Minuscule gasturbine als alternatief voor batterijen

Een minuscuul straalmotortje met een toerental van meer dan een miljoen tpm dat de batterij kan vervangen als energieleverancier in draagbare apparaten. Zo beschrijft professor Alan Epstein van de Massachusetts Institute of Technology in Technology Review een technologie waar hij met zijn team aan werkt en die over enkele jaren al commercieel toepasbaar zou moeten zijn. De motors, of beter beschreven de gasturbines, bestaan onder andere uit ingangen voor lucht en een brandstof, een verbrandingskamer en een ventilator met de grootte van een cent. Als brandstof kan een mengsel van koolwaterstoffen, bijvoorbeeld diesel, worden gebruikt. Daarnaast is er uiteraard nog een uitgang voor de afvoer van uitlaatgassen, die net als bij vliegtuigen gevormd worden, noodzakelijk.

Inmiddels is een prototype van de microturbine geproduceerd, dat echter nog niet helemaal goed werkt. Binnen enkele maanden zou een nieuwer prototype gereed moeten zijn dat onafgebroken doordraait en elektrische energie oplevert. Over twee of drie jaar moet een toepasbaar prototype gefabriceerd zijn, dat de basis moet vormen voor een marktintroductie enige jaren daarna. Volgens Epstein zou een enkele turbine dan zo'n 15 tot 20 Watt aan vermogen leveren. Een klein cluster van turbines zou dus al genoeg zijn voor de voeding van een laptop, een groter cluster wellicht voor de energievoorziening van een compleet huishouden. Epstein zegt verder dat een turbine met de huidige technieken geheel uit silicium kan worden opgebouwd. Voor het controleren en tegengaan van warmteontwikkeling van het apparaatje zou ook al een oplossing gevonden zijn.

Reacties (146)

[Verwijderd]

Voor het controleren en tegengaan van warmteontwikkeling van het apparaatje zou ook al een oplossing gevonden zijn.

Dat lijkt me de grootse uitdaging. Volgens mij wordt dat rete-heet.

[Verwijderd]

En dat niet alleen....maakt dit ook niet een enorme herrie??
Het moet natuurlijk wel werkbaar blijven.

[Bolk]

Ik denk dat het apparaat zo hard ronddraait dat het voor ons onhoorbaar is. Neem als voorbeeld zo'n feesttoetertje met zo'n metalen waaiertje erin. Hoe harder je blaast, hoe hoger de toon.

[boner]

Precies, een miljoen rotaties per seconde zorgt voor frequenties van 17 kHz en hoger: niet hoorbaar dus, zeker niet van zo'n kleine bron.

Prettige bijkomstigheid is dat dan meteen je hond niet aan je muis gaat zitten knagen.

[Verwijderd]

Hangt van leeftijd en sexe af.

Mijn AFM zat op 16.5 kHz. Die kon ik in resonatntie wel horen, maar had er niets zo'n last van. Maar een vrouwlijke collega van me werd er stapeldol van.
(En zo'n AFM is maar een balkje van 20x200x2 mu)

Je gehoor begint op 20kHz, en gaat vanaf een jaar of vijftien gelijdelijk naar beneden. Bij mannen iets sneller dan bij vrouwen.

[Verwijderd]

Precies, een miljoen rotaties per seconde zorgt voor frequenties van 17 kHz en hoger: niet hoorbaar dus, zeker niet van zo'n kleine bron.

[Nappie]

Ik dacht dat 17KHz net op de grens van het gehoor zit. Mensen met goede oren horen het dan misschien wel. Zo'n akelig geluid waarvan je gaat twijfelen of het er wel echt is. Leuk.

[TvL2386]

Een minuscuul straalmotortje met een toerental van meer dan een miljoen tpm

Er staat toeren per minuut....

[Chatslet]

het zal niet alleen herrie maken maar ook link gaan stinken als ik de tekst zo lees. Er komen namelijk uitlaat gassen uit zo'n ding en er stond ook in de tekst dat er bijvoorbeeld diesel als mengsel gebruikt kan worden. Ik weet niet of je wel eens de achterkant van een diesel auto hebt bekeken die een tijdje rijd maar daar zit toch flink wat roet en andere elende op. En wat doet zoiets met het milieu?

@GJ-tje: Heb je wel eens een turbine motor met een katalysator gezien?

[diederik77]

en daar zit dan nog een uitlaat (katalysator) op...

[CARman]

Roetfilter en een katalisator ................ toch echt 2 verschillende dingen hoor

[Titusvh]

@ GJ-tje:

Op dieslauto's zit (tegenwoordig) wel degelijk een katalysator.

