Hat der Stirlingmotoreine Zukunft?
Hat derStirlingmotor eine
Zukunft?
Eine alllgemeine ÜbersichtHermann Schmidt
Stirlingmotor.com
Oberursel
www.stirlingmotor.com
STIRLINGMOTOR.COM
© Diese Unterlagenkönnen unter Angabeder Quellen genutztwerden.Quelle:Stirlingmotor.com
Hat der Stirlingmotoreine 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 Stirlingmotoreine Zukunft?
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:
Hat der Stirlingmotoreine Zukunft?
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
Unser Verhaltensmuster
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)
Unser Verhaltensmuster
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
„offener“Kreislauf
StirlingÄußere Verbrennung
„geschlossener“Kreislauf
VakuumÄußere Verbrennung
„offener“Kreislauf
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)
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
STIRLINGMOTOR
Arbeitskolben
Verdränger(-kolben)
Funktion:Der Stirlingmotor besitzt keine Ventile!
Die Wärme wird vonaußen zugeführt,
p
v
13a2
3
Luft(Gas)
1a
4
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
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!
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
STIRLINGMOTOR
Lösung:Verdränger oder Regenerator!
Verdränger (-kolben)(nicht dichtend)
Zuwärme Abwärme
Zur Krafterzeugungbraucht man nurein Wärmegefälle
= (Th-Tk)/Th
HeißesEnde
KaltesEnde
Δ T
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
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
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
STIRLINGMOTOR
Sonderformen des Stirlingmotors
LTS- LowTemperature Stirling Ringbom Freikolben
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
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
Anwendung des Stirlingmotors?
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
Anwendung des Stirlingmotors?
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
Anwendung des Stirlingmotors?
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
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
Thermodynamisches Prinzip
STIRLINGMOTOR
Stirling-KältemaschinenFCKW-freie Kälteerzeugung
STIRLINGMOTOR
PHILIPSKältemaschine
FCKW-freie Kälteerzeugung
Quelle: Stirling Cryogenics & Refrigeration BV
Andere Anwendungen des Stirlingmotors?
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.
Hat der Stirlingmotoreine Zukunft?
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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E-Mail: [email protected]
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