Rover JET (bildet over) var et forsøk på bruk av gassturbin i bil. Den første ble bygget alt i 1949, modernisert i 1952. Den plystret stille av gårde og nådde hele 245 km/t ved Jabbele i Belgia, men forbruket var altfor høyt. (Rover).
En gassturbin gir fenomenal ytelse per kilo. Den kan kjøres på mange typer drivstoff og er mest økonomisk ved konstant turtall. Men er den noe tess i bilen? Og hva med utslippene?
Av Stein Bekkevold
Gassturbiner er finmekanikk og blir kostbare i innkjøp, men gir ved riktig drift og vedlikehold lang levetid med stor pålitelighet, særlig da de har få rørlige deler. Idé: Sett en førti-femti kilo tung og 40-50 centimeter lang gassturbin med ytelse rundt 80-100 kW, i en hybridbil der den lader kondensatorer som driver el-motor(ene). Dette er ideelt fordi den yter mest ved høye, jevne turtall. Da kan den drive en generator via planetgir.
Utfordringer
En teknisk hovedutfordring for alle gassturbiner er fenomenet kryping: Kall det termisk flyt; metallets krystallstruktur påvirkes av driftstemperaturen. Særlig gjelder dette ved høy varme over tid, sammen med påkjenninger (last). Derfor vil vi helst bygge brenn-kammer og turbin av avanserte keramiske materialer, som står mye bedre i varme.
Om dette gjøres i serieproduksjon vil man få ned prisen.
Keramiske turbinblad
Et knep har til nå vært å dekke turbinblad laget av en nikkel-superlegering med keramet zirkon-dioksid. Det er gjort forsøk med å trykkstøpe hele turbinblad av noe liknende. Dette vil – om det går teknisk og kan forsvares økonomisk – gjøre det mulig å heve arbeidstemperaturen og få bedre driftsøkonomi.
Like viktig er det å forbedre forbrenningen slik at det blir mindre uønsket utslipp. Fabrikkene har kommet langt med gassturbiner for sivile fly og helikoptre, der forbruket per passasjer-kilometer er ganske kraftig senket.
Et knep ved annen bruk enn fly, er å kjøre avgassene via en forvarmer – en rekuperator – for inntaksluften, slik at denne oppvarmes. Da får de ut mer energi av drivstoffet. Rover gjorde dette alt på 1950-tallet. Dessuten kommer sikkert en tid da biodrivstoff i stor grad kommer fra råstoff som ikke øker atmosfærens innhold av klimagass. Det blir dyrt, men må vi så må vi …
En liten gassturbin kan passe i en bil men forbruk og utslipp er ille. Trist – for effekt i kW/kg er eventyrlig. Følg blå pil inn til høyre, den viser innsuget luft. Den går gennom kompressoren og blir gul pil som så passerer en varme-veksler, blir oransje og går i forbrenningskamrene, antennes og blir rød og driver turbinen (rosa). Denne kan kobles til en generator som lader batterier til en planetgirkasse og drive bilen. (NASA)
Erfaringer
US Army har lang erfaring med den 1500 hk store Honeywell AGT 1500C gassturbinen i stridsvognen Abrams – men der står jo ikke økonomien i første rekke. Hyppig service preger dessuten installasjonen.
Turbin-generator
Turbinspesialister skal ha sett på muligheten for å la en mini gassturbin drive en generator som lader batteripakker, som i sin tur driver elektromotorer. Det virker komplisert, tungt og dyrt, men kan være smart fordi den eliminerer et typisk problem: at turbinen trenger tid for å nå effektivt turtall.
Men lar du den rusle og gå ved 15.000 – 20.000 o/min, er den en flott maskin. Den er stillegående, velbalansert og går utmerket på dieselolje; egentlig på alt som inneholder karbon og hydrogen. Et drivstoff med høykonsentrert energi er selvsagt best, som flybensin, parafin/Jet Fuel.
En drøm ville være å kjøre den på rent hydrogen uten andre utslipp enn varmt vann, men da må man skaffe store mengder rimelig H2 …
Bakgrunn
Det første patentet på gassturbin fikk engelske John Barber i 1791, men maskinen ble først mulig etter år 1900. Da kom Ellings gassturbin. Og den var NORSK!
Her er den utrolige historien: Ingeniør J. Æ. Elling (1861 – 1949) fra Kristiania er den moderne gassturbinens far. Han fikk sitt første patent alt i 1884 og maskinen, radialturbin – sto klar 1903. Dette var verdens første med overskuddskraft, der turbinen drev kompressoren uten ekstra krafttilførsel.
I 1912 utviklet han en maskin med turbin og kompressor i serie, noe som fortsatt brukes – og kalles aksial-turbin fordi gassen strømmer langsetter. I 1903 kunne Elling bare bruke ulegert støpt stål i turbinhjulet og kom ikke høyere i temperatur enn 400 °C, senere (1924) 500 °C.
Det var da han oppfant den aksiale typen som fortsatt brukes. Dessverre var ikke norsk industri og Stortinget fremsynte nok til å støtte Elling, og moderne gassturbiner (for kampfly) så dagens lys et par år før andre verdenskrig, i Tyskland (Ohain/ aksialturbin) og England (Whittle/radialturbin).
Elling fikk ikke fem øre i godtgjørelse enda han hadde (norsk) patent på disse turbinene, både den aksiale og den radiale.
Les også: At bilen er av stjernestøv visste du kanskje ikke?
