Eberspächer: Wärme im Abgasstrang zurückgewinnen

Mini-Dampfkraftwerk im Fahrzeug: Dampferzeuger für den Clausius-Rankine-Prozess, der die Restwärme im Abgasstrang in mechanische/elektrische Energie umwandelt.

Auf der IAA stellt der Esslinger Automobilzulieferer Eberspächer Forschungsprojekte zur Wärmerückgewinnung aus dem Abgasstrang vor. Überschüssige Wärme aus dem Abgasstrang könnte künftig in elektrische oder mechanische Energie verwandelt werden. Oder zum Vorwärmen des Katalysators.

Was heute Zukunftsmusik ist, könnte in vier bis sieben Jahren Realität werden: Eberspächer erforscht drei Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus dem Abgasstrang. Variante eins ist ein Latentwärmespeicher, der den Katalysator in Sekundenschnelle auf Betriebstemperatur bringt. Dadurch entfallen die herkömmlichen motorischen Maßnahmen zur Aufheizung des Kats. Der CO2-Ausstoß sinkt um etwa 1 g/km. Größter Vorteil ist, dass die Kohlenmonoxid- und Kohlenwasserstoff-Emissionen beim Kaltstart um 95 Prozent zurückgehen. Davon könnten insbesondere Fahrzeuge mit Hybridantrieb oder Range Extender profitieren, die häufig zwischen Verbrennungs- und Elektromodus wechseln und daher vermehrte Kaltstartphasen haben. Vom Grundprinzip lässt sich der Latentwärmespeicher mit einem Taschenofen vergleichen: Die Restwärme aus dem Abgasstrang wird in einem „phase change material“ gespeichert und bei Bedarf an den Katalysator abgegeben.

Wärme in Strom verwandeln

Andere Ansätze, die Eberspächer mit namhaften Partnern aus der
Automobilindustrie verfolgt, dienen der Energierückgewinnung. So verwandelt
zum Beispiel der thermoelektrische Generator die Restwärme aus dem
Abgastrakt in Strom, der in der Batterie gespeichert und universell verwendet
werden kann. Dabei kommen spezielle Halbleitermaterialien zum Einsatz, die
den Temperaturunterschied zwischen dem heißen Abgas und der kühleren
Umgebungsluft zur Stromerzeugung nutzen. Die Entwickler rechnen mit einer
Energieausbeute von etwa 350 bis 400 Watt und infolgedessen mit einer
CO2-Reduktion von rund 5 g/km.

Mini-Dampfkraftwerk im Fahrzeug

Gut doppelt so viel CO2-Einsparung verspricht der technisch deutlich aufwändigere Clausius-Rankine-Prozess. Mithilfe der Restwärme im Abgastrakt wird Wasser zu Wasserdampf erhitzt, der ein Turbinenrad antreibt. Die dabei entstehende Energie lässt sich entweder mechanisch oder zur Stromerzeugung nutzen. So könnte in Zukunft die Lichtmaschine entlastet oder sogar ersetzt werden. Die mögliche Stromerzeugung bei einem Pkw liegt bei 800 bis 1100 Watt, was einer CO2-Ersparnis von circa 10 g/km entspricht.