Der Motor ist heiß, der Auspuff glüht beinahe – doch die enorme Hitze, die jedes fahrende Auto produziert, wird bislang nicht als Energiequelle genutzt. Das könnte sich bald ändern. BMW hat ein Heizkraftwerk für Autos entwickelt, das Leistung zum Nulltarif bereitstellt.

Die Idee liegt so nahe, dass man sich fragt, warum nicht schon früher jemand darauf gekommen ist. Nun dürfen die BMW-Entwickler diese Innovation für sich reklamieren, denn im Forschungszentrum der Münchner Autobauer wurde ein neuer Assistenzantrieb entwickelt, der nach dem Prinzip der Dampfmaschine funktioniert und dabei die Abwärme des Verbrennungsmotors nutzt. Auf einem Prüfstand läuft der sogenannte Turbosteamer in Kombination mit einem 1,8-Liter-Vierzylinder-Ottomotor. Messungen ergaben dabei eine Verbrauchsersparnis von rund 15 Prozent oder alternativ einen Leistungszuwachs von rund 13 PS. Zugleich stieg das Drehmoment der Antriebseinheit um etwa 20 Newtonmeter an. Die Energie für den Turbosteamer stammt ausschließlich von der Abwärme der Abgase und des Kühlwassers – es wird also kein zusätzlicher Kraftstoff verbrannt.

AbgaseAuto

MotorDampfkraftwerk

Der Turbosteamer basiert auf zwei Kreisläufen. Der erste und wesentliche ist der “Hochtemperaturkreis”, der die Abgashitze des Benziners als Energiequelle nutzt. Dazu gibt es im Abgasstrang zwei Wärmetauscher, durch die Wasser gepumpt wird, und zwar mit einem Druck von bis zu 40 bar. Selbst bei nur mäßig belastetem Motor erhitzt sich das Wasser in diesem Kreislauf nach BMW-Angaben auf maximal 550 Grad Celsius. Der heiße Dampf strömt in eine Expansionsmaschine, die an die Kurbelwelle gekoppelt ist. Dort wird der unter Hochdruck stehende Dampf in eine Drehbewegung umgewandelt und so zusätzliche Kraft in den Antriebsstrang geleitet.

Der zweite Kreislauf des Turbosteamer-Systems arbeitet mit geringeren Temperaturen, und in diesem Röhrensystem zirkuliert kein Wasser, sondern Ethanol. Erhitzt wird das Ethanol durch die Restwärme aus dem Hochtemperaturkreislauf (150 bis 200 Grad Celsius), durch die Kühlwasserwärme des Motors und durch die Restwärme des Abgaswärmetauschers. So kommt ausreichend Energie zusammen, um das Ethanol auf zirka 150 Grad Celsius aufzuheizen und damit eine zweite Expansionsmaschine anzutreiben, die ebenfalls zur Leistungssteigerung oder zur Verbrauchsersparnis beiträgt.

Serienreife in etwa zehn Jahren angepeilt

BMW hat ausgerechnet, dass dank der neuen Technik der Wirkungsgrad eines Ottomotors um bis zu 15 Prozent steigt. Derzeit läuft der Turbosteamer noch auf dem Prüfstand. Allerdings seien die Bauteile nach Auskunft von BMW-Experten so dimensioniert, dass sie zum Beispiel in einem Modell der 3er-Baureihe untergebracht werden könnten. Mittlerweile forschen und entwickeln die Münchner seit fünf Jahren an dieser Technik, in etwa zehn Jahren, so die Prognose, könnte der Turbosteamer serienreif sein. Bis dahin wollen die Forscher vor allem das Gewicht des Systems von derzeit rund 50 Kilogramm noch deutlich senken. Zudem sollen die Komponenten noch verkleinert und die Effizienz der Expansionsmaschine noch gesteigert werden.

Nach den Vorhersagen der Ingenieure sind dann Verbrauchsreduzierungen von bis zu 15 Prozent realistisch. Im optimalen Fall, bei konstant Tempo 120 etwa, könnten bei einem Wagen mit einem Durchschnittsverbrauch von sieben Litern je 100 Kilometer sogar 1,5 Liter je 100 Kilometer eingespart werden. Das System lasse sich aber auch auf die Nutzung im Stadtverkehr optimieren. “Damit heben wir den scheinbaren Widerspruch zwischen Verbrauchs- und Emissionsreduzierungen einerseits und Fahrleistungen wie auch Agilität andererseits auf”, sagt Burkhard Göschel, Vorstand für Entwicklung und Einkauf bei BMW. Wer hätte gedacht, dass die Kraft-Wärme-Koppelung nicht nur bei Großkraftwerken, sondern eines Tages wohl auch bei Autos zum Einsatz kommt.