Hat der Stirlingmotor eine Zukunft?

Transkript

1 Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? Diese Unterlagen können unter Angabe der der Quellen genutzt werden Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? Eine alllgemeine Übersicht Hermann Schmidt Stirlingmotor.com Oberursel

2 Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? Zielgruppe: Studenten und Bürger, die an der Umwelt und Technik interessiert sind Ziel: Zeit: ca. Überblick über den Stand der Stirling-Entwicklung Aufzeigen der Problematik 1 Stunde Voraussetzung: Keine

3 Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? Frage: Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? Antwort: Jein, oder Ja, aber! Ja, in speziellen Bereichen

4 Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? 1. Wie funktioniert ein Stirlingmotor? 2. Wieviel CO2 produzieren wir persönlich? Pro getanktem Liter Benzin? Pro verbranntem Liter Heizöl? Pro verbrauchter Kilowattstunde? Total [Kg]?...

5 HatderStirlingm otor eine Zukunft? 1. Warum soll man einen Stirlingmotor kaufen? Wegen der Umweltfreundlichkeit? Wegen der Laufruhe? Wegen des besseren Wirkungsgrades? Oder nur wegen des Preises? 2. Warum ist ein Stirlingmotor zu teuer? Wegen der geringen Stückzahl! 3. Sind wir bereit, für unsere Umweltbelastung zu zahlen? Wollen wir unser Verhaltensmuster (Paradigma) ändern? 4. Sind wir bereit, unsere Umwelt nicht zu belasten?

6 Unser Verhaltensmuster Produkt Herstellung Produkt Verbrauch (Wir) Produkt Entsorgung (Wir?) Kosten: Produkt-Preis (Kaufpreis) Entsorgungs-Preis direkt indirekt Müllgebühren Abwasser etc. Treibhausgase = Hochwasser? Naturkastarophen?

7 Unser Verhaltensmuster Produkt Herstellung Produkt Verbrauch (Wir) Produkt Entsorgung (Wir?) Produkt Preis (Kaufpreis) Entsorgungspreis direkt indirekt Bsp.: 1 Liter Benzin = 1 = 0,- = 2,3 Kg CO2 1 KWh* = 0,029 = 0,- = 0.7 Kg CO2 1 Liter Heizöl = 0,4 = 0,- = 2,3 Kg CO2 4Sind wir bereit, für die indirekten Entsorgungskosten zu zahlen (Ökosteuer)? * Herstellungskosten, mix lt. VDEW

8 Verhaltensmusterwechsel? (Paradigmawechsel) Sind wir bereit, für die indirekten Entsorgungskosten zu zahlen? 4Ökosteuer? Politisch kaum durchsetzbar! Oder zahlen unsere Kinder? Kaufpreis + indirekte Entsorgung Direkte Entsorgung Sind wir bereit, die indirekten Kosten zu vermeiden? 4Vermeidung von CO2, FCKW, etc. Zu welchem Preis? Kaufpreis direkt + indirekte Entsorgung = 0 Treibhausgase

9 Verhaltensmusterwechsel? (Paradigmawechsel) Frage: Wie kann man CO2 vermindern ohne die Lebensqualität einzuschränken? Antwort: Energie besser nutzen! Weniger Energie vergeuden!

10 Zur Erinnerung: Eingang 1 Liter Abfall = Abwärme 58% bis 70% Heizöl = 2,3Kg CO2 KW 30-42% Strom 100% Klassisches Kraftwerk: = 30% - 42% Strom = 70% - 58% Abfallwärme = ungünstige Gesamtnutzung + Wärme (70-58%) =+ 1,6-1,3 Kg CO2 Total: 3,6-3,9 Kg CO2

11 Zur Erinnerung: Abfall = 10% 100% Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) = 30% Strom = 60% Nutzwärme = 10% Abwärme (Abfall) Eingang 1L Heizöl KWK Strom Wärme = günstige Gesamtnutzung = 2,3Kg CO2 +10% Total: 2,53 Kg CO2 ca. 33% Einsparung

