Hat Der Stirlingmotor Eine Zukunft Sysdyn educanet2 Ch

Hat der Stirlingmotor
eine Zukunft?
Hat der
Stirlingmotor eine
Zukunft?
Eine alllgemeine Übersicht
Hermann Schmidt
Stirlingmotor.com
Oberursel
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Quellen
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der Quellen genutzt
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STIRLINGMOTOR
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
STIRLINGMOTOR
Hat der Stirlingmotor
eine Zukunft?
Frage:
Hat der Stirlingmotor
eine Zukunft?
Antwort:
Jein, oder
Ja, aber!
Ja, in speziellen Bereichen
STIRLINGMOTOR
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]?
.......
STIRLINGMOTOR
H atderStirlingm 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?
STIRLINGMOTOR
Unser Verhaltensmuster
Produkt
Herstellung
Produkt
Verbrauch
(Wir)
Produkt
Entsorgung
(Wir?)
Kosten:
Produkt-Preis
(Kaufpreis)
Entsorgungs-Preis
direkt
Müllgebühren
Abwasser
etc.
indirekt
Treibhausgase =
Hochwasser?
Naturkastarophen?
STIRLINGMOTOR
Unser Verhaltensmuster
Produkt
Herstellung
Produkt
Verbrauch
(Wir)
Produkt Preis
(Kaufpreis)
Bsp.:
1 Liter Benzin = 1 €
1 KWh* = 0,029 €
1 Liter Heizöl = 0,4 €
Produkt
Entsorgung
(Wir?)
Entsorgungspreis
direkt
= 0,- €
= 0,- €
= 0,- €
indirekt
= 2,3 Kg CO2
= 0.7 Kg CO2
= 2,3 Kg CO2
4Sind wir bereit, für die indirekten Entsorgungskosten
zu zahlen (Ökosteuer)?
* Herstellungskosten, mix lt. VDEW
STIRLINGMOTOR
Verhaltensmusterwechsel?
(Paradigmawechsel)
Sind wir bereit, für die indirekten Entsorgungskosten zu zahlen?
4Ökosteuer? Politisch kaum durchsetzbar! Oder zahlen unsere Kinder?
Kaufpreis
Direkte
Entsorgung
+ indirekte Entsorgung
Sind wir bereit, die indirekten Kosten zu vermeiden?
4Vermeidung von CO2, FCKW, etc. Zu welchem Preis?
Kaufpreis
direkt
+ indirekte Entsorgung
= 0 Treibhausgase
STIRLINGMOTOR
Verhaltensmusterwechsel?
(Paradigmawechsel)
Frage:
Wie kann man CO2 vermindern
ohne die Lebensqualität einzuschränken?
Antwort:
Energie besser nutzen!
Weniger Energie vergeuden!
STIRLINGMOTOR
Zur Erinnerung:
Abfall = Abwärme
58% bis 70%
Klassisches Kraftwerk:
= 30% - 42% Strom
= 70% - 58% Abfallwärme
30-42%
Strom
Eingang
1 Liter
KW
100%
= ungünstige Gesamtnutzung
Heizöl
= 2,3Kg CO2
+ Wärme
(70-58%)
=+ 1,6 -1,3
Kg CO2
Total:
3,6 - 3,9 Kg CO2
STIRLINGMOTOR
Zur Erinnerung:
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)
Abfall
= 10%
100%
Eingang
1L Heizöl
KWK
Strom
= 30% Strom
= 60% Nutzwärme
= 10% Abwärme (Abfall)
= günstige Gesamtnutzung
Wärme
= 2,3Kg CO2
+10%
Total:
2,53 Kg CO2
ca. 33% Einsparung
STIRLINGMOTOR
Zur Erinnerung:
Abfall
= 10%
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)
100%
Eingang
1L Rapsöl
KWK
Strom
Wärme
mit nachwachsenden Brennstoffen
= 30% Strom
= 60% Nutzwärme
= 10% Abwärme (Abfall)
Pellets
etc.
= sehr günstige Gesamtnutzung
= 2,3Kg CO2
+10%
CO2 Abgabe
CO2 Aufnahme
Total:
0,0 Kg CO2
100% Einsparung
STIRLINGMOTOR
Zur Erinnerung:
Warum ein Stirlingmotor
Abfall
= 10%
100%
Eingang
1L Rapsöl
KWK
für
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)?
Strom
Wärme
Pellets
etc.
= 2,3Kg CO2
+10%
Total:
0,0 Kg CO2
100% Einsparung
= Äußere Verbrennung
= alle Brennstoffe, Pellets, etc.
= niedrige Emissionen
= wartungsarm
= leise
STIRLINGMOTOR
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
Einfaches Prinzip!
???
Schwer zu
verstehen?
STIRLINGMOTOR
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
Stirling
Vakuum
Ericsson
Innere Verbrennung
„offener“
Kreislauf
Äußere Verbrennung
„geschlossener“
Kreislauf
Äußere Verbrennung
„offener“
Kreislauf
Äußere Verbrennung
„offener“
Kreislauf
STIRLINGMOTOR
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
STIRLINGMOTOR
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
Funktion:
Der Stirlingmotor besitzt keine Ventile!
Arbeitskolben
Verdrängerkolben
Die Wärme wird von
außen zugeführt,
STIRLINGMOTOR
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
Idealer Stirlingprozess:
1 = Komression (isotherm)
2 = Erhitzen (isochor)
3 = Expansion (isotherm)
4 = Kühlen (isochor)
p
2
3
4
1
vv
Luft
(Gas)
Problem:
Wie kann man die
Luft schnell erhitzen
und schnell abkühlen?