Bijvoorbeeld op de VW Golf bij de specs van een deiselmotor zie ik het volgende:

Uitlaatgasreiniging: katalysator

[Verwijderd]

Moet je dan telkens langs het tankstation voor je laptop, gsm, enz "op te laden"?

[CH4OS]

en daar zit dan nog een uitlaat (katalysator) op...

Helaas voor jou, dat zit niet op diesels, maar op auto's die loodvrij rijden (anders is je katalysator naar de knoppen, en dat stinkt pas echt...)

Maar voor de rest klopt het trouwens wel wat je zegt...

[Molybdenum]

een turbine heeft een heel wat efficientere verbranding dan een standaard verbrandingsmotor in een auto. neemt overigens niet weg dat het roetprobleem dan weg is hoor.

[Verwijderd]

Ik weet niet hoe je eraan komt dat diesels geen uitlaten met katalysatoren hebben GJ-tje, maar op mijn Opel Vectra bouwjaar 2000 zaten al actieve roetfilters!

[mr_a]

Voor kleine vermogens is de turbine motor tot nu toe anders minder efficient dan een vierslags verbrandingsmotor.
Maar het is wel een grappige ontwikkeling. Gaat een beetje tegen de trend in. Tegenwoordig is er juist veel aandacht brandstofcellen, dit is iets heel anders.

[Verwijderd]

Ja schattebout, maar dat is een complex systeem met "naverbrander". Bij een grote beurt wordt een of ander spulleke in een of ander tankje gemikt waardoor de temperatuur omhoog gebracht wordt naar een graad of 500. Daardoor verbranden de roetdeeltjes. Maar of jij met een laptopje wil zitten die 500 graden genereert, ik moet het nog zien.

[Ximinez]

edit:

[Verwijderd]

@Tha lord
hoeveel denk jij dat de huidige batterijen het milieu belasten?

@GJ-tje
ja, grappig he, een kat. werkt alleen bij loodvrije benzine, en wat doet een kat.? idd het lood uit de uitlaatgassen filteren

[Bulls]

misschien tenzij er en cpu uitgevonden wordt die het niet met een zoon koud mogelijke temp beter doet maar met een zo hoog mogelijke dan plak je een turbine op de core en klaar is kees en stroom en cpu verwarming

[musiman]

@Pandora

en wat doet een kat.? idd het lood uit de uitlaatgassen filteren

Lood filteren mbv een katalisator??? Knap zeg! Een katalysator zoals je in de auto hebt, zorgt er alleen maar voor dat er een betere verbranding plaatsvindt, dat als het ware de organische deeltjes die nog niet volledig omgezet zijn in CO2 en H2O gestimuleerd (gekatalyseerd) worden om nog meer met zuurstof te reageren waardoor er een hogere mate van "volledige ontbranding" bewerkstelligt wordt.

Een katalysator doet niks aan de uitstoot van lood (wat tegenwoordig trouwens niet meer in de (loodvrije:-) benzine zit) of andere zware metalen.

[Verwijderd]

Mijn diesel heeft toch anders echt wel een (oxide) katalysator.

Die verminderd de uitstoot van roet en NO

[Verwijderd]

@ ascii

Nou moet ik toch even lanchen. Je spreekt jezelf tegen. Een katalysator gaat kapot door lood, vandaar de loodvrije benzine!

En katalysator verbrandt koolmonoxide die in de motor niet verbrand is, en zet stikstofoxide om in stikstof en zuurstof.

[Rey Nemaattori]

een miljoen rpm, da's ongeveer 16.600 rps en geeft dus een frequentie van 16600 hertz, da's best hoog. de meeste volwassenen zullen het niet eens horen...

[Verwijderd]

hmm hoe hoog is de frequentie van een televisietoestel?
Ik geloof een goede 16khz en die hoor ik namelijk maar al te goed en het is soms echt om zot te worden. Ik zou niet graag hele dagen met zo'n 'fluittoon' op mijn schoot willen werken.

[Kurgan]

ongeveer 16.600 rps en geeft dus een frequentie van 16600 hertz

Dat is een beetje kort door de bocht hoor. Als jij een buis door de lucht zwaait hoor je hem ook fluiten, en ik betwijfel of jij het voor elkaar krijgt om een buis met een paar kHz rond te zwaaien. Dit dus even ter demonstratie van het feit dat de snelheid waarmee iets beweegt niets zegt over het geluid dat geproduceerd wordt.

