Neue thermische Lösung für kostengünstige Heizung und Strom in den Häusern
Mikro-KWK-Anlagen basieren derzeit hauptsächlich auf internen und externen Verbrennungsmotoren. Obwohl sie billig und effizient sind, können Verbrennungsmotoren nur mit Kohlenwasserstoffbrennstoffen betrieben werden. Außerdem sind sie laut und haben eine kurze Lebensdauer. Rankine- und Stirling-Motoren - beides Beispiele für externe Verbrennungsmotoren - sind komplex, teuer und haben eine geringe thermische Effizienz bei Niedrigenergie-Anwendungen. Das EU-finanzierte Projekt UP-THERM (Innovative high efficiency phase change fluid based heat engine) entwickelte erfolgreich eine innovative Wärmemotor-Konfiguration, die eine echte Alternative zum Stand der Technik darstellt. Basierend auf einem externen Verbrennungsmotor, kann sein neuartiger Wärmewandler nicht nur mit Hochtemperatur-Wärme eine zufriedenstellende Effizienz erreichen, er nutzt auch Niedertemperatur-Einsatzmaterial, das entweder von Erdgas oder nachhaltigen Quellen stammen kann. Verschiedene sichere und umweltfreundliche Arbeitsflüssigkeiten wie Wasser oder Kohlendioxid werden in dem Motor verwendet. Der Motor ist geräuschlos und sein Betrieb basiert auf einem einzigartigen Zyklus, der den gleichen Wirkungsgrad wie ein Carnot-Zyklus aufweist. Im Vergleich zu den derzeit verfügbaren Stirling-Motoren mit gleicher Leistung ermöglicht das extrem einfache Design eine bessere Wirtschaftlichkeit im Hinblick auf die Massenproduktion. Der Motor von UP-THERM ist ein Zwei-Phasen-Motor mit einem einzigen beweglichen Teil - einem vertikalen Kolben - und basiert auf einer Phasenänderung eines Arbeitsfluids, um oszillierende Verdrängung und nachhaltige thermodynamische Schwingungen von Druck und Strömungsgeschwindigkeit, die in nützliche Arbeit umgewandelt werden können. Ein wesentlicher Vorteil der neu entwickelten Wärmekraftmaschine ist, dass sie verschiedene Regeneratoren aufnehmen kann. Dies löst das Stirling-Motoren betreffende Problem der Motorabdichtung und des Kolbenverschleißes. Der in dem Projekt entwickelte Motor bietet eine einfache und kostengünstige Lösung, die eine wettbewerbsfähige Alternative für Niedrigenergie-Anwendungen vor allem für abgelegene Off-Grid-Bereiche darstellt.
Schlüsselbegriffe
Wärmekraftmaschine, Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung, externe Verbrennungsmotoren, UP-THERM, Phasenwechsel