12 Zur Erinnerung: Eingang 1L Rapsöl Pellets etc. = 2,3Kg CO2 +10% Abfall = 10% KWK Strom Wärme 100% Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) mit nachwachsenden Brennstoffen = 30% Strom = 60% Nutzwärme = 10% Abwärme (Abfall) = sehr günstige Gesamtnutzung CO 2 Abgabe CO 2 Aufnahme Total: 0,0 Kg CO 2 100% Einsparung

13 Zur Erinnerung: Eingang 1L Rapsöl Pellets etc. = 2,3Kg CO2 +10% Abfall = 10% KWK Total: 0,0 Kg CO 2 100% Einsparung Strom Wärme 100% Warum ein Stirlingmotor für Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)? = Äußere Verbrennung = alle Brennstoffe, Pellets, etc. = niedrige Emissionen = wartungsarm = leise

14 Wie funktioniert ein Stirlingmotor? Einfaches Prinzip!??? Schwer zu verstehen?

15 Was ist ein Stirlingmotor? Der Stirlingmotor ist eine Form des Heißluft(gas)-Motors - benannt nach dem schottischen Geistlichen Robert Stirling - mit äußerer Verbrennung - geschlossenem Kreislauf Heißluft-Motor Roper Innere Verbrennung offener Kreislauf Stirling Äußere Verbrennung geschlossener Kreislauf Vakuum Äußere Verbrennung offener Kreislauf Ericsson Äußere Verbrennung offener Kreislauf

16 Was ist ein Stirlingmotor? Der Stirlingmotor ist eine Form des Heißluft-Motors - benannt nach dem schottischen Geistlichen Robert Stirling Stirling 1815 Robert Stirling Stirling 1827 mit Regenerator Stirling 1816

17 Wie funktioniert ein Stirlingmotor? Funktion: Der Stirlingmotor besitzt keine Ventile! Arbeitskolben Verdrängerkolben Die Wärme wird von außen zugeführt,

18 Wie funktioniert ein Stirlingmotor? 2 p 1 3 Luft (Gas) 4 vv Idealer Stirlingprozess: 1 = Komression (isotherm) 2 = Erhitzen (isochor) 3 = Expansion (isotherm) 4 = Kühlen (isochor) Problem: Wie kann man die Luft schnell erhitzen und schnell abkühlen? Lösung: mit einem Verdränger oder Regenerator!

19 Wie funktioniert ein Stirlingmotor? Problem: Wie kann man die Luft schnell erhitzen und abkühlen? Lösung: Mit einem Verdränger oder Regenerator! Heißes Ende Kaltes Ende Man braucht nur ein Wärmegefälle η = (Th-Tk)/Th Zuwärme Verdrängerkolben (nicht dichtend) Abwärme

20 Wie funktioniert ein Stirlingmotor? Funktion: Der Stirlingmotor besitzt keine Ventile! Die Luft (Gas) wird von dem Verdrängerkolben hin- und hergeschoben. Dadurch wird die Luft schnell erwärmt und abgekühlt. Die damit verbundene Druckveränderung treibt den Arbeitskolben. Arbeitskolben Die Die Wärme wird von außen zugeführt, man kann also alle alle Arten von von Brennstoffen oder Wärmequellen nutzen z.b. auch Sonnenstrahlung. Verdrängerkolben (eilt Arbeitskolben um 90 voraus)

21 Wie funktioniert ein Stirlingmotor? Kraft Abwärme Wärme γ - Bauform β- Bauform

22 Wie funktioniert ein Stirlingmotor? Sonderformen des Stirlingmotors LTS- Low Temperature Stirling Ringbom Freikolben

23 Wie funktioniert ein Stirlingmotor? Immer noch Verständnisprobleme? Bauen Sie sich für einige Euros einen funktionierenden Stirlingmotor! Schlagenhauf-Motor* * nach Prof. Dr. Schlagenhauf

