Engineering Center Steyr: Abgaswärmenutzung im Lkw
Das Engineering Center Steyr befasst sich mit der Umwandlung ungenutzter Abgaswärmeenergie in elektrische Energie im Lkw. Mit einem Serieneinsatz von dafür notwendigen thermoelektrischen Generatoren rechnet der Entwicklungsdienstleiser allerdings nicht vor dem Jahr 2020.
Das Prinzip ist simpel, die Umsetzung aber komplex: Thermoelektrische Generatoren (TEG) basieren auf dem sogenannten Seebeck-Effekt und ermöglichen, aus Abgaswärme Strom zu generieren, der sich dann ins Bordnetz einspeisen lässt und die Lichtmaschine entlastet. Mit ihren hohen Laufleistungen und nahezu konstanten Betriebspunkten sind Fernverkehrs-Lkw für diese Technik prädestiniert.
Das ECS beschäftigt sich mit zwei Konzepten von thermoelektrischen Generatoren: Dem Z-Design und dem Plattendesign. Das Z-Design nutzt thermoelektrische Module aus Bismuttellurid (BiTe). Sie sind zwischen Abgasseite und der Kühlmittelseite kraftschlüssig angeordnet. Für den Wärmeübergang sorgen Abgaskanälen aus Stahlblechen mit integrierten Finnen. Im Einströmbereich sind zudem Leitbleche zur möglichst gleichmäßigen Verteilung der Strömung vorgesehen. Aus Stahlblechen sind auch die Kühlwasserkanäle gefertigt, die das Kühlmittel meanderförmig durchströmt.
Das Plattendesign zeichnet sich durch eine kompaktere Bauweise und integrierte Abgas- und Kaltwasserkanäle aus. Dazwischen sitzt das thermoelektrische Material (BiTe). Der Aufbau mit hintereinander angeordneten Platten soll die Herstellung vereinfachen. Zudem ist der thermoelektrische Generator leicht an geänderte Randbedingungen anpassbar. Dafür müssen einzelne Platten nur entweder hinzugefügt oder weggelassen werden.
Beide Systeme hat das ECS auf seinen Motorprüfständen erprobt. Sie befinden sich laut dem Engeneering-Center aktuell noch im Prototypenstadium. Weitere Steigerungen ihres Wirkungsgrades seien zu erwarten. Forschungsbedarf sehen die Entwickler aber noch bezogen auf das Material. So soll es derzeit noch an der notwendigen Standfestigkeit und der entsprechenden Langzeitstabilität der thermoelektrischen Materialien beim Einsatz in Lkw hapern.