Bekijk het eens op deze manier: hij draait 16666 keer per seconde, en de fan heeft het formaat van een cent (zo'n 15mm schat ik zo). Dat betekent aan de omtrek van de fan een snelheid van 785 m/s, oftewel mach 2.3! Bij zulke snelheden gaan de gewone wetten van de stromingsleer niet meer op. Maar over één ding zullen we het denk ik wel eens worden: dat ding gaat een klereherrie maken waar je niet goed van wordt...

[Verwijderd]

Ey, dat is best een echte leuke oplossing voor cpu-koelers.

De fans opvoeren en op 16.600 roeren per seconde laten draaien en de processor nog laten overklokken.

El Fantastico, . Waarom zijn we niet eerder op 't idee gekomen, .

[DannyXP1600]

ja is dat zo hoog van de tv? Die hoor ik inderdaad ook altijd... Ik had er al eens eerder aan zitten te denken dat ventilators misschien na een bepaald toerental onhoorbaar zouden zijn, maar toen bedacht ik me dat bijvoorbeeld honden helemaal gek zouden worden... Ga je me toch niet vertellen dat die rocket scientists daar niet over nagedacht hebben he? Lijkt me dat ze zoiets op kunnen lossen...

[CARman]

Als het uiteindelijk 'slechts' een ultrasoon geluid voort gaat brengen, is het voor ons mensen wel een onhoorbare klereherrie

Wel een dikke kans dat huisdieren, of zelfs dieren buiten de deur hier geen lol aan gaan beleven. Maar dat is ongetwijfeld weer afhankelijk van de geproduceerde geluidsdruk. En misschien is hier al wel op ge-anitcipeerd, antigeluid door middel van een piëzo zou misschien tot de mogelijkheden behoren.

[BlooDbeak]

Ja maar de mense die het wel horen zullen er gek van worden.
Nee dan heb liever een brandstofcel

[apa]

Ey, dat is best een echte leuke oplossing voor cpu-koelers.

De fans opvoeren en op 16.600 roeren per seconde laten draaien en de processor nog laten overklokken.

En het minste stofdeeltje dat erdoor gejaagd wordt wordt moeiteloos doorheen je heatsink geschoten

[boner]

Dat lijkt me de grootse uitdaging. Volgens mij wordt dat rete-heet.

als je het artikel door had gelezen staat er een max temp van 1300 C genoemd. maar de hoeveelheid warmte lijkt mij meer iets om naar te kijken. Die moet je afvoeren niet de temp.

[Bulls]

is het niet zo dat je nu brandstof moet bij vullen?

ook wat tha lord zegt zit je een beetje lekker te internetten wordt je een beetje vergast lekker hoor

maar toch vind ik het een leuke uitvinding

doe mij dan toch maar een micro fusion reactorretje
wat gewoon 100 jaar kan draaien (alles is dan wel hermetisch afgesloten)

[Ruben314]

De energiedichtheid van (bijvoorbeeld) petroleum is 45 MJ/kg.

De gasturbine in dat ding produceert ongeveer 20 watt oftwel 20 J/sec, dat komt overeen met 20 / 45M = 4.4e-7 kg per seconde bij een rendement van 100%. In werkelijkheid dus ongeveer 1e-6 kg / sec oftwel 1 mg/sec.

Als je een uurtje werkt dan heb je dus 1 mg * 60 sec * 60 min = 3600 mg = 3,6 gram benzine verbruikt.

[OmeSjoerd]

Kheb ooit wel eens een beetje aan gasturbine's gerekend, maar het rendement, en vooral bij kleine turbine's is bedroevend. 40% is al heel erg hoog!

[Verwijderd]

Hmm uitlaat gassen...

Het lijkt mij toch niet fijn om tijdens het werken op electronische apparatuur die hiervan gebruikt maakt uitlaat gassen te ruiken.
Bovendien hoor je steeds meer over verschillende soorten manieren van energie voorziening. Ik hoop toch dat ze samen gaan overleggen zodat er een standaard ontstaat zodat het bijvullen van deze energie geen probleem gaat worden.

[tweakerbee]

Met 100ml in zo'n ding (hoge schatting) en een minikatalysator zul je hem echt niet ruiken...

[Niles]

Ik ben geen expert, maar ik twijfel of er wel een katalysator is voor een straalmotor.

Grappig? was serieus bedoelt, volgens mij (als je het princiepe van katalysator en straalmotor beetje begrijpt) bestaan er namelijk geen katalysators voor straalmotors, wat dan toch wel een voordeel is voor de toekomstige batterijen met interne verbrandinsmotor (dus met zuiger), waarbij wel een katalysator gebruikt kan worden.

