BMW사는 엔진의 폐열을 회복시키는 것에 대한 철저한 R&D 연구를 진행하고 있다. 그들은 만약 모든 자동차용 온-보드 시스템에 필요한 전기에너지가 폐열을 사용하여 생산된다면 연료 소비량 절감에 상당한 효과가 있을 것이라고 믿고 있다.
이 회사의 평가에 의하면, 자사의 [EfficientDynamics] 포트폴리오에 통합된 다양한 에너지 절약 기술과 현재 생산 중인 시스템에도, 내부연소 엔진에 의해 생산된 에너지의 60%가 소실된다. 그 중 절반은 배기가스 열로 나머지는 자동차 엔진 냉각시스템에 의해 흡수된다.
이 비율을 낮추고자, BMW사는 자동차 엔지니어링 노하우뿐 아니라 전력발전소를 포함한 다른 산업분야로부터 지식을 이전받고 있다. “거대한 가스/증기 발전소는 상당히 높은 효율성을 확보하기 위해 가스 터빈과 증기 회로의 원칙을 결합시킨다.”라고 BMW 그룹연구 및 기술 분야 열에너지 컨버터 팀 책임자인 Herrmann Sebastian Rottengruber 박사는 말했다. ,
BMW is Turbosteaming ahead with a project to capture and re-use engine waste heat.
이 회사의 연구 프로젝트인 터보시티머(Turbosteamer)와 열전기 제너레이터( Thermoelectric Generator)는 열을 재생하기 위해 증기 프로세스 법칙을 사용한다. 그것은 랭킨 사이클(Rankine Cycle, 단열압축이나 등압가열, 단열팽창, 등압방열로 이루어지는 열기관의 사이클) 정지 전력생산 기술에 기반을 두고 있는데, 자동차에 통합시켜 적용하기 위해 크기를 매우 작게 만들었다. (증기 엔진 기술의 기초를 형성하는 열역학 랭킨 사이클은 열을 일로 변환시키는 것이다. 이 기술은 발전소 대부분에서 사용되며 전력 생산에 중요한 요소이다. William Rankine씨는 19세기 스코틀랜드 물리학자이자 공학자였다.)
Rottengruber 박사에 의하면, 최초 연구 작업은 고온 회로와 관련되어 있다. 열 교환기는 엔진 배기시스템으로부터 열을 회복시킨다. 이 열은 고압 상태에서 액체를 가열하는 데 사용된다. “그 다음, 가열된 액체는 증기로 변환되어 폐열에서 전기에너지를 생산하는 확장형 터빈에 전원을 공급한다.”라고 그는 설명했다.
재생된 열은 터보차징 4기통 실린더 엔진에 의해 전원을 공급받는 자동차가 장거리 운행을 할 때 연료소비량이 약 10% 정도 개선되는 효과를 제공한다고 그는 덧붙였다.
최초의 시스템의 경우, 그 크기가 생산에 적용하기에는 너무 컸다. BMW사는 더 소형의 부품을 이용하여 패키지를 더욱 쉽게 만드는 작업을 진행했다. 또한, 열전기 제너레이터(TEG, thermoelectric generator)는 공기조화시스템이 낮은 외기 온도에서 추가적인 열을 더욱 신속하게 생산할 수 있도록 한다. 열전기 제너레이터(TEG)는 [EfficientDynamics] 시스템의 제동장치 에너지 회생시스템을 보완하여 가속 모드에서 가장 효율적인 수준에서 동작한다. Rottengruber 박사와 그의 연구팀은, 이 시너지 효과를 이용하여 미래에는 이산화탄소 배출량을 줄이는데 열 관리가 중요한 역할을 할 것이라고 믿고 있다.
BMW사는 연료소비량을 5%까지 줄이고자 열전기 제너레이터(TEG) 생산용 버전을 원하고 있다. 부가되는 무게와 비용에 대해, BMW사는 현재에는 아무 말도 하지 않고 있으며 언제 생산에 돌입할 것인지도 함구하고 있다. 이 프로젝트는 여전히 사전개발 단계로 묘사되고 있다.
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