På tross av alskens nyvinninger, og på tross av de enorme pengesummene bilprodusentene og andre bruker på forskning, er en tradisjonell forbenningsmotor en lite effektiv konstruksjon. Virkningsgraden, som angir den andelen av energien som tilføres som brukes til det ønskede formålet - altså bevegelse, når vi snakker om en bilmotor - er lav. I aller beste fall har en toppmoderne dieselmotor virkningsgrad på 45 prosent, mens en "perfekt" bensinmotor kan skryte av 35 prosent. Og det er mange motorer som er mye dårligere enn dette.

Forsvinner som varme

I følge termodynamikkens første lov, som vi lærte om på skolen en gang i tiden, kan ikke energi oppstå eller forsvinne, bare gå over i en annen form. Noe av energien i drivstoffet brukes til å gjøre arbeid på omgivelsene - altså skyve på stemplene - litt går bort i lyd og andre vibrasjonsbevegelser, mens det aller meste forsvinner som varme.

Litt varme vil vi jo ha; oljen og andre ting i motoren skal ha en viss temperatur for å fungere optimalt, dessuten er det jo hyggelig om det er noenlunde grei temperatur inni bilen. Men varmeoverskuddet er enormt, og dette "forsvinner" bare ut til omgivelsene. En turbo utnytter noe av overskuddsenergien, og ferske løsninger som å lukke igjen luftinntakene i fronten og å kun kjøre vannpumpa når det er behov, gir også litt mindre sløsing. Likevel er det svært mye energi som blir borte fra eksosrøret, fra oljen og de mange delene i motorrommet, og fra kjølesystemet.

En bil trenger strøm, men å lage strøm i en bil er også ren sløsing. I prosessene med å omdanne den kjemiske energien i drivstoffet til bevegelse, og så omdanne bevegelsene til elektrisk energi, ender halvparten av den opprinnelige energien som varme til omgivelsene. Nå prøver blant andre BMW flere muligheter for å utnytte overskuddsvarmen til strømproduksjon i stedet.

Dampmaskin og NASA

Turbosteamer-forskningsprosjektet har vi omtalt tidligere; her brukes dampmaskinprinsippene for å gi økt motorkraft fra overskuddsvarmen. Varme fra kjølesystemet og eksosanlegget brukes for å lage damp i et lukket rørsystem, og dampen driver en ekspansjonsmotor som igjen er koblet til den vanlige motoren. BMWs testsystem gir økt effekt og dreiemoment, det utnytter 80% av varmeenergien i eksosen, og 15% reduksjon i forbruket. Dette kan bli svært interessant - og moro! - om de får det til å fungere ordentlig i det daglige, til en overkommelig pris.

Den tyske bilprodusenten har også et team som jobber i en annen retning for å utnytte overskuddsvarmen til strømproduksjon. Den amerikanske romfartsorganisasjonen NASA har siden midten av 60-tallet brukt en radioaktivt drevet varmekilde til å lage elektrisitet ved hjelp av termoelektriske halvledere i en slags varmefanger i romferjene sine. Dette kalles Seebeck-effekten, etter en tysk-estisk fysiker som oppdaget dette i 1831.

Kort fortalt er Seebeck-effekten det motsatte av Peltier-effekten, som er det som gjør innsiden av litt påkostede kjølebokser kalde når de får strøm. Ved temperaturforskjell mellom to ulike metaller/halvledere, oppstår det elektrisk spenning mellom disse. BMW henter varme fra eksosen via et væskefylt rørsystem, frakter dette til en varmeveksler i bilen med de forskjellige halvlederne på hver sin side, og resultatet er at det oppstår spenning som videre kan utnyttes i bilen.

Fortsatt noen år til...

I teorien er dette enkelt, men virkningsgraden har til nå vært svært lav. Siden år 2000 har nye termoelektriske materialer doblet virkningsgraden av dette systemet, og BMW vil bidra til at denne progresjonen fortsetter. I dag klarer de tyske ingeniørene å hente ut rundt 200 watt fra et slikt system, men i 2015 håper de materialene er gode nok til at det vil lønne seg å installere dette i katalysatoren på biler - når det er mer effektivt enn dagens dynamosystem. De anser 1000 watt som en milepæl for dette; da vil det gi fem prosent reduksjon i bilens forbruk.

I tillegg jobber BMW med ta inn dette i bilens styringselektronikk, så eksosvarmen kan utnyttes ved kaldstart. De vil også ta i bruk Peltier-effekten - det er bare å tilføre strøm til halvlederne for å sende varmt vann tilbake i systemet - slik at katalysatoren også virker når bilen er kald. For det gjør den jo ikke i dag, med de utslippene det fører til når ekstra drivstoff pøses inn for at motoren skal starte.

Produsenten mener at dette systemet vil utfylle bremseenergigjenvinningssystemet på en perfekt måte; sistnevnte sender strøm til batteriet når man bremser, mens det termoelektriske generatorsystemets fordel kommer med det som er mest moro: å gi gass.

TILBAKE TIL HOVEDARTIKKELEN.

Les hele saken

Trude Susegg, redaksjonssjef

Vi setter stor pris på kommentarer og innspill i debattene våre. Vær forsiktig med personangrep og sjikane og prøv heller å forklare hva du mener og hvorfor. Takk for at du bidrar i debatten!