Dargestellt wird das Potenzial und die Grenzen der thermischen Rekuperation für mobile Arbeitsmaschinen. Dabei wird zum einen die AGR und zum anderen das Abgas vor der Abgasnachbehandlung als Wärmequelle genutzt. Die Entnahme von thermischer Abgasenergie erfolgt geregelt. Die Kondensation erfolgt mit Hilfe des Motorkühlwassers. Der durch die Wärmetauscher erhöhte Abgasgegendruck und die Kühlmehrleistung sind in der Studie berücksichtigt. Das energetisch simulierte Modell einer realen Schlepperanwendung trifft die veröffentlichten Zyklusdaten der DLG sehr genau, wodurch die durchgeführte Gesamtsystemsimulation als sehr gut validiert angesehen werden kann. Der Vergleich der Arbeitszyklen mit und ohne Rankine-Maschine macht die Potenziale dieser Technologie deutlich. Wird die Maschinenleistung konstant gehalten, kann hei dieser Anwendung eine Einsparung im Kraftstoffverbrauch von 2 bis 5 % erreicht werden. Wird die Rankine-Leistung zur Steigerung der Maschinengesamtleistung verwendet, ist das Potential durch Synergieeffekte deutlich größer. Der Einsatz einer Wärmeenergierückgewinnung lohnt sich also besonders, wenn die Verbrennungskraftmaschine im volllastnahen Bereich betrieben wird. Für mobile Anwendungen sind vor allem die Systemkosten und der notwendige Bauraum wichtig. In Bezug auf den Bauraum wird es zukünftig darum gehen, das Rankine-System genau auf die Anwendungen auszulegen. Hierbei spielen nicht nur die Wärmetauscher eine entscheidende Rolle, sondern auch die Expansionsmaschine. Die Wärmeenergierekuperation bietet bei Anwendungen mit einem durchschnittlich hohen Lastanteil gute Optimierungspotenziale in Bezug auf Kraftstoffverbrauch bzw. CO2-Emission und die Gesamtmaschinenleistung.
Potenziale und Grenzen thermischer Energierekuperation in mobilen Arbeitsmaschinen
2013
12 Seiten, 8 Bilder, 3 Quellen
Conference paper
German
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