Bewertung von Ansätzen zur Integration einer Wärmeenergierückgewinnung in einen Traktor

Von:

Tobias Töpfer

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Die Steigerung der Energieeffizienz gehört zu den übergeordneten Entwicklungszielen des 21. Jahrhunderts. Der Traktor ist die universelle landwirtschaftliche Maschine und wird in der Regel von einem Verbrennungsmotor angetrieben. Um hier die lokalen CO2-Emissionen zu reduzieren, muss der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, ist die Verwendung einer Wärmeenergierückgewinnung. In der vorgelegten Arbeit wird der Clausius-Rankine-Prozess (CRP) als eine geeignete Möglichkeit zur Wärmeenergierückgewinnung am Traktor ausgewählt. Als Prozessmedium wird Ethanol festgelegt. Da sich die Lastkollektive und die Betriebsbedingungen des Traktors sehr wesentlich von anderen bekannten Anwendungen mit Wärmeenergierückgewinnung unterscheiden, ist die Forschungsfrage explizit auf die Voraussetzungen und die Integrationsmöglichkeiten eines CRP in den Traktor sowie auf deren Bewertung ausgerichtet. Zur Beantwortung der Forschungsfrage wird eine speziell ausgelegte Kombination aus Maschinenmessungen und Simulation verwendet. Damit gelingt es, die Ergebnisformulierung auf einen sehr breiten Untersuchungsraum zu stützen. Als Antwort auf die Forschungsfrage kann formuliert werden, dass die ideale Integrationsmöglichkeit eine Ausnutzung der Wärmequellen Abgas und Abgasrückführung vorsieht. Dies, verbunden mit einem direkt an den Verbrennungsmotor gekoppelten Expander und einer Möglichkeit, den genutzten Abgasmassenstrom bis zu 100 % zu reduzieren, ermöglicht die höchsten Potenziale in Bezug auf die Steigerung der Energieeffizienz des Traktors. Die zusätzliche Belastung des Kühlsystems kann als neuralgische Stelle beim Betrieb des CRP festgestellt werden.