Die Benzinpreise steigen. Die Treibstoffreserven schwinden. Autohersteller bemühen sich darum, den letzten Tropfen Effizienz aus Verbrennungsmotoren herauszuholen, ignorieren dabei aber die offensichtlichste Verschwendungsquelle. Das spürt man jedes Mal, wenn man von einer Ampel wegfährt. Die vom Auspuff ausströmende Hitze ist reine Energie, die das System verlässt. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass Energie nicht zerstört, sondern nur verändert werden kann. Bei einem Auto wird diese Energie im Abgasstrom größtenteils in nutzlose Wärme umgewandelt.
Was wäre, wenn wir diese Hitze einfangen könnten? Es wieder in Strom umwandeln?
General Motors verfügt über einen Prototyp, der genau dies tun soll. Es werden Formgedächtnislegierungen (SMAs) verwendet. Hierbei handelt es sich um spezielle Materialien, die ihre physikalische Form je nach Temperatur ändern. Im heißen Zustand haben sie eine „heimelige“ Form und im kalten Zustand eine andere Form. Bewegen Sie die Legierung zwischen heißen und kalten Zonen und wechseln Sie zwischen diesen Zuständen. Wissenschaftler wissen seit Jahren, dass SMA-Drähte aus Wärme Energie erzeugen können. Das System von GM ist das erste, das wirklich vielversprechend für Automobilanwendungen ist.
So funktioniert die SMA-Wärmekraftmaschine
Das Konzept ist einfach. Stellen Sie sich drei Riemenscheiben vor, die in einem Dreieck angeordnet sind. Verbinden Sie sie mit einem durchgehenden Band aus SMA-Draht. Platzieren Sie eine Ecke dieses Dreiecks in der Nähe des heißen Auspuffrohrs. Stellen Sie die anderen beiden Ecken an einen kühlen, gut belüfteten Ort.
Der Draht in der heißen Zone zieht sich in seinen kürzeren Ausgangszustand zusammen. Diese Kontraktion zieht den Rest des Bandes. Die Riemenscheiben drehen sich. Durch diese Bewegung wird mehr Draht in die Hitze gezogen. Die rotierenden Riemenscheiben ziehen dann den erhitzten Draht in den kühlen Bereich. It expands there. Der Zyklus geht weiter.
Diese Kreisbewegung treibt einen Generator an. Das Ergebnis ist Strom. Nicht genug, um den Motor anzutreiben, aber genug für das Radio, die Klimaanlage oder Zusatzsteckdosen. Es handelt sich um eine Energiequelle mit niedrigem Pegel. But it is free power.
### Der Weg zur Produktion
Erwarten Sie dies nicht bei Ihrem nächsten Einkauf. GM-Forscher schätzen, dass es zehn Jahre dauern wird, um dies vom Prototyp zur praktischen Anwendung zu bringen. Die Hürden sind erheblich.
Die Vorbereitung des SMA-Kabels ist langsam. Es dauert etwa drei Monate pro Lauf, ihm die Form seines Heimatstaates zu verleihen. Metallermüdung ist ein weiterer Feind. Die Drähte brechen nach mehrmaligem Radfahren. Der aktuelle Prototyp von GM erzeugt nur zwei Watt. Das Team glaubt, dass dies skalierbar ist. Sie sehen Anwendungen, die über Autos hinausgehen. SMAs zur Wärmeenergierückgewinnung werden erst in einigen Jahren allgemein genutzt.
Wir warten immer noch auf den Durchbruch, der Abwärme in eine brauchbare Antriebskomponente verwandelt. Bis dahin entweicht die Abgaswärme. Die Effizienzlücke bleibt bestehen. Die Technologie ist vorhanden. The timeline does not.
