Strom aus dem Auspuff

Spritspar-Ideen von BMW

Mit seinen Start-Stopp-Systemen hatte BMW noch vor kurzem die richtige Antwort zur richtigen Zeit. Wie der Kraftstoffverbrauch in naher Zukunft gedrückt werden soll, ließen die Entwickler jetzt auf einem Innovationstag durchblicken.

Von Martin Woldt

Dass moderne Motoren nur einen Wirkungsgrad von knapp über 30 Prozent haben, ist eigentlich kein Ruhmesblatt der modernen Ingenieurskunst. Bedeutet es doch, dass mehr als zwei Drittel der eingesetzten Energie verloren gehen. Aber diese fast 70 Prozent, die im Motor als Abwärme verheizt werden, lassen sich nicht so einfach bändigen. BMW hat auf seinem jüngsten Innovationstag in München Ideen vorgestellt, wie sich die Verluste in Zukunft dennoch verringern und Verbrennungsmotoren sparsamer machen lassen.

Thermoelektrischer Generator

Dafür taugt beispielsweise ein thermoelektrischer Generator, der im Abgasstrang eingebaut, Strom direkt aus der Abgashitze erzeugen kann. Dabei werden Temperaturdifferenzen in einem Halbleitermaterial ausgenutzt, zwischen denen sich eine Spannung aufbaut. Das Prinzip ist etwa aus der Raumfahrt lange bekannt, blieb im Auto aber bislang nur eine fixe Idee, da die Ausbeute kaum mehr als 200 Watt beträgt.

Durch Fortschritte bei den Werkstoffen der Halbleiter lässt sich der Wert in absehbarer Zeit womöglich verfünffachen, schätzen die Entwickler. Und sind froh darüber, die Verlustenergie gerade dann weiter reduzieren zu können, wenn der Motor besonders viel davon produziert. Bei 130 km/h könnte die zurückgewonnene Energie ausreichen, um zusammen mit dem Start-Stopp-System den Strombedarf eines 5er BMW abzudecken. Der Kraftstoffverbrauch ließe sich auf diese Weise um etwa fünf Prozent absenken. Allerdings aus heutiger Sicht kommt der thermoelektrische Generator wegen des nötigen Bauraums eher für größere Autos in Frage. Mit der Serienreife ist erst in einigen Jahren zu rechnen.

Wenig effektive Energieumwandlung

Thermoelektrischer Generator im Abgasstrang Foto: BMW

Um für das Bordnetz ein Watt elektrische Energie zu erzeugen, muss der Motor zwei Watt mechanische Energie bereitstellen. Um dieses Missverhältnis zu verbessern, plant man bei BMW bereits seit längerem den Einsatz von Solarsystem im Fahrzeugdach. Heutige Photovoltaikmodule sind nach Expertenmeinung unter halbwegs günstigen Bedingungen in der Lage, etwa die Starterbatterie vollständig zu laden. Die dadurch eingesparte Leistung der Lichtmaschine ist nicht unerheblich, beeinflusst das Aufladen doch mit zusätzlichen 0,3 Litern Kraftstoff auf 100 Kilometer den Gesamtverbrauch. Sonnenstrom könnte etwa für das Erwärmen oder Warmhalten von Motorenöl oder Kühlmitteln verwandt werden und so die Kaltstartphase des Motors, die bekanntlich besonders viel Sprit verbraucht und vergleichsweise viel CO2 sowie weitere Schadstoffe erzeugt, verbessern. Die Effekte hängen von der eingefangenen Wärmemenge ab.

Thermoleletrischer Generator Foto: BMW

Beachtliches Potential steckt nach BMW-Erkenntnissen auch in der weiteren Vernetzung der Bordelektronik, einschließlich der Navigationsgeräte. Die Entwickler sehen darin die Möglichkeit, dass künftige Fahrzeuge vorausschauender agieren.

Mit Hilfe der Sensoren, die den Fahrzeugzustand ermitteln, der Kameraerkennung, die über jeweilige Verkehrssituation informiert, Radar, das die Fahrzeugumgebung überwacht und der Navigation, die die jeweilige geografische Situation einordnet, ließe sich beispielsweise ein Überholvorgang vorbereiten. Die Motorsteuerung könnte mit solchen Berechnungen so beeinflusst werden, dass sie die Verbrennung von Magerbetrieb auf ein homogeneres Gemisch umstellt und auch die Öl- und Kühlmitteltemperaturen anpasst. Zusatzaggregate wie die Klimaanlage würden kurzeitig abgekoppelt, der Schaltvorgänge vorbereitet. Auf diese Weise ließen sich die Reibungsverluste des Systems verringern. Das Fahrzeug reagiert deutlich spontaner.

Vor einem Stau würde zudem die Kühlmitteltemperatur automatisch abgesenkt, die Klimaanlage auf den Schrittverkehr eingestellt, bei einem Hybridauto die Speicher aufgefüllt, um die Schleichfahrt im Stau soweit wie möglich elektrisch, also spritsparend zu bewältigen.

Die Kosten für all diese Maßnahmen sollten sich vergleichsweise zu sonstigen Investitionen im Rahmen halten, denn bis auf wenige Ausnahmen bedarf es keiner grundsätzlich neuen Technik. Allerdings erhöht sich der Steueraufwand erheblich. Die entsprechende Software, hieß es bei BMW, sei schon in der Entwicklung.

Keine Beiträge vorhanden