Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? · PDF fileWeiterführende Adressen: STIRLINGMOTOR Wirtschaftlichkeitsberechnung für KWK: (SUNMACHINE GmbH Nürnberg) Stirling Cryogenics:

Hat der Stirlingmotoreine Zukunft?

Hat derStirlingmotor eine

Zukunft?

Eine alllgemeine ÜbersichtHermann Schmidt

Stirlingmotor.com

Oberursel

www.stirlingmotor.com

[email protected]

STIRLINGMOTOR.COM

© Diese Unterlagenkönnen unter Angabeder Quellen genutztwerden.Quelle:Stirlingmotor.com


Zielgruppe: Studenten und Bürger, die an der Umwelt und Technik

interessiert sind

Ziel: Überblick über den Stand der Stirling-Entwicklung

Aufzeigen der Problematik

Zeit: ca. 1 Stunde

Voraussetzung: Keine

STIRLINGMOTOR


STIRLINGMOTOR

• Unser Verhaltensmuster, Verhaltensmusterwechsel?• Zur Erinnerung: Thermisches Kraftwerk• Stirlingmotor als Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)• KWK und Netzeinspeisung

• Was ist ein Stirlingmotor?• Wie funktioniert ein Stirlingmotor?• Anwendung des Stirlingmotors• Stirling, der luftunabhängige Antrieb

• Thermodynamisches Prinzip• Stirling-Kältemaschinen, FCKW-freie Kälteerzeugung

• Probleme mit der Einführung des Stirlingmotors?

INHALT:


STIRLINGMOTOR

Frage:

Hat der Stirlingmotor

eine Zukunft?

Antwort:

Ja, in speziellen Bereichen

Unser Verhaltensmuster

Wissen wir wieviel CO2 wir persönlich produzieren?

• Pro getanktem Liter Benzin?• Pro verbranntem Liter Heizöl?• Pro verbrauchter Kilowattstunde?

Total ... [Kg]/Jahr

Sind wir bereit ohne Einschränkung derLebensqualität unsere Umwelt zu entlasten?

STIRLINGMOTOR


STIRLINGMOTOR

Produkt(Hersteller)

ProduktVerbrauch(Käufer)

ProduktEntsorgung

(Hersteller? Käufer?)

Kosten:Produkt-Preis(=Kaufpreis)

Entsorgungs-Preis

direkt indirekt

Müll-gebührenAbwasser

etc.

Treibhausgase =Hochwasser?

Naturkastatrophen?

DerEntsorgungspreisist im Kaufpreisnicht enthalten!

(Käufer) (Gemeinschaft)(Gemeinschaft)


STIRLINGMOTOR

Sind wir bereit, für die indirekten Entsorgungskostenzu zahlen (Ökosteuer)?

Bsp.: 1 Liter Benzin ca.1,2 EUR = 0,- EUR = ??? Kg CO21 KWh* ca, 0,036 EUR = 0,- EUR = ??? Kg CO21 Liter Heizöl ca. 0,5 EUR = 0,- EUR = ??? Kg CO2

ProduktHerstellung

ProduktVerbrauch

(Wir)

Produkt Preis(Kaufpreis)

ProduktEntsorgung

(Wir? Allgemeinheit?)

Entsorgungspreis

direkt indirekt

* Herstellungskosten, mix lt. VDEW

+ indirekte Entsorgung

Verhaltensmusterwechsel?(Paradigmawechsel)

STIRLINGMOTOR

Sind wir bereit, für die indirekten Entsorgungskosten zu zahlen?Ökosteuer? Politisch kaum durchsetzbar! Oder zahlen unsere Kinder?

z.B. Treibhausgase

DirekteEntsorgung

Kaufpreis

+ indirekte Entsorgung

sind wir bereit, die indirekten Kosten zu vermeiden, zu reduzieren?Vermeidung von CO2, FCKW, etc. Zu welchem Preis?

Kaufpreis direkt

Reduzierung

oder

Verhaltensmusterwechsel?(Paradigmawechsel)

STIRLINGMOTOR

Frage:Wie kann man persönlich CO2 vermindernohne die Lebensqualität einzuschränken?