[Kurgan]

Er bestaan idd geen katalysatoren voor turbinemotoren, omdat ze die niet nodig hebben. De verbranding is vrijwel 100%, dus als uitlaatgassen houd je alleen water en CO2 over. Het gaat dus wel meevallen met die uitlaatgassen, alhoewel je met die CO2 in afgesloten ruimtes wel moet uitkijken natuurlijk. Volgens het artikel is deze technologie echter bedoeld voor soldaten op het slagveld, die hebben geen stopcontactje in de buurt om even hun batterij op te laden...

Ik ben héél benieuwd hoe ze de lagers geconstrueerd hebben, want het gaat hier wel degelijk om één miljoen omwentelingen per minuut. Ik denk dat het dus nog wel even zal duren voordat deze technologie in commerciële toepassingen verschijnt, áls dat al gebeurt.

[Rey Nemaattori]

een katalysator is ene ding dat een reactie versnelt. in het geval van verbrandings motoren, het opnemen van schdelijke stoffen uit de uitlaat gassen. het is wel degelijk mogelijk de verbrandingsgassen door een katalysator te leiden en deze te ontdoen van roetdeeltjes, zwavel molecuelen etc.

[Dual Infinity]

@Kurgan:
Kzou je adem dan ook maar inhouden in gesloten ruimtes. Al die CO2 die je anders uitademt...

[Tadango]

Wat dacht je van magneet lagers 0,0 wrijving

[_-= Erikje =-_]

't word natuurlijk pas echt interessant als je de afterburner kan gaan gebruiken

Hop, steekvlam van 5 meter uit je gsm

Hmm, de parser vind m'n ' niet leuk

[mtak]

Die naverbrander, dat is pas overclocken!

[Verwijderd]

@ al die mensen die dat ding willen "aanslingeren":

Een turbinemotor levert, in tegenstelling tot bijv. een ottomotor (dat zijn die dingen met zuigers die praktisch alle auto's zitten) zijn maximale koppel bij een toerental van 0 (het vermogen is daar ook 0, uiteraard, want dat is toerental maal koppel). Wegrijden met een auto met een turbine kan dus zonder koppeling, en zo'n dingetje hoef je niet aan te slingeren maar komt gewoon op gang als je er een gas doorheen blaast.

@ al die mensen die denken dat het ding heet wordt:

hoe kleiner iets is, hoe makkelijker te koelen is. Reden: oppervlak/inhoud is kleiner bij kleiner ding. Kijk maar in de natuur: een olifant heeft dikke flaporen nodig om zichzelf te koelen (oppervlaktevergroting), kleine dieren hebben daar veel minder moeite mee. En oh ja: modelvliegtuigen met toerentallen van 20.000+ doen dat ook gewoon op luchtkoeling.

[Niles]

Van dat oppervlakteverkleing is onzin. Dezelfde energie moet namelijk over een kleiner oppervlakte komen dus in theorie zou dan dit ding juist nog veel heter worden dan de grote versie. Het verschil is alleen dat er bij deze ook minder brandstof per seconden wordt verbrand. Hierdoor daalt het vermogen (= energie per seconde) en hoeft dus ook een kleiner vermogen over een kleiner oppervlakte. Ik denk dus dat het nog steeds wel heet zal worden. Praktisch natuurlijk lang niet bij zo'n grote turbinemotor, maar wel behoorlijk heet.

Overigens komt vermogen ook bij verbrandinsmotoren gewoon voort uit de energie per seconde. Volgens jou regel (die dus niet kan kloppen):

vermogen = rpm * koppel

Jij zegt dat het maximale koppel van een turbinemotor bij 0 toeren ligt. 0 * whatever zal altijd 0 blijven en dus levert een turbinemotor volgens jou geen vermogen.

[Verwijderd]

Die oppervlakte schaalt met de tweede macht van de straal, de inhoud schaalt met de derde macht van de straal.

Voorbeeld: kubus van 1 x 1 x 1 meter. heeft oppervlak van 1 x 1 x 6 = 6 m2. Heeft inhoud van 1 x 1 x 1 = 1 m3. Verhouding is 1m3/6m2 = 0,1666 m.

Kubus van 10 x 10 x 10 meter heeft oppervlak van 10 x 10 x 6 = 600 m2. Inhoud is 10 x 10 x 10 = 1000 m^3. Verhouding is 1000m3/600m2 = 1,666 m. Waar of niet?

