl unter dem Auto als auch im Motorraum genügend Platz für die nötigen Nebenaggregate. In den nächsten fünf bis zehn Jahren soll der Turbosteamer zur Serienreife weiterentwickelt werden. Im Rahmen der Entwicklungen dürften sich die zusätzlich verbauten Teile in puncto Größe und Energieeffizienz nochmals verbessern lassen. «Damit heben wir den scheinbaren Widerspruch zwischen Verbrauchs- und Emissionsreduzierungen einerseits und Fahrleistungen wie auch Agilität andererseits auf», umreißt Professor Dr. Burkhard Göschel, Vorstand für Entwicklung und Einkauf der BMW, den Kerngedanken des Langzeit-Programms.