Antwort:Energie besser nutzen!Weniger Energie vergeuden!

Jedes nicht verbrannte Öl, Benzin etc. istnicht erzeugtes CO2!

Zur Erinnerung: Thermisches Kraftwerk

STIRLINGMOTOR

Thermisches Kraftwerk:= ungünstige Gesamtnutzung

Zur Erinnerung:

STIRLINGMOTOR

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK, CHP*)= günstige Gesamtnutzung

*(Combined Heat Power)

Stirlingmotor als Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

STIRLINGMOTOR

- Gas- Pellets- NawaRo- etc..

NawaRo =NachwachsendeRohstoffe

= alle Brennstoffe, Pellets, etc.= niedrige Emissionen= wartungsarm= leise

Stirlingmotor

als (KWK)

= äußere Verbrennung

Nachwachsende Rohstoffe

KWK und Netzeinspeisung

STIRLINGMOTOR

Stirlingmotor

Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

= äußere Verbrennung

= + Einspeisevergütung

- Gas- Pellets- NawaRo- etc..

Netzeinspeisung(bis 0,21Ct/Kwh)

Wie funktioniert ein Stirlingmotor?

???Einfaches Prinzip!

Schwer zuverstehen?

STIRLINGMOTOR

Was ist ein Stirlingmotor?

STIRLINGMOTOR

Der Stirlingmotor ist eine Form des Heißluft(gas)-Motors- benannt nach dem schottischen Geistlichen Robert Stirling- mit äußerer Verbrennung+ geschlossenem Kreislauf Heißluft-Motor

EricssonÄußere Verbrennung

„offener“Kreislauf

RoperInnere Verbrennung


StirlingÄußere Verbrennung

„geschlossener“Kreislauf

VakuumÄußere Verbrennung


Was ist ein Stirlingmotor?

STIRLINGMOTOR

Stirlingmotor, benannt nach dem schottischen Geistlichen Robert Stirling

Stirling 1816

Stirling 1827 mit Regenerator

Stirling 1815

Robert Stirling(1790 - 1879)


STIRLINGMOTOR

Arbeitskolben

Verdränger(-kolben)

Funktion:Der Stirlingmotor besitzt keine Ventile!

Die Wärme wird vonaußen zugeführt,

p

v

13a2

3

Luft(Gas)

1a

4


STIRLINGMOTOR

Idealer Stirlingprozess:1 = Erhitzen =

1a Druckerhöhung2 = Expansion3 = Kühlen =

3a Druckreduktion4 = Kontraktion

Problem:Wie kann man dieLuft (Gas) schnell erhitzenund schnell abkühlen?Lösung:mit einem Verdrängeroder Regenerator!


STIRLINGMOTOR

Lösung:Verdränger oder Regenerator!

Verdränger (-kolben)(nicht dichtend)

Zuwärme Abwärme

Zur Krafterzeugungbraucht man nurein Wärmegefälle

= (Th-Tk)/Th

HeißesEnde

KaltesEnde

Δ T


STIRLINGMOTOR

Arbeitskolben

Verdränger(eilt Arbeitskolben um + 90° oder – 90° voraus)

Der Stirlingmotor

• besitzt keine Ventile!

• Kraft nur durch Temperaturunterschied

Δ T

90°

Bauformen des Stirlingmotors

STIRLINGMOTOR

Kraft

Abwärme

Wärme

Übliche Bezeichnung der Stirling Bauformen


STIRLINGMOTOR

Sonderformen des Stirlingmotors

LTS- LowTemperature Stirling Ringbom Freikolben


STIRLINGMOTOR

Immer noch Verständnisprobleme?Bauen Sie sich für einige Euros

einen funktionierenden Stirlingmotor!

Schlagenhauf-Motor** nachProf. Dr. Schlagenhauf

Anwendung des Stirlingmotors?