24 Anwendung des Stirlingmotors? Haushaltsgerät im Serienbau und lieferbar! Stirling-Kraft Wärme-Kopplung von SOLO Kleinmotoren GmbH Elektrische Leistung 2-9 kw Thermische Leistung 8-24 kw

25 Anwendung des Stirlingmotors? Solarmotor der SOLO Kleinmotoren GmbH Leistung: 10 kw el Solarmotor der SUNMACHINE GmbH 3 kw el 9 kw therm

26 Anwendung des Stirlingmotors? KWK-Haushaltsgerät im Serienbau und lieferbar! Quelle: Quelle: SOLO SOLO GmbH, GmbH, Sindelfingen

27 Anwendung des Stirlingmotors? Projekt Solarfarm Kombination Solar + Biogas, damit mögliche Anwendung in Deutschland Leistung Stirling Motor Biogas Solar Solar Bio Bio Bio Bio Solarmotor der SUNMACHINE GmbH Auslastung über 24 h

28 Anwendung des Stirlingmotors? Hilfsantrieb für Segelschiffe Solarantrieb für Wasserpumpen 750 W el Erdgas, Diesel, Kerosin 450 x 500 x 800 mm Fa. Whispertech NZ Fa. SUNMACHINE GmbH Nürnberg

29 Andere Anwendungen des Stirlingmotors? Stirling, der luftunabhängige Antrieb AISP, Air Independent Stirling Propulsion Da der Stirlingmotor zum Antrieb nur Wärme benötigt, die von außen zugeführt wird, eignet er sich ganz besonders zu Unter-wasserantrieben. Die Firma Kockums, Schweden (Howaldt Werft),baut solche Antriebe insbesondere für U-Boote. Quelle: Kockums

30 Andere Anwendungen des Stirlingmotors? Stirling, der luftunabhängige Antrieb AISP, Air Independent Stirling Propulsion Künstliches Herz Wärmequelle: Alpha Isotop Quelle: Martini 1967

31 Andere Anwendungen des Stirlingmotors? Stirling, der luftunabhängige Antrieb AISP, Air Independent Stirling Propulsion Einsatz im Weltraum Wärmequelle: Isotop Linear -Generator Quelle: NASA

32 Andere Anwendungen des Stirlingmotors?

33 Andere Anwendungen des Stirlingmotors? Handelsübliche Stirling-Kältemaschinen FCKW-freie Kälteerzeugung PHILIPS Kältemaschine Quelle: Stirling Cryogenics & Refrigeration BV

34 Andere Anwendungen des Stirlingmotors? Stirling-Kältemaschine Motor IR-Kamera für Mammographie Kühler Stirling-Kühler für Infrarot Sensoren QUELLE: AIM, AEG Infrarot-Module GmbH, Heilbronn

35 Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? Frage: Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? Antwort: Ja, in speziellen Bereichen. Ja, wenn wir unsere Umwelt entlasten wollen.

36 Weiterführende Adressen: Lieferbare Stirlingmotoren: (Solo GmbH, Sindelfingen) (Whispertech, Neuseeland) (SUNMACHINE GmbH Nürnberg) (Magnet-Motor GmbH) (BSR Solar Technologies GmbH) Wirtschaftlichkeitsberechnung für KWK: (Solo GmbH) Stirling Cryogenics: ºC bis -250 ºC. Infrarot Sensoren: (AEG Infrarot-Module GmbH) (InfraTec GmbH, Dresden) Fuktionierende Modelle: (E. Schmidt, Oberursel) Berechnung und Auslegung von Stirlingmotoren: Stirling-Literatur, Baupläne, Videos: (E.Schmidt, Oberursel)

37 Vielen Dank Hermann Schmidt Stirlingmotor.com Oberursel