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Thermoelectric Generators for Heavy-Duty Vehicles as an Economical Waste Heat Recovery System

Heber, Lars und Schwab, Julian und Knobelspies, Timo (2021) Thermoelectric Generators for Heavy-Duty Vehicles as an Economical Waste Heat Recovery System. VDI. VDI 16. Internationale Fachtagung Nutzfahrzeuge 2021, 07.-08.09.2021, Linz, Österreich.

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Offizielle URL: https://www.vdiconference.com/

Kurzfassung

Fuel consumption and emissions from heavy-duty vehicles account for a large proportion of emissions of road transport and without further innovation, significant reductions are unlikely. Part of this problem is that about 2/3 of the chemical energy of the fuel is lost in the form of waste heat via the engine coolant and exhaust system. Thermoelectric generators offer a solution with low complexity and a competitive cost-benefit ratio. In this research study, a holistic modelling approach including all vehicle interactions is used for analysis and optimisation. Conventional heavy-duty commercial vehicles with diesel and innovative natural gas vehicles will be investigated. The holistic design with modern simulation methods allows the evaluation of the technology based on fuel and emission reduction and payback period for future commercial vehicles. The results of the system are highly dependent on the load point and the application profile of the vehicle. For the diesel heavy-duty vehicle, the fuel reduction is in a range of 0.5–1.5 % and the amortisation period varies between 1.4 and >10 years at maximum electrical output of the generator under different dynamic driving conditions in the range of 180–1900 W. For the natural gas vehicle, the fuel reduction is in the range of 1.8–2.6 % and the amortisation period is between 0.7–2.5 years with output powers in the range of 1950–3150 W. In addition, the power density of the systems was determined to be 241 W/dm3 in diesel and 568 W/dm3 in natural gas vehicles, which represents a significant increase compared to the state-of-the-art. The lowest cost-benefit ratio is achieved by 85 EUR/(g km) for the diesel and 32 EUR/(g km) for the natural gas heavy-duty vehicle. Thermoelectric waste heat recovery technology can be interesting for vehicle applications with gasoline, diesel, natural gas, hydrogen combustion engines and fuel cells, among others.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143841/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Thermoelectric Generators for Heavy-Duty Vehicles as an Economical Waste Heat Recovery System
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Heber, Larslars.heber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5077-0984NICHT SPEZIFIZIERT
Schwab, JulianJulian.Schwab (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2606-2878NICHT SPEZIFIZIERT
Knobelspies, TimoTimo.Knobelspies (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1118-7571NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:7 September 2021
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seiten 17-33
Verlag:VDI
Name der Reihe:Commercial Vehicles
Status:veröffentlicht
Stichwörter:LKW, NFZ, Abwärmenutzung, Thermoelektrischer Generator
Veranstaltungstitel:VDI 16. Internationale Fachtagung Nutzfahrzeuge 2021
Veranstaltungsort:Linz, Österreich
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:07.-08.09.2021
Veranstalter :VDI
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - NGC Antriebssystem und Energiemanagement (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Fahrzeugkonzepte
Institut für Fahrzeugkonzepte > Alternative Energiewandler
Hinterlegt von: Heber, Lars
Hinterlegt am:11 Okt 2021 13:43
Letzte Änderung:20 Dez 2021 10:38

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