Vor acht Jahren bin ich mit meiner Idee, einen höchsteffizienten Antrieb für Elektro-Autos zur Forschungsabteilung der in Köln ansässigen Ford-Werke gegangen. Ich habe ihnen vorgeschlagen, einen solchen Antrieb zu entwickeln, wie er jetzt offenbar in England (Birmingham) und in China (Nanjing) entwickelt wird.

Mich veranlasste zu dieser Überlegung die Tatsache, dass Turbinen mittlerweile dank fortgeschrittener Keramiktechniken und damit verbundener sehr hohen Verbrennungstemperaturen die höchsten Wirkungsgrade versprechen. Wer den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik kennt weiß, dass nur dann aus der Wärme, die auf ungeordneter Molekularbewegung beruht, Bewegungs- oder elektrische Energie gewonnen wird, wenn eine Temperaturdifferenz genutzt werden kann. Je höher diese Differenz ist, umso höher die Möglichkeit, diese beiden ordentlichen Energien zu gewinnen. Ordentlich insofern, als bei der Bewegungsenergie (nötig für die Mobilität) sich alle Moleküle in eine Richtung begeben, und Elektrizität bzw. elektrischem Strom, bei dem sich Ladungsträger wie Elektroden ebenfalls in eine Richtung bewegen. Der Grad der Unordnung wird von Fachleuten als Entropie bezeichnet.

James Watt hat als erster die Kraft der Wärme in seiner Dampfmaschine ausgenutzt. Sie kam deshalb so spät – erst im 18. Jahrhundert – weil es eine Kunst ist, aus Unordnung Ordnung zu schaffen. Ich habe James Watt postum den Nobelpreis in Physik verliehen, aber auch den Friedensnobelpreis. Die Sklavenarbeit wurde plötzlich teurer als Maschinenarbeit, daher hat er fundamental zum Frieden auf der Welt beigetragen. Das zum Thema Moral der westlich-jüdisch-christlich und islamischen Hemisphäre.

Die Dampfmaschine hatte höchstens einen Wirkungsgrad von 2 bis 5 %, heutige Braunkohlekraftwerke bis zu 45%, Benzinmotoren bis zu 50%, der Diesel erreicht 60% und Turbinen bis zu 70%. Diese schlechten Wirkungsgrade treten immer auf, wenn aus unordentlicher Wärme ordentliche Bewegung oder Strom erzeugt werden soll. Demgegenüber kann die Umwandlung von elektrischer Energie in Bewegungs-Energie oder umgekehrt fast ohne Verluste erfolgen. Beide sind ja ordentliche Energien.

Der folgende Artikel und die dahinter steckenden Forschungen beweisen, dass Elektromobilität nur dann effizient wird, zumindest was den KFZ-Sektor anbelangt, wenn sie kombiniert wird mit Hightech-Verbrennung von regenerativen Kraftstoffen, Erdgas oder Flüssiggas.

Da müssen die Radikalen einige Abstriche machen, aber auf jeden Fall ist es das kleinere Übel und hilft, das Klima genauso zu schützen wie nur noch stur auf regenerative Energien zurückzugreifen. Dies ist weltweit viel schneller umsetzbar und findet mehr Akzeptanz als das Problem radikal anzugehen.

Jean Pütz

Neuer Hybridantrieb liefert Strom für E-Auto – Schnell laufender Generator und innovative Gasturbine laden übliche Batterie während der Fahrt.

Birmingham/Nanjing/Jiangsu – Einen Hybridantrieb der besonderen Art entwickeln

Forscher der University of Birmingham gemeinsam mit Kollegen des Jiangsu Industry Technology Research Institute (JITRI) im chinesischen Nanjing. Er besteht aus einem schnell laufenden Generator, den die chinesischen Wissenschaftler bauen sowie einer neuartigen Gasturbine. Dazu kommt noch die für E-Autos übliche Batterie, die während der Fahrt geladen wird, wenn der Turbogenerator mehr Strom erzeugt als im Augenblick verbraucht wird. Außerdem speichert sie Bremsenergie. Ziel ist es, die Reichweite auf ein akzeptables Maß zu steigern.

Mehr Effizienz, weniger Emission
„Heute eingesetzte Motoren zu Reichweitensteigerung werden alle von konventionellen Verbrennungsmotoren angetrieben“, sagt Kyle Jiang, Direktor am Forschungszentrum für Hochleistungs-Turbomaschinen in Birmingham. „Gasturbinen sind eine überlegene Technologie.“ Die Gasturbine, die in Birmingham entwickelt wird, hat eine höhere thermale Effizienz und weit geringere Emissionen als konventionelle Verbrennungsmotoren. Allein die Emissionen von Stickoxiden seien um 85 Prozent geringer. Der Einsatz von Erdgas statt Benzin oder Diesel reduziere zudem den Ausstoß von CO2.
Die rotierenden Teile der Turbine sind luftgelagert. Das reduziert die Reibung und den Verschleiß praktisch auf null. Die Folge ist ein geringer Gasverbrauch. Der Turbogenerator sei zwar primär für die Reichweitenverlängerung von E-Fahrzeugen gedacht. Er könne aber auch als Kompaktantrieb für unbemannte Autos, Boote, Busse und Lastwagen genutzt werden. Derzeit baut das britisch-chinesische Team eine Demo-Version des neuen Antriebs. Das chinesische Unternehmen Wuxi Yuanchang aus Jiangsu will den Generator gemeinsam mit Forschern des JITRI bauen.

E-Autos konkurrenzfähig machen
„E-Autos haben den Vorteil, dass sie lokal keine Schadstoffe ausstoßen. Aber die begrenzte Reichweite hat ihrem Ansehen in der Bevölkerung geschadet“, sagt Jiang. Man könne zwar zusätzliche Batterien einbauen. Doch das erhöhe das Gewicht und treibe die Kosten. Das Vorhaben wird von Innovate UK, der Innovationsagentur des Vereinigten Königreichs, mit umgerechnet gut 630.000 Euro gefördert. „Wir glauben, dass unsere Entwicklung die Konkurrenzfähigkeit der Automobilindustrie in Großbritannien
verbessert“, so Jiang.