DE102018001050A1 - Technisches System zur gekoppelten Wärme- und Stromerzeugung mit Hilfe von einem Thermoelement und katalytischer oder offener Verbrennung - Google Patents

Technisches System zur gekoppelten Wärme- und Stromerzeugung mit Hilfe von einem Thermoelement und katalytischer oder offener Verbrennung Download PDF

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    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein technisches System zur gekoppelten Wärme- und Stromerzeugung in einem Kraftfahrzeug. Die Stromerzeugung basiert auf die Nutzung von einem Thermoelement (Seebeck-Effekt). Für die Wärmeerzeugung kann entweder eine katalytische Verbrennung oder eine offene Verbrennung benutzt werden.
Der Vorteil eines solchen Systems ist die fast 100%-ige Nutzung der Energie des Energieträgers. Dabei ist der Wirkungsgrad des zur Stromerzeugung benutzten Thermoelements zweitrangig, da die nichtbenutzte Wärme für die Heizung benutzt wird.

Description

  • Die Heizung des Fahrgastraums eines KFZs kann mit Hilfe verschiedener Verfahren erreicht werden
    1. 1. Nutzung der Abwärme vom Verbrennungsmotor
    2. 2. Zusätzliche Wärmeerzeugung durch Verbrennung von Kraftstoff
    3. 3. Wärmeerzeugung durch die Nutzung einer Wärmepumpe (bei batteriebetriebenen elektrischen KFZ)
    4. 4. Elektrische Heizung (bei batteriebetriebenen elektrischen KFZ)
  • Bei den batteriebetriebenen elektrischen KFZ entfällt prinzipbedingt die Methode 1 aufgrund des fehlenden Verbrennungsmotors. Die Varianten 3. Und 4. sind mit einer zusätzlichen Belastung für die Batterie verbunden, die sich negativ auf die Reichweite des KFZs auswirkt. Dieser Effekt wird mit fallenden Umgebungstemperaturen zusätzlich verstärkt.
  • Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, dass auf dem Verfahren in P. 2 basiert, und erweitert es um eine zusätzliche Stromgenerierung aus der Wärme. Die Wärmeenergie, die bei der Verbrennung erzeugt wird, wird zum einen für die Heizung vom Fahrgastraum benutzt und zum anderen mit Hilfe von einem Thermoelement in elektrischer Energie umgewandelt ( aus Zeichnungen). Für die Wärmeerzeugung können verschiedene Verfahren benutzt werden, z.B.:
    • • Katalytische Verbrennung
    • • Offene Verbrennung in einer Brennkammer
  • Die Anordnung vom Thermoelement wird so ausgewählt, dass man eine maximale Temperaturdifferenz erreicht. Auf diese Wiese wird die erzeugte elektrische Energie maximiert. Eine Beispielanordnung ist in (aus Zeichnungen) gezeigt - das Thermoelement wird zwischen der Brennkammerwand und dem Wärmetauscher platziert.
  • Die Erfindung bringt folgende Vorteile:
    1. 1. Sehr hoher Wirkungsgrad-Gesamtwirkungsgrad nahe 100%. Dabei ist der Wirkungsgrad der Stromumwandlung zweitrangig, da die nicht umgewandelte Wärmeenergie für die Heizung vom Fahrgastraum verwendet wird.
    2. 2. Sehr niedrige Emissionen - der Brennvorgang kann hinsichtlich Emissionen optimiert werden.
    3. 3. Die Reichweite des batteriebetriebenen KFZ wird bei niedrigen Temperaturen nicht minimiert.
    4. 4. Die Grösse der verwendeten Batterie im batteriebetriebenen KFZ kann reduziert werden, da die gespeicherte Energie ausschliesslich für die Fortbewegung und nicht für Wärmeerzeugung benutzt wird.

Claims (5)

  1. Technisches System zur gekoppelten Wärme- und Stromerzeugung in einem Kraftfahrzeug basierend auf die folgenden physikalischen Effekte: • Wärmeerzeugung - katalytische Verbrennung oder offener Brennvorgang in einer Brennkammer • Stromerzeugung - Thermoelektrischer Effekt (Seebeck-Effekt)
  2. Das System aus Punkt 1 wird dadurch gekennzeichnet, dass es gleichzeitig Wärme und Strom erzeugt.
  3. Das System aus Punkt 1 wird dadurch gekennzeichnet, dass es eine zentrale Steuerung hat, dass die optimale Erzeugung von Wärme bzw. Strom steuert.
  4. Das System aus Punkt 1 wird dadurch gekennzeichnet, dass es für die Wärmeerzeugung unterschiedliche Brennstoffe verwenden kann, je nach gewähltem Brennvorgang.
  5. Das System aus Punkt 1 wird dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl für eine stationäre als auch für eine mobile Anwendung benutzt werden kann.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1113396A (en) * 1966-02-04 1968-05-15 Int Nickel Ltd Improvements relating to thermo-electric generators
DE102008006705A1 (de) * 2008-01-30 2009-08-06 Robert Bosch Gmbh Energieversorgungseinrichtung
DE102009003737A1 (de) * 2009-04-03 2010-10-07 Webasto Ag Mobiles Heizsystem

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