Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? -...
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Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? Hat der Stirlingmotor eine Zukunft? Eine alllgemeine Übersicht Hermann Schmidt Stirlingmotor.com Oberursel http://www.stirlingmotor.com [email protected] STIRLINGMOTOR © Diese Unterlagen können unter Angabe der Quellen genutzt werden © Diese Unterlagen können unter Angabe der Quellen genutzt werden
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Hat der Stirlingmotor eine Zukunft?
Hat derStirlingmotor eine
Zukunft?Eine alllgemeine Übersicht
Hermann Schmidt
Stirlingmotor.com
Oberursel
http://www.stirlingmotor.com
STIRLINGMOTOR
© Diese Unterlagenkönnen unter Angabe der Quellen genutzt werden
© Diese Unterlagenkönnen unter Angabe der Quellen genutzt werden
Hat der Stirlingmotor eine Zukunft?
■ 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
Hat der Stirlingmotor eine Zukunft?
STIRLINGMOTOR
Frage:
Hat der Stirlingmotor eine Zukunft?
Antwort:
Jein, oder
Ja, aber!Ja, in speziellen Bereichen
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
Hat der Stirlingm 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
STIRLINGMOTOR
ProduktHerstellung
ProduktVerbrauch
(Wir)
ProduktEntsorgung
(Wir?)
Kosten:
Produkt-Preis(Kaufpreis)
Entsorgungs-Preisdirekt indirekt
Müll- gebührenAbwasser
etc.
Treibhausgase =Hochwasser?
Naturkastarophen?
Unser Verhaltensmuster
STIRLINGMOTOR
4Sind wir bereit, für die indirekten Entsorgungskostenzu zahlen (Ökosteuer)?
Bsp.: 1 Liter Benzin = 1 € = 0,- € = 2,3 Kg CO21 KWh* = 0,029 € = 0,- € = 0.7 Kg CO21 Liter Heizöl = 0,4 € = 0,- € = 2,3 Kg CO2
ProduktHerstellung
ProduktVerbrauch
(Wir)
ProduktEntsorgung
(Wir?)
Produkt Preis(Kaufpreis)
Entsorgungspreisdirekt indirekt
* Herstellungskosten, mix lt. VDEW
Verhaltensmusterwechsel? (Paradigmawechsel)
STIRLINGMOTOR
Kaufpreis DirekteEntsorgung
+ indirekte Entsorgung
Sind wir bereit, für die indirekten Entsorgungskosten zu zahlen?4Ökosteuer? Politisch kaum durchsetzbar! Oder zahlen unsere Kinder?
Sind wir bereit, die indirekten Kosten zu vermeiden?4Vermeidung von CO2, FCKW, etc. Zu welchem Preis?
Kaufpreis direkt + indirekte Entsorgung
= 0 Treibhausgase
Verhaltensmusterwechsel? (Paradigmawechsel)
STIRLINGMOTOR
Frage: Wie kann man CO2 vermindern ohne die Lebensqualität einzuschränken?
Antwort:Energie besser nutzen!Weniger Energie vergeuden!
Zur Erinnerung:
STIRLINGMOTOR
Abfall = Abwärme58% bis 70%
30-42%Strom
+ Wärme(70-58%)=+ 1,6 -1,3 Kg CO2
Eingang 1 Liter
Heizöl= 2,3Kg CO2
Total:3,6 - 3,9 Kg CO2
100%KW
Klassisches Kraftwerk: = 30% - 42% Strom = 70% - 58% Abfallwärme
= ungünstige Gesamtnutzung
Zur Erinnerung:
STIRLINGMOTOR
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) = 30% Strom = 60% Nutzwärme = 10% Abwärme (Abfall)
= günstige GesamtnutzungKWKWärmeStrom
Abfall= 10%
Eingang 1L Heizöl
= 2,3Kg CO2 +10%
Total:2,53 Kg CO2ca. 33% Einsparung
100%
Zur Erinnerung:
STIRLINGMOTOR
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)mit nachwachsenden Brennstoffen = 30% Strom = 60% Nutzwärme = 10% Abwärme (Abfall)
= sehr günstige Gesamtnutzung
KWKWärmeStrom
Abfall= 10%
Eingang 1L Rapsöl
Pellets etc.
= 2,3Kg CO2 +10%
100%
CO2 Abgabe CO2 Aufnahme
Total:0,0 Kg CO2
100% Einsparung
Zur Erinnerung:
STIRLINGMOTOR
Total:0,0 Kg CO2
100% Einsparung
Warum ein Stirlingmotorfür
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)?
= Äußere Verbrennung = alle Brennstoffe, Pellets, etc. = niedrige Emissionen = wartungsarm = leise
KWKWärmeStrom
Abfall= 10%
Eingang 1L Rapsöl
Pellets etc.
= 2,3Kg CO2 +10%
100%
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
???Einfaches Prinzip!
Schwer zu verstehen?
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
Ericsson Äußere Verbrennung
„offener“Kreislauf
RoperInnere Verbrennung
„offener“Kreislauf
StirlingÄußere Verbrennung
„geschlossener“Kreislauf
VakuumÄußere Verbrennung
„offener“Kreislauf
Was ist ein Stirlingmotor?
