P3: Entwicklung eines thermoakustisch-elektrischen Generators zur Abgaswärmenutzung
Begrenzt durch thermodynamische Gesetzmäßigkeiten wird beim Betrieb von Verbrennungsmotoren ein Großteil der im Treibstoff enthaltenen chemischen Energie nicht in nützliche Antriebsleistung umgesetzt, sondern in Wärme. Etwa die Hälfte dieser Wärme geht dem Prozess in Form des exergiereichen Abgases verloren. Zur Rekuperation der Abgaswärme bieten sich thermoakustische Motoren an, die in Kombination mit einem akustisch-elektrischen Wandler elektrische Leistung für das Bordnetz generieren können. Durch die Entlastung des Fahrzeuggenerators können idealerweise der Treibstoffverbrauch und die CO2-Emissionen gesenkt werden. Im Vergleich zu alternativen Technologien der Wärmerückgewinnung weisen thermoakustische Motoren eine günstige Kombination mehrerer Eigenschaften auf. Mit ihrem simplen Aufbau besitzen sie theoretisch eine hohe Zuverlässigkeit und haben das Potential für eine günstige Serienfertigung. Außerdem erreichen sie einen relativ hohen Wirkungsgrad. Um die Eignung eines thermoakustisch-elektrischen Generators (TAEG) für die Abgaswärmenutzung unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu analysieren, sieht das Vorhaben den Aufbau eines Technologiedemonstrators und dazugehörigen Teststandes vor. Anschließend soll die Leistungsfähigkeit des TAEG in Abhängigkeit von internen Parametern (bspw. Arbeitsdruck) und externen Parametern (bspw. Abgastemperatur) untersucht werden.
Doktorand: Alexander Kruse
Hauptbetreuer: Univ.-Prof. Dr. Martin Tajmar
Nebenbetreuer: Prof. Dr. Dominik Möst