Leistungsdichte Antrieb

[Gauner]

Ich wollte für ein Projekt mal ganz grob Eure Einschätzung anfragen:
Mit welcher Art Antrieb erreicht man die größte Leistungsdichte?
Elektro? Wenn ja, welcher Art?
Benzinmotoren? Nitromotoren?
Sonstiges?

Was meint Ihr dazu?

[pongi]

Ich tippe mal ganz stark auf Elektromotoren, die zB hier benutzt werden: www.teslamotors.com. Wirkungsgrad: bis zu 95%.

Oder auch die Generatoren in Kraftwerken. Also Drehstrom-Synchronmotoren.

Wenn wir aber schon beim Thema sind, würde mich der Wirkungsgrad einer Magnetschwebebahn auch interessieren, der müsste ja auch ziemlich hoch sein.

MfG

pongi

[Gauner]

Hmm, danke. Mir ging es aber nicht um den Wirkungsgrad, sondern um die Leistungsdichte. Also, die Leistung pro Gewicht.
Ist sicherlich besonders bei Flugmotoren wichtig.

[pongi]

Ah, OK, sorry, hab da anscheinend nicht so gut aufgepasst. In diesem Fall würde ich sagen, dass man keine eindeutige Aussage treffen kann. Bei kleinen Leistungen zB sind sicherlich Brushlessmotoren am besten, ab einer bestimmten Leistung kleine 2-Taktmotoren. Zumindest nach meiner Einschätzung... Kann aber natürlich auch falsch sein :-D

[Gauner]

Danke schonmal für den Tip. Da ich sowieso sehr große Gesamtleistung brauche, würde ich evtl. mehrere Motoren koppeln. Insofern erstmal egal, von welcher Leistung wir reden. Hauptsache hohe Leistungsdichte.

[user529]

turboprops+generator

[MacGeforce]

Also wenns dir nicht um die Reichweite geht, hät ich da 2 vorschläge:

Pressluftflasche mit Pneumatikakkuschrauber....

und natürlich heißwasserrakteten..
siehe hier http://www.youtube.com/watch?v=CDDI5h8JQE0


nagut, bissle unkonventionell

[Gauner]

Gegen unkonventionell wäre nichts einzuwenden. Meinst Du wirklich, man hat mit Preßluft eine hohe Leistungsdichte?
Auch die Heißwasserraketen wirken auf mich nicht gerade kompakt...

[Manf]

Wenn es einen Antrieb mit hoher Leistungsdichte gibt, warum sollte er nicht für Trägerraketen eingesetzt werden?
Dort kommt es auf eine hohe Leistung pro Gewicht an. Meinst Du das mit Leistungsdichte?

Eine weitere Optimierung findet sich bei Langstreckenflugzeugen.

Ich denke es gibt noch ein paar Randbedingungen.

Mal sehen was es noch an Anregungen gibt.

[cydodon]

***ACHTUNG: ES FOLGT KLUGSCHEISS***

also vom prinzip her ist der beste denkbare "antrieb" ein 50/50 verhältnis von materie und antimaterie. er erzeugt die maximal mögliche umwandlung in energie (e=mc^2) und dein antrieb bewegt sich "danach" mit lichtgeschwindigkeit, weil er vollständig in strahlung übergegangen ist... ;P

***KLUGSCHIESS-ENDE***

Manf hat schon recht ein paar weitere eckdaten wären schon hilfreich. höchste "eistungsdichte" des energiespeichers (benzin, akku, antimaterie)? höchste "leistungsdichte" des konverters (motor, triebwerk etc.)?

lg cydodon

[Gauner]

Naja, an sich zählt natürlich am Ende die Gesamtleistungsdichte. Wenn ich bspw. für einen superleichten Antrieb dafür schwere Rechentechnik an Bord nehmen muß, dann ist das natürlich sinnlos.

Sprechen wir doch mal etwas praktischer, sagen wir mal Leistung soll etwa bei 2kW liegen.
Drehzahl nicht über 4000 U/min, sonst ist wieder ein Getriebe nötig.

Danke Euch schonmal für den Input!

[ranke]

Es stellt sich wahrscheinlich nicht nur die Frage nach der Leistungsdichte, sondern auch die Frage, ob die Energie, die in Arbeit umgesetzt werden soll, auch zusammen mit dem Antrieb mitgeführt werden soll und - wenn ja - wieviel davon.
Ein Elekromotor wird meistens eine höhere Leistungsdichte haben wie ein Verbrennungsmotor, wenn die Akkus für den Betrieb mitgeschleppt werden sollen, dann ist der Verbrenner schnell im Vorteil.



sondern um die Leistungsdichte. Also, die Leistung pro Gewicht


Wikipedia ist übrigens der Meinung, die Leistungsdichte bei Energiewandlern wäre die Leistung pro Volumen:

"Bei Energiewandlern wie Batterie, Kohlekessel, Brennstoffzelle, Motor etc., aber auch bei (Computer-)Netzteilen wird die Leistungsdichte an ein Volumen gebunden. Man spricht dann eindeutig von einer Volumenleistungsdichte, welche die Dimension W/m3 aufweist."