Verder: vermogen is koppel maal toerental, als je dat gaat ontkennen dan wordt dit gesprek zinloos. Ik zal ff uitleggen hoe het zit (2e klas middelbare school natuurkunde, maar goed):
Energie: E
Tijd: T
Vermogen: P

Kracht: F
Afgelegde weg: X
Snelheid: V

Koppel: K
Hoekverdraaing: A
Toerental: R

Altijd geldt (zoals jij zegt):
P = E / T (1)

Voor translerende beweging geldt:
E = D * F (arbeid is weg maal kracht)
V = D / T (snelheid is weg per tijd)
Uit (1) volgt:
P = F )/T = F * V (vermogen is kracht maal snelheid)

Analoog voor roterende beweging geldt:
E = K * A (arbeid is koppel maal hoekverdraaiing)
R = A / T (toerental is hoekverdraaiing per tijd)
Uit (1) volgt weer:
P = K * A /T = K * R (vermogen is koppel maal toerental)

De grap aan een turbine is dat hij bij toerental nul wel een koppel levert, sterker nog: het is zelfs z'n maximale koppel. Vermogen is uiteraard nul, want 0 maal iets is 0. Als het toerental stijgt, dan komt er dus vermogen uit, en het koppel daalt een beetje. Bij stijgend toerental daalt het koppel langzaam, het vermogen stijgt eerst een tijd, tot het maximaal vermogen, dan daalt het, tot het koppel nul is, dan is het vermogen ook weer nul.

[OnAcid]

Een minuscuul straalmotortje met een toerental van meer dan een miljoen..

"Een miljoen olifanten?" Zou mijn oude leraar natuurkunde vragen.

[Wouter Tinus]

een miljoen toeren natuurlijk

(per olifant ).

[Verwijderd]

Een miljoen toeren WAT?

dat zou IK vragen

[Verwijderd]

Zoals een docent ons een keer vroeg:
"Hoeveel graden is de verdraaiing?"

"Ja, in Celsius of in Fahrenheit?"

[Niles]

Damn een miljoen toeren, dat kan toch haast niet, die fan gaat me op die manier een partij luchtverplaatsing veroorzaken. Overigens kan dit mss wel de oplossing zijn voor de warmteontwikkeling

Ik vraag me overigens af of het bijbehorende plaatje ook inclusief de 'tank' is zeg maar, en zoniet hoe willen ze een fatsoenlijke verbinding tussen 'motor' en 'brandstoftank' maken.

[Bliep]

Mensen, al jullie reacties gaan hier over uitlaatgassen? Maar het is geen auto ofzo hoor.. Het is een klein druppeltje brandstof die zit opgeslagen in die cel. En als je kijkt hoeveel daarvan word afgestoten.... Merk je niks van denk ik...........

[diederik77]

alle onderdelen van de pc gaan ook steeds meer slurpen...

[MaximusTG]

Het is natuurlijk wel een energievriendelijk product. I.p.v het opwekken van energie in een centrale, en dan daarna met die elektrische energie een batterij opladen, wek je nu direct elektrische energie op in je eigen laptop. Het rendement ligt volgens mij dan een stuk hoger.

[Verwijderd]

Ben ik nou de enige die dit "backward engineering" vindt?
In plaats van te investeren in oplossingen voor het olieprobleem gaat deze meneer aan de gang om het probleem alleen nog maar groter te maken! We moeten af van het enorme gebruik van olie voordat het te laat is, kijk naar de olieprijs en de reactie van de economie! Stel je voor wat er over een jaar of 10 gebeurd als de olieprijs wat omhoog gaat, en wij met zen allen ineens veel meer voor de stroom in onze mobieltjes moeten gaan betalen

[Verwijderd]

Dat backward engineering vind ik wel meevallen. Een auto verstookt elke 600 kilometer bijvoorbeeld 50 liter diesel. Maar zo`n motortje kan wel heel 10 uur mee (aan een laptop) op een tankje diesel van 50 ml. Check dit, wat ook bij het artikel hoort:

Not that a micro engine is without drawbacks. It would shoot a tiny stream of hot exhaust gas, for one thing, making it more suitable for devices clipped to belts or carried in briefcases than for those stuffed in pockets. The engine itself would get hot, though an exhaust suppressor would easily keep devices from getting much warmer than they do today. But for many energy-hungry applications, says Epstein, a tiny turbine’s remarkable power output would far outweigh any disadvantages. Suggests Epstein, “You don’t need a very good jet engine to do better than batteries.”