TRIOBRID – TRi-bIOmasse-hyBRID

Plattformfahrzeug zur Nutzung als fahrendes BHKW – Block-Heiz-Kraft- und Fahrwerk (BHKFW)

Mit einem PKW Strom erzeugen? Warum nicht?!
Vieles spricht dafür:

Plugin-Hybrid-Fahrzeuge verfügen über einen Verbrennungsmotor sowie einen Elektro-Motor/Generator. Damit kann Strom erzeugt werden – zur Speicherung in der Batterie oder in das Stromnetz. Die hohe Effizienz eines BHKWs und die zukünftige Nutzung von e-Fuels oder biogenen Kraftstoffen (z.B. Bio-Erdgas oder Bio-Ethanol aus Reststoffen) erlauben damit eine weitere erneuerbare Energieversorgung Strom und Nutzwärme.
PKWs sind nur ca. 300 h im Jahr im Fahrbetrieb. Ein Jahr hat 8760 h.
Zum Vergleich: Ein BHKW ist typischerweise 5000 h pro Jahr im Betrieb.
In einem Flottenverbund kann so auch eine beträchtliche Energiemenge an Strom erzeugt werden mit dem sonst ungenutzten Investitionsgut „Fahrzeug“.
Erste Vorversuche mit dem TOYOTA Prius Plugin-Hybrid haben eine elektrische Leistung von 3 kW im Standgas bei einem elektrischen Wirkungsgrad von über 25% ergeben.
Zum Vergleich: Ein Mikro-BHKW erzeugt 1 kW elektrisch, mit einem Wirkungsgrad von etwa 20% (z.B. Senertec Dachs Stirling).
Eine weiter gehende Sektorkopplung zum zeitweisen Leistungsausgleich in den Sektoren Strom, Wärme sowie Langzeitspeicherung von Energie, wie z.B. in Form von Biomasse sind Schlüsseltechnologien für die anstehenden Klimawandel-Anpassungen.

Folgende Arbeiten sind mit Unterstützung der N-ERGIE AG Nürnberg und weiteren Unternehmen in der Region geplant:

Umbau des Fahrzeuges zum Auskoppeln der Wärme aus dem Kühlkreislauf und aus dem Abgas-Strang. Hier erlaubt das Know-How und die Kompetenz der Fa. Mobilmacherei GmbH, Nürnberg eine sehr erfolgversprechende Zusammenarbeit. Die Mobilmacherei ist u.a. darauf spezialisiert Fahrzeuge umzurüsten und zu elektrifizieren.
https://www.mobilmacherei.de/
Entwickeln von geeigneten Geschäftsmodellen zur Nutzung dieser Technologie
Voranbringen der Technologie und der Standards zu bidirektionalen Ladesäulen: Strom zurück ins Netz speisen – aus der Batterie oder aus der Onboard-Stromerzeugung!
Technische Entwicklung der speziellen Anforderungen wie beispielsweise der Motorwartung.

Abbildung 1: Plattformfahrzeug für Nutzung diverser biogener oder CO₂-armer Kraftstoffe in Verbindung mit Plugin-Elektrohybrid-Antrieb

Zielsetzung

Ziel dieses Vorhabens ist es, ein Plattformfahrzeug zur Verfügung zu stellen, das es erlaubt verschiedenste alternative Kraftstoffe neben regenerativem Strom zu nutzen und in realen Fahrzyklen detaillierte Informationen auszulesen und für weitere Forschungsaktivitäten zu verwenden:
Mit einem aufwendigen OBD-Schnittstellen-Datenerfassungsgerät sollen detaillierte technische Daten bei möglichst wiederkehrenden realen Fahrstrecken ermittelt werden, die dann mit Fahrsimulationen verglichen werden um zu neuen Erkenntnissen zu gelangen.
Mit den gewonnen Erkenntnissen sollen letztendlich die ökologisch sinnvollsten und überhaupt aussichtsreichsten Hybrid-Antriebskonzepte ermittelt werden und dabei neue Technologien für die Mobilität entwickelt werden.

Nutzung diverser Kraftstoffe in Elektrohybrid-Fahrzeugen

Neben den Veränderungen in der Energiewirtschaft, geprägt durch eine Liberalisierung des Strommarktes, dem Abschalten großer zentraler Kraftwerke (Nuklear, Braunkohle), der vermehrt dezentralen Erzeugung des Stroms durch Erneuerbare Energien (Photovoltaik, Windkraft, Biomasse), liegen große Veränderungen im Mobilitätssektor an.

Die Veränderungen im Mobilitäts-Sektor sind getrieben durch umweltrelevante Themen:

CO₂ Reduktion durch höhere Fahrzeugeffizienz und Übergang zu regenerativ betriebenen Fahrzeugen
zunehmend höhere Umweltbelastung durch vermehrte Tertiär-Ölförderung zur Gewinnung fossiler Kraftstoffe (Ölsand, Fracking)
Sektor-Kopplung Energiewirtschaft und Mobilitätssektor durch zunehmende Nutzung und Speicherung von Überschuss-Strom
Vermeidung lokal relevanter Emissionen wie Feinstaub und NO_x

Die beschriebenen Veränderungen können absehbar nicht vollständig durch Nutzung von Elektromobilität im Individualverkehr erreicht werden. Die alternative Nutzung von Wasserstoff aus Überschussstrom unterliegt einem geringen Wirkungsgrad und hohen Infrastruktur-Kosten.

Als Alternative bieten sich leistungsfähige Plugin-Elektrohybridfahrzeuge unter Nutzung alternativer Kraftstoffe an. Durch das Plugin-Elektrohybridkonzept wird eine hohe Effizienz durch Nutzung regenerativen Stroms für die überwiegenden Kurzstreckenfahrten und das Rückspeisen der Bremsleistung in die Batterie (Rekuperieren) erreicht.
Mit diesem Konzept wären nach wie vor herkömmliche fossile Kraftstoffe (E10 und Diesel) notwendig. Durch zusätzliche Tank-Systeme (CNG-Tank, LPG-Tank, Flexfuel-Nachrüstung) eröffnen sich aber zahlreiche Antriebsvarianten, die hinsichtlich eines nachhaltigeren Individualverkehrs überprüft werden sollen.

Stand des Projekts (Juni 2018)

Nach einer Planungs- und Beschaffungsphase konnte nun nun das Fahrzeug an der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf am Campus Triesdorf finanziert aus Drittmitteln beschafft und am 21.06.2018 in Dienst gestellt werden.
In möglichst wiederkehrenden Fahrstrecken werden ab sofort Fahrstrecken erfasst und technisch ausgewertet.

Neuigkeiten zum TRIOBRID

Projektleitung

Prof. Dr.-Ing.Norbert Huber (Koordination)
Tel.: +49 (0) 9826 654-253
norbert.huber[at]hswt.de

Projektdauer

01.06.2018 – 31.05.2021

Projektpartner und Sponsoren

– HEIZOMAT Gerätebau- Energiesysteme GmbH, Gunzenhausen
– N-ERGIE Aktiengesellschaft, Nürnberg
– APROVIS Energy-Systems, Weidenbach