AMT.nl - Komt de turbine-auto toch nog?

Komt de turbine-auto toch nog?

donderdag 27 augustus 2009

Toen de straalmotor voor vliegtuigen nog nieuw was dacht men kort na de tweede Wereldoorlog dat ook auto’s konden profiteren van de straalturbine. Een jaar of vijftien van proberen met allerhande proefmodellen leverde echter niets bruikbaars op. Nu komen uit de VS en Israël berichten dat micro-straalturbines goed toepasbaar zijn in auto’s, als het tenminste hybrides zijn. Dus toch auto’s met straalmotor?

Een straalturbine is veel eenvoudiger van opbouw dan een conventionele automotor, en bereikt een hoger rendement dan een benzine- of dieselaggregaat. Hij is ook nog multi-fuelgeschikt, je kunt er allerlei vloeibare brandstofsoorten mee verstoken. In een continue en daardoor redelijk schone verbranding.
Voorwaarde is wel dat de turbine op een hoog en vrij constant toerental draait. Wisselende belasting kan een turbine slecht aan, hij kan niet vlot afremmen en versnellen. Dat past slecht bij een auto, daar heeft men nooit een afdoende oplossing voor gevonden.

Range extender
Maar nu komen plug-in hybrides in de mode, zoals de met spanning verwachte Chevrolet Volt. Dat verandert de zaak. Er zou liefst elektrisch gereden moeten worden, alleen zijn er geen accu’s in zicht die dat echt lang volhouden. Vandaar de plug-in hybride met ‘range extender’, een generator aan boord voor als de accu’s het niet meer redden.
Die generator draait niet vanzelf, daar moet een motortje aan. Geen groot motortje, zodat het brandstofverbruik mooi laag blijft. Mede doordat het motortje constant kan draaien op zijn gunstigste toerental. Ah, constant toerental, dát heeft een turbine graag!

Twee proefmodellen
Zowel het Amerikaanse Capstone als het Israëlische ETV Motors zijn daarin gedoken. Beide hebben een plug-in hybride-demovoertuig met door een microturbine aangedreven generator. Waarbij Capstone wel de eer moet delen met de Britse racewagenbouwer Langford Performance Engineering, die een Capstone-turbine in een Ford S-Max sleutelde. ETV Motors bouwde zelf een Toyota Prius om.
Beide proefkonijnen kregen Li-ion-accu’s aangemeten, waarbij ETV Motors zich mede richt op de ontwikkeling van dit accutype. Ze werken aan accucellen die 4,7 in plaats van de gebruikelijke 3,2 volt leveren, en meer energie kunnen opslaan. Daarop zou de verbouwde Prius 60 tot 80 km kunnen rijden, voordat de generator moet aanslaan.
Over de Li-ion-accu’s van de Ford ‘Whisper Eco-logic’ S-Max is niets bekend, behalve dat ze ook 60 km rijden op een acculading zouden bieden. Daarbij geeft Langford Engineering een gemeten verbruiksgemiddelde op van 1:34. Zonder te melden of dat is als de generator continu loopt, of over 100 km als eerst de accu’s worden leeggereden en dan de generator het overneemt.

Nog in vroeg stadium
Hoe realistisch is nu zo’n auto met een per straalturbine aangedreven generator? Langford wist een Capstone C30-microturbine, generator, elektromotor en accu’s zodanig in een Ford S-Max te bouwen dat de normale binnenruimte onaangetast blijft. De Capstone C30 is een productiemodel, goed voor 30 kW.
Er zijn ook grotere versies, van 65 of 200 kW. Capstone richt met zijn microturbines vooral op energieopwekking. Langford zou de plug-in hybride-aandrijvingen voor auto’s met deze microturbines willen gaan maken, als ze met het ‘Whisper’-prototype genoeg belangstelling kunnen wekken.
ETV Motors is nog bezig met de ontwikkeling van eigen microturbines. Die krijgen als bijzonderheid dat ze niet één maar twee bedrijfspunten hebben waar ze optimaal draaien. Vandaar ook twee vermogensopgaven. Het P1-prototype zou 12 en 45 kW gaan leveren, maar is pas volgend jaar klaar. Een productiemodel zou uiteindelijk goed voor 20 en 60 kW moeten zijn. Maar wanneer dat, en nieuwe 4,7 V Li-ion-accu’s klaar zijn blijft nog in nevelen gehuld.

Is een microturbine zuiniger?
Aardig is dat ETV Motors iets zegt over het rendement van hun geplande turbines. Voor de P1 zou dat liggen rond 38%, niet beter dan een diesel haalt. In een uitontwikkelde productieversie zou het 45 tot 50% moeten worden, da’s wel een aardig stukje zuiniger dan een diesel.
In opbouw is een microturbine erg simpel. Zoiets als een turbo met een verbrandingskamer er omheen. Koeling of een smeercircuit komt er niet aan te pas. Probleem is alleen dat erg hete, energierijke uitlaatgassen ontstaan. Die warmte moet op een of andere manier nuttig gebruikt worden, om aan beter rendement dan een diesel te komen.

Peter Fokker (Redactie Auto & Motor TECHNIEK)

Video: De Britse racewagenbouwer Langford Performance Engineering bouwde een Ford S-Max plug-in hybride met een Capstone-turbine als range extender.

Video: Het Israëlische ETV Motors deed net zoiets met een Toyota Prius.