(Low temperature stirling engines)

Seit einiger Zeit werden für die paraäquatorialen Länder Stirlingmotoren mit Sonnenkollektoren entwickelt, die Wärme auf niedrigem Niveau nutzen sollen. Solche Motoren könnten auch für die Nutzung solarthermischer Abwärme in Mitteleuropa interessant sein. Deshalb war es Ziel der Untersuchung, die spezifische Leistung von Niedertemperatur-Stirlingmotoren so anzuheben, dass sie sich auch unter unseren Klimabedingungen zur Abwärmenutzung verwenden lassen. Zu diesem Zweck wurde ein Niedertemperatur-Stirlingmotor mit eingebautem Sonnenkollektor technisch analysiert und wirtschaftlich begutachtet. Darüberhinaus wurden Optimierungsspielräume für diesen Motor ausgelotet.

Die obere Prozesstemperatur des Testgeräts übersteigt kaum 65 °C. Scheinbar begrenzt der Sonnenkollektor die Leistungsfähigkeit des Motors. Damit übereinstimmend lässt sich der Niedertemperatur-Stirlingmotor unter mitteleuropäischen Verhältnissen nicht wirtschaftlich betreiben, wenn er mit einem Kredit finanziert wird. Um wirtschaftlicher zu arbeiten, müsste eine solche Maschine mit Wasserstoff als Arbeitsgas bei einem höheren Druck betrieben werden oder mit höherer Drehzahl laufen.
Wasserstoff und Druckerhöhung bedingen aufwendige Motorkonstruktionen. Wie die Autoren anhand einer Dimensionsanalyse herausgefunden haben, lässt sich auch die Nenndrehzahl nicht beliebig variieren. Sie hängt vielmehr vom Hubvolumen, der oberen Prozesstemperatur und der Gaskonstante ab.

Summary:

The objective of this study was to assess the opportunities of increaseing the thermo dynamical efficiency of low temperature stirling engines. The study showed that there is limited space for a better efficiency.

(Durchführung: Fachhochschule Trier, Fachbereich Maschinenbau, Prof. Dr. H. Zoppke)

 

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