Was Du offenbar suchst, wäre dann wohl als Leistungsgewicht anzusprechen.

[Gauner]

Also, ich kenne den Begriff hauptsächlich so. Der Artikel sagt ja aber auch, daß es da keine einheitliche Bedeutung gibt. Der Begriff "Leistungsgewicht" (den ich noch nie gehört habe) wäre aber intuitiv das Reziproke, also das Masse pro Leistung ("Das Gewicht der Leistung"). Ich suche also das größte Leistungs-Masse-Verhältnis.
Ist ja auch erstmal egal, wie wir es nennen... oder ob wir nach dem kleinsten Reziproken suchen. :-)

Ja, der Energiespeicher muß leider mit.

Bist Du da sicher, daß dann der Verbrennungsmotor am besten abschneidet?

[ranke]

Ist ja auch erstmal egal, wie wir es nennen... oder ob wir nach dem kleinsten Reziproken suchen.


Ja, damit bin ich einverstanden. Ich wollte es eigentlich nur erwähnt haben, weil eine Begriffsklärung oft hilfreich ist, um das Problem genau zu definieren (zumal Du ja sonst wenig schreibst, um was es eigentlich geht).



Ja, der Energiespeicher muß leider mit.


Jetzt kommt es noch darauf an, wieviel Energie mitgenommen werden soll. Eine Tabelle von Energiedichten von verschiedenen Energiespeichern findet sich hier:

http://de.wikipedia.org/wiki/Energiedichte#Energiedichte_von_Energiespeichern

Zwei Beispiele daraus:
Litium-Ionenakku: 0,6 MJ/kg
Benzin: 43 MJ/kg

Daß Elektroautos eine kleine Reichweite aber ein hohen Gewicht haben, liegt nicht am Motor, sondern am Energiespeicher.
(Ich habe stillschweigend angenommen, daß Verbrennungsluft aus der Atmosphäre für Deinen Antrieb verfügbar ist, sonst ändert sich die Rechnung wieder gewaltig, schließlich braucht es ca 14 kg Luft, um 1 kg Benzin zu verbrennen)

[Gauner]

Jetzt kommt es noch darauf an, wieviel Energie mitgenommen werden soll. Eine Tabelle von Energiedichten von verschiedenen Energiespeichern findet sich hier:

http://de.wikipedia.org/wiki/Energiedichte#Energiedichte_von_Energiespeichern

Eh, super, das ist schonmal eine sehr wertvolle Tabelle, auf die ich nicht stieß. Danke! Dann kann ich ja zumindest mit den klassischen Motorantrieben mal weiterrecherchieren. Ist ein Verbrennungsmotor im o.g. Leistungsbereich schwerer als ein Elektromotor? Sicherlich nicht viel, oder? (JETZT mal ohne den Energieträger)

In o.g. Artikel wird übrigens von Energiedichte gesprochen, auch für Energie pro Gewicht. Also ist "Leistungsdichte" für Leistung pro Gewicht ja nicht soo falsch. :-)

[ranke]

In o.g. Artikel wird übrigens von Energiedichte gesprochen, auch für Energie pro Gewicht. Also ist "Leistungsdichte" für Leistung pro Gewicht ja nicht soo falsch.


Ja das ist mir auch aufgefallen. :?

Ich denke, daß der Elektromotor bei 2 kW leichter ist, als der Verbrenner. Beim Verbrenner muss man ja auch eventuelle Zusatzkomponenten (Akku und Strartermotor bei Elektrostart, Ansaug- und Abgasschalldämpfer, usw.) berücksichtigen. Es wird also von der mitgenommenen Energie abhängen, wo das Optimum liegt.

Weitere Aspekte, bei denen der Elektromotor den Vergleich sicherlich gewinnen wird, sind: Steuerbarkeit, Drehzahl/Momenten Kennnlinie (insbesondere Anlauf aus dem Stand), Haltbarkeit, Wartung, Abgas- und Lärmemission, Energieverbrauch im "Leerlauf" und sicher noch einige, die mir jetzt gerade nicht einfallen.

[Gauner]

Ja, diese Faktoren kommen danach natürlich in die Rechnung.
Danke soweit schonmal!