STIRLINGMOTOR

Pellet betriebene Stirling-Kraft Wärme-Kopplung von SUNMACHINE GmbH

Haushaltsgerät im Serienbau


STIRLINGMOTOR

Haushaltsgerät im Serienbau

Gas betriebene KWK vonBOSCH-THERMOTECHNIKals Stand- oder Wandgerät

mit Freikolben-Stirlingmotor(einfache Mechanik)

Stirling-Solarmotoren

STIRLINGMOTOR

Solarmotor derSUNMACHINE GmbH

3 kW el

9 kW therm

Solarmotor der SOLO Stirlingmotoren GmbH

Leistung:10 kW el


STIRLINGMOTOR

Solarmotor derSUNMACHINE GmbH

Projekt Solarfarm= besserer Nutzungsgrad

Kombination Solar + Biogas,damit mögliche Anwendung

in Deutschland

Auslastung über 24 h

Leistung

Solar

Bio Bio Bio Bio

Solar

Gas,Biogas

StirlingMotor


STIRLINGMOTOR

• Hilfsantrieb für Segelschiffe• KWK für Privathaushalt

750 Wel

Erdgas, Diesel, Kerosin450 x 500 x 800 mmFa. Whispertech NZ

Solarantrieb fürWasserpumpen

Fa. SUNMACHINE GmbHNürnberg

Andere Anwendungen des Stirlingmotors?

STIRLINGMOTOR

Die Firma Kockums, Schweden(Howaldt Werft),baut solche Antriebeinsbesondere für U-Boote.

Da der Stirlingmotor zumAntrieb nur Wärme benötigt,die von außen zugeführt wird,eignet er sich ganz besonderszu Unterwasser-Antrieben.

Stirling, der luftunabhängige AntriebAISP, Air Independent Stirling Propulsion

Quelle: Kockums


STIRLINGMOTOR

Quelle: Martini1967


Künstliches Herz

Wärmequelle:Alpha Isotop


STIRLINGMOTOR

Quelle: NASA


Wärmequelle: Isotop

Linear -Generator

Einsatz im Weltraum

Thermodynamisches Prinzip

STIRLINGMOTOR

Stirling-KältemaschinenFCKW-freie Kälteerzeugung

STIRLINGMOTOR

PHILIPSKältemaschine

FCKW-freie Kälteerzeugung

Quelle: Stirling Cryogenics & Refrigeration BV


STIRLINGMOTOR

Motor

Kühler

Stirling-Kühlerfür

Infrarot Sensoren

QUELLE: AIM, AEG Infrarot-Module GmbH, Heilbronn

IR-Kamerafür

Mammographie

Stirling-Kältemaschine

Einführung des Stirlingmotors?

STIRLINGMOTOR

Warum gibt es Schwierigkeiten mit der Einführung vonLeistungsstirlings?

1. Im privaten Bereich ist die Erwartungshaltung des Nutzers schwer zu

erfüllen. Insbesondere von kleinen Unternehmen.

- Kleine Stückzahlen = hohe Stückkosten = hoher Marktpreis

- Geforderte lange Service-Intervalle = hohe Gewährleistungs-

und Garantiekosten.

2. Die Möglichkeit der Reduzierung von Umweltbelastungen ist dem

Nutzer nicht bewusst und wird kaum honoriert.

3. Bei preisunsensiblen Anwendungen ist der Leistungs-Stirling, trotz

hoher Zuverlässigkeitsanforderungen, bei Militär, NASA-(Weltraum),

etc. fest etabliert.


STIRLINGMOTOR

Frage:

Hat der Stirlingmotor

eine Zukunft?

Antwort:

Ja, in speziellen Bereichen.

Ja, wenn wir unsere Umwelt entlasten wollen.

Weiterführende Adressen:

STIRLINGMOTOR

Wirtschaftlichkeitsberechnung für KWK:www.sunmachine.de (SUNMACHINE GmbH Nürnberg)

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)

Vielen Dank

Mit freundlicher Empfehlungvon

Stirlingmotor.com61440 Oberursel

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STIRLINGMOTOR

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