STIRLINGMOTOR
Der Stirlingmotor ist eine Form des Heißluft-Motors- benannt nach dem schottischen Geistlichen Robert Stirling
Stirling 1816
Stirling 1827 mit Regenerator
Stirling 1815
Robert Stirling
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
STIRLINGMOTOR
Arbeitskolben
Verdrängerkolben
Funktion:Der Stirlingmotor besitzt keine Ventile!
Die Wärme wird von außen zugeführt,
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
STIRLINGMOTOR
p
vv
Idealer Stirlingprozess:1 = Komression (isotherm)2 = Erhitzen (isochor)3 = Expansion (isotherm)4 = Kühlen (isochor)
2
1
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Problem: Wie kann man dieLuft schnell erhitzen und schnell abkühlen?Lösung:mit einem Verdränger oder Regenerator!
Luft(Gas)
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
STIRLINGMOTOR
Problem:Wie kann man die Luft schnell erhitzen und abkühlen?Lösung:Mit einem Verdränger oder Regenerator!
Verdrängerkolben(nicht dichtend)
Heißes Ende
Kaltes Ende
Zuwärme Abwärme
Man braucht nur ein Wärmegefälle
η = (Th-Tk)/Th
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
STIRLINGMOTOR
Arbeitskolben
Verdrängerkolben (eilt Arbeitskolben
um 90° voraus)
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.
Die Wärme wird von außen zugeführt, man kann also alle Arten von Brennstoffen oder Wärmequellen nutzen z.B. auch Sonnenstrahlung.
Die Wärme wird von außen zugeführt, man kann also alle Arten von Brennstoffen oder Wärmequellen nutzen z.B. auch Sonnenstrahlung.
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
STIRLINGMOTOR
Kraft
Abwärme
Wärme
β- Bauformγ - Bauform
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
STIRLINGMOTOR
LTS- Low Temperature Stirling
Ringbom Freikolben
Sonderformen des Stirlingmotors
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
STIRLINGMOTOR
Immer noch Verständnisprobleme?Bauen Sie sich für einige Euros
einen funktionierenden Stirlingmotor!
Schlagenhauf-Motor* * nach Prof. Dr. Schlagenhauf
Anwendung des Stirlingmotors?
STIRLINGMOTOR
Stirling-Kraft Wärme-Kopplung von SOLO Kleinmotoren GmbH
Haushaltsgerät im Serienbau und lieferbar!
Elektrische Leistung 2-9 kWThermische Leistung 8-24 kW
Anwendung des Stirlingmotors?
STIRLINGMOTOR
Solarmotor der SUNMACHINE GmbH
3 kW el9 kW therm
Solarmotor der SOLO Kleinmotoren GmbH
Leistung:10 kW el
Anwendung des Stirlingmotors?
STIRLINGMOTOR
KWK-Haushaltsgerät im Serienbau und lieferbar!
Quelle: SOLO GmbH, SindelfingenQuelle: SOLO GmbH, Sindelfingen
Anwendung des Stirlingmotors?
STIRLINGMOTOR
Solarmotor der SUNMACHINE GmbH
Projekt SolarfarmKombination Solar + Biogas,damit mögliche Anwendung
in Deutschland
Auslastung über 24 h
Leistung
SolarBio Bio Bio Bio
Solar
BiogasStirlingMotor
Anwendung des Stirlingmotors?
STIRLINGMOTOR
Hilfsantrieb für Segelschiffe
750 WelErdgas, Diesel, Kerosin
450 x 500 x 800 mmFa. Whispertech NZ
Solarantrieb für Wasserpumpen
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 Unter-wasserantrieben.
Stirling, der luftunabhängige AntriebAISP, Air Independent Stirling Propulsion
Quelle: Kockums
Andere Anwendungen des Stirlingmotors?
STIRLINGMOTOR
Quelle: Martini1967
Stirling, der luftunabhängige AntriebAISP, Air Independent Stirling Propulsion
Künstliches Herz
Wärmequelle:Alpha Isotop
Andere Anwendungen des Stirlingmotors?
STIRLINGMOTOR
Quelle: NASA
Stirling, der luftunabhängige AntriebAISP, Air Independent Stirling Propulsion
Wärmequelle: Isotop
Linear -Generator
Einsatz im Weltraum
Andere Anwendungen des Stirlingmotors?
STIRLINGMOTOR
Andere Anwendungen des Stirlingmotors?
STIRLINGMOTOR
PHILIPS Kältemaschine
Handelsübliche Stirling-KältemaschinenFCKW-freie Kälteerzeugung
Quelle: Stirling Cryogenics & Refrigeration BV
Andere Anwendungen des Stirlingmotors?
STIRLINGMOTOR
Motor
Kühler
Stirling-Kühler für
Infrarot Sensoren
QUELLE: AIM, AEG Infrarot-Module GmbH, Heilbronn
IR-Kamerafür
Mammographie
Stirling-Kältemaschine
Hat der Stirlingmotor eine Zukunft?
STIRLINGMOTOR
Frage:
Hat der Stirlingmotor eine Zukunft?
Antwort:
Ja, in speziellen Bereichen.
Ja, wenn wir unsere Umwelt entlasten wollen.
Weiterführende Adressen:
STIRLINGMOTOR
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)
Vielen DankHermann Schmidt
Stirlingmotor.com61440 Oberursel
www.stirlingmotor.com
E-Mail: [email protected]
STIRLINGMOTOR