Lösung:
mit einem Verdränger
oder Regenerator!
STIRLINGMOTOR
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
Verdrängerkolben
(nicht dichtend)
Zuwärme
Abwärme
STIRLINGMOTOR
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
Verdrängerkolben
(eilt Arbeitskolben
um 90° voraus)
Die
DieWärme
Wärmewird
wirdvon
vonaußen
außenzugeführt,
zugeführt,
man
kann
also
alle
Arten
von
Brennstoffen
man kann also alle Arten von Brennstoffen
oder
oderWärmequellen
Wärmequellennutzen
nutzenz.B.
z.B.
auch
Sonnenstrahlung.
auch Sonnenstrahlung.
STIRLINGMOTOR
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
Kraft
Abwärme
Wärme
γ - Bauform
β- Bauform
STIRLINGMOTOR
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
Sonderformen des Stirlingmotors
LTS- Low
Temperature Stirling
Ringbom
Freikolben
STIRLINGMOTOR
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
Immer noch Verständnisprobleme?
Bauen Sie sich für einige Euros
einen funktionierenden Stirlingmotor!
Schlagenhauf-Motor*
* nach
Prof. Dr. Schlagenhauf
STIRLINGMOTOR
Anwendung des Stirlingmotors?
Haushaltsgerät im Serienbau und lieferbar!
Stirling-Kraft Wärme-Kopplung von SOLO Kleinmotoren GmbH
Elektrische Leistung
Thermische Leistung
2-9 kW
8-24 kW
STIRLINGMOTOR
Anwendung des Stirlingmotors?
Solarmotor der SOLO Kleinmotoren GmbH
Leistung:
10 kW el
Solarmotor der
SUNMACHINE GmbH
3 kW el
9 kW therm
STIRLINGMOTOR
Anwendung des Stirlingmotors?
KWK-Haushaltsgerät im Serienbau und lieferbar!
Quelle:
Quelle:SOLO
SOLOGmbH,
GmbH,Sindelfingen
Sindelfingen
STIRLINGMOTOR
Anwendung des Stirlingmotors?
Projekt Solarfarm
Kombination Solar + Biogas,
damit mögliche Anwendung
in Deutschland
Biogas
Stirling
Motor
Leistung
Solar
Solar
Bio
Bio
Bio
Auslastung über 24 h
Bio
Solarmotor der
SUNMACHINE GmbH
STIRLINGMOTOR
Anwendung des Stirlingmotors?
Hilfsantrieb für
Segelschiffe
Solarantrieb für
Wasserpumpen
750 Wel
Erdgas, Diesel, Kerosin
450 x 500 x 800 mm
Fa. Whispertech NZ
Fa. SUNMACHINE GmbH
Nürnberg
STIRLINGMOTOR
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
STIRLINGMOTOR
Andere Anwendungen des Stirlingmotors?
Stirling, der luftunabhängige Antrieb
AISP, Air Independent Stirling Propulsion
Künstliches Herz
Quelle: Martini
1967
Wärmequelle:
Alpha Isotop
STIRLINGMOTOR
Andere Anwendungen des Stirlingmotors?
Stirling, der luftunabhängige Antrieb
AISP, Air Independent Stirling Propulsion
Einsatz im Weltraum
Wärmequelle: Isotop
Linear -Generator
Quelle: NASA
STIRLINGMOTOR
Andere Anwendungen des Stirlingmotors?
STIRLINGMOTOR
Andere Anwendungen des Stirlingmotors?
Handelsübliche Stirling-Kältemaschinen
FCKW-freie Kälteerzeugung
PHILIPS
Kältemaschine
Quelle: Stirling Cryogenics & Refrigeration BV
STIRLINGMOTOR
Andere Anwendungen des Stirlingmotors?
Stirling-Kältemaschine
Motor
Kühler
IR-Kamera
für
Mammographie
Stirling-Kühler
für
Infrarot Sensoren
QUELLE: AIM, AEG Infrarot-Module GmbH, Heilbronn
STIRLINGMOTOR
Hat der Stirlingmotor
eine Zukunft?
Frage:
Hat der Stirlingmotor
eine Zukunft?
Antwort:
Ja, in speziellen Bereichen.
Ja, wenn wir unsere Umwelt entlasten wollen.
STIRLINGMOTOR
Weiterführende Adressen:
Lieferbare Stirlingmotoren:
www.stirling-engine.de (Solo GmbH, Sindelfingen)
www.whispertech.co.nz (Whispertech, Neuseeland)
www.sunmachine.de (SUNMACHINE GmbH Nürnberg)
www.magnet-motor.de (Magnet-Motor GmbH)
www.bsrsolar.com (BSR Solar Technologies GmbH)
Wirtschaftlichkeitsberechnung für KWK:
www.stirling-engine.de (Solo GmbH)
Stirling Cryogenics:
www.stirling.nl
-75 ºC bis -250 ºC.
Infrarot Sensoren:
www.aim-ir.com, (AEG Infrarot-Module GmbH)
www.infratec.de (InfraTec GmbH, Dresden)
Fuktionierende Modelle:
www.stirlingmotor.com (E. Schmidt, Oberursel)
Berechnung und Auslegung von Stirlingmotoren:
http://userserv.fh-reutlingen.de/~thomas/
Stirling-Literatur, Baupläne, Videos:
www.stirlingmotor.com (E.Schmidt, Oberursel)
STIRLINGMOTOR
Vielen Dank
Hermann Schmidt
Stirlingmotor.com
61440 Oberursel
www.stirlingmotor.com
E-Mail: [email protected]
STIRLINGMOTOR