Hallo pm!
1000K verbrennungstemperatur, 500K abgastemperatur.
–> idealer wirkungsgrad (carnot…) = (1000-500)/1000 =
0,5.
soweit ok.
Da lässt sich nichts gegen sagen. Will heißen, dass eine Wärmekraftmaschine, die also mechanische Energie=Arbeit über den Umweg über Volumenarbeit aus der chemischen Energie gewinnt, diese Begranzung hat. Es gibt zwar andere Kreisprozesse für Otto- und Dieselmotoren, Dampfmaschinen und -turbinen etc., aber der Carnot-Prozess (und wenn ich es richtig verstanden habe) auch der Stirling-Prozess zeigen das theoretische Optimum auf. Kann man verstehen, muss man aber nicht.
Es gibt aber auch andere Möglichkeite, chemische in mechanische Energie umzuwandeln:
Eine benutze ich gerade, Muskeln. Die arbeiten ziemlich effektiv, verglichen mit manch anderen biologischen Prozessen. Im 2stelligen %satz allemal, aber genaues weiß ich nicht. Jedenfalls brauche ich keine 2 Liter Pflanzenöl auf 100 km, wie manches Mofa an Benzin. Andererseits ist der Wirkungsgrad der Muskeln nicht unbedingt ein Maßstab, denn Lebewesen sind nie optimal an die Umwelt angepasst, nur evtll. besser als die ausgestorbenen Kollegen.
Daneben gibt es noch Brennstoffzellen, die zumindest in der Theorie weit höhere Wirkungsgrade haben. Erfordern aber wirksame Katalysatoren und/oder recht exotische Reaktionsbedingungen. Anmerkung: Elektrische Mechanische Energie wird großtechnisch mit Wirkungsgraden > 90 % umgewandelt.
gibt es so etwas wie einen „technischen idealen wirkungsgrad“,
der berücksichtigt, dass die umgebungstemperatur bei
300K liegt?
Nicht, dass ich wüsste. Wozu sollte der gut sein?
Aber es gibt ja den alten Wirkungsgrad von Heizungen, der darauf beruhte, dass Wasserdampf unkondensiert aus’m Schornstein geblasen wird. Von DAHER gibt es Heizungen mit Wirkungsgraden > 100 %.
irgendwie hab ich schwierigkeiten damit dass man es der
maschine ankreidet, den temperaturbereich von 0K bis zur
umgebungstemperatur nicht zu nutzen, also 500K zu verschenken.
Och, die armen Maschinen! Nee, im Ernst, wenn eine Maschine ihre Abgase mit 500 K (immerhin 227 °C) in die Umgebung ablässt, ist das ihre Schuld. Naja, zum Teil. Die Differenz zur Umgebungstemperatur muss man ihr ankreiden, den Rest bis 0 K den Naturgesetzen. Man kann ja mit 227 °C noch eine Dampfmaschine/turbine betreiben, und mit deren Abwärme noch einen Niedrigtemperatur-Stirling.
Wenn also eine Maschine nur so und so viel nutzt, ist das eine Frage des Aufwands, und darum geht es ja, Kosten und Nutzen in Relation zu bringen.
das würde dann so aussehen:
umgebungstemperatur 300K, 1000K verbrennungstemperatur, 500K
abgastemperatur.
–> „technischer idealer wirkungsgrad“ = (700-200) / 700 =
ca. 0,7.
hier werden nur noch 200K verschenkt, also die Spanne zwischen
500K und 300 K
Wenn ich diese Überlegungen richtig verstehe, ziehst du die Differenz zwischen 0 und 300 K gleich von den 1000 K ab, so als Handycap (das gibst’s bei Golfspielern), 30 % in deinem Beispiel.
Das ist nicht nur unfair gegenüber Prozessen, die sachma bei 2000 K abbeiten (und dass die Temperaturen im Brennraum eines Schiffsdiesels unter 727 °C bleiben, bezweifle ich), sondern auch gegebenüber den zuvor genannten Alternativen.
fällt jemandem hierzu etwas ein?
War das genug? Wenn nicht, kommen Beispiele ins Spiel, die zuvor schon angedeutet wurden. Du kannst z.B. aus Gas sachma erst Strom erzeugen und dann die Abwärme ins Fernwärmenetz einspeisen. So ergeben sich Werte > 100 %. Heißt Kraft-Wärme-Kopplung. Ist allemal effektiver, als 2mal Gas zu verbrennen, zur Stromerzeugung, wobei die Wärme in Kühltürmen entweicht, und zuhause, wo du die mögliche mechanische=elektrische Energie nicht nutzt, weil oder ökologisch unbedenkliche und vor Allem billlige Strom aus der Steckdose kommt.
Ach ja, außerdem sind auch wirtschaftliche (und wohl auch technische) Aspekte zu berücksichtigen. Moderne Schiffsdiesel haben inzwischen wohl die 50 % überschritten, Gas-Dampf-Kombikraftwerke dürften > 55 % liegen. Und die, die die Dinger gebaut haben, dürften wohl einiges davon verstehen. Jetzt mal ohne die Abwärmenutzung verstanden.
Und auch bislang wenig genutzte, aber sehr effektive Möglichkeiten, z.B. mit einem Motor eine Wärmepumpe zu betreiben, und dem vorgewärmten Wasser mit der Abwärme des Motors den letzten Schub zu geben, wärmetechnisch…
Es macht also insgesamt wenig Sinn, einem bestimmten Vefahren einen Bonus zu geben, weil’s halt physikalisch nicht besser geht. MIt demselben Recht könntest du auch Solarzellen und Windrädern, die ich bislang völlig vergessen habe, einen bestimmten Faktor verpassen.
Echte Werte, ohne Einschränkung, erleichtern die Diskussion. Zoelomat
