Stirling Stromgenerator via Solarthermie betreiben ?



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Lomax223

Aktives Mitglied
16.09.2018
483
Hallo !

Ich suche schon länger einen Stirling klein Stromgenerator der mittels Warmwasser aus meiner Solarthermie Anlage betrieben werden könnte (Wassertemperatur 50-80° )
Eine Leistung von ca. 1KW würde mir genügen.

Alternativ wäre ich auch an einem Brennwertgerät mit integriertem Stirling Generator interessiert
für einen 2 Personenhaushalt und 80 qm Wohnfläche. Hier sollte der Preis jedoch "überschaubar" sein .

Bitte jetzt keine Diskusion über die Sinnhaftigkeit und / Amortitation lostreten - es geht mir rein um die Machbarkeit UND sind solche Klein Stirling Generatoren überhaupt am Markt ?

Wer Infos hat , Bitte her damit !


Gruß

Lomax
 
Zuletzt bearbeitet:

Kamikaze

Aktives Mitglied
Such mal nach "Mikro-BHKW". Da gibt es etliche Stirlingmotoren auf dem Markt.
Nach dem, was ich davon bisher mitbekommen habe sind die aber oft nur von kurzer Lebensdauer und da so ein Motor viele bewegliche Teile besitzt können sich die Hersteller meist um Garantie und Gewährleistung drücken (häufig angeführt ist z.B. falsche Aufstellung und/oder falsche Wartung/Benutzung).
50°C werden dir zudem nicht für den Betrieb ausreichen. Wenn ich mich nicht täusche fangen diese Teile erst ab >80°C überhaupt erst zu laufen an. Ob du so ein Teil also mit deiner Solarthermie überhaupt zum drehen bringen kannst halte ich daher für fraglich - geschweige Denn von Leistungsbetrieb...
 

Emil

Bekanntes Mitglied
04.04.2006
2.759
Ein Stirling Motor arbeitet mit der Temperaturdifferenz. Man braucht also nicht nur eine heiße Seite sondern auch eine kalte Seite.

Mit was würdest Du die kalte Seite kühlen?

Die Heizung kann es ja wohl nicht sein, denn im Winter liefert Solarthermie wie auch PV praktisch nichts, zumindest keine 50 - 80° C, und das Heizungwasser hat ja eine ähnliche Temperatur.

Bei dieser geringen Temperaturdifferenz ist der Wirkungsgrad des Stirling sehr schlecht. Bei 80° C warm und 20° C heiß beträgt der Carnot Wirkungsgrad nur etwa 17 %, in der Realität werden es mit einem Strirling weniger als 10 % sein. Um 1 kW damit zu erzeugen brauchst Du als etwa 10 kW thermisch und musst davon 9 kW weg kühlen können.

Das macht also rein energetisch keinen Sinn, auch wenn Geld keine Rolle spielt.

Stirling Generatoren konnten sich nicht wirklich durchsetzen, selbst wenn sie mit Hochtemperaturwärme betrieben werden.

Sie sind aber eine nette Spielerei und laufen im Prinzip schon mit Handwärme.



Aber Leistung gibt es dabei natürlich nicht viel.

Ich würde eher die Solarthermieanlage durch eine PV-Anlage ersetzen. dieser erreicht immerhin etwa 20 % Wirkungsgrad und würde das mit einer Wärmepumpe kombinieren.
 
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Wertungen: Kamikaze

saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
780
Wasserbetriebene Wärmetauscher haben schon mal eine relativ große Wärmeübertragung bei geringen Temperaturdifferenzen. Wenn das Arbeitsgas einen entsprechend hohen Arbeitsdruck hat, könnte dies zu den ca 1000 W/Km² Wäemetauschvermögen der Wasserseite passen. Aufwendig ist ein vernünftiges Füllungstiming. Bisher hat noch niemand einen Pressluftmotor mit brauchbarem Wirkungsgrad entwickelt. Die Wärmetauscher von Sirlingmotoren kranken meist an zu kleinen Tauschflächen.
Dampfmaschinen mit organischen Lösungsmitteln bringen die gewünschten Leistungsdichten, bei zu geringem Wirkungsgrad. 70 bar Arbeitsdruck hatte der Stirling mit Edelgas Helium, der bei Viessmann nur negativen Erfolg hatte, obwohl er mit hoher Temperaturdifferenz arbeitete. Der Rankine-Prozess (Dampfmaschine mit organischem Medium) leidet an zu geringem Kappa, weil die organischen Lösungsmittel zu vielatomig sind.
Ich kann da nicht viel Hoffnung machen. Was nutzbare Leistung angeht.
Der Philipps-Stirling war vermutlich der leistungsfähigste. Das war ein Verbrenner mit 30% Wirkungsgrad. Klar, einatomiges Edelgas mit seinem unerreicht hohen kappa von 1,69.
Also, aus rein physikalischen Gründen würde ich abraten. Der liebe Gott in der nächsten Welt wird vielleicht andere Stoffkonstanten wählen.
Trotzdem, wenn es nur um Bewegung, nicht Fortbewegung, geht, schöne Spielzeuge, auch in dieser Welt.
Auf einem Bonner Flohmarkt, vor ca 50 Jahren, wurde mal ein wunderschöner Sirling mit 30 Watt Nutzleistung aus einer kerzenähnlichen Flamme angeboten. War mir zu teuer, obwohl ein wunderschönes Teil. Diente als Beleuchtungsquelle eines Goldschmiedes, die gleich auch die Polituren besorgte. Waren verbreitet vor 150 Jahren.
Solltest Du grün gewählt haben, spielt Wirtschaftlichkeit eh keinerlei Rolle.
 
Zuletzt bearbeitet:

Lomax223

Aktives Mitglied
16.09.2018
483
Hallo Bernd

Zitat :
"Bisher hat noch niemand einen Pressluftmotor mit brauchbarem Wirkungsgrad entwickelt. "

Da möchte ich Dir widersprechen , der Französische ex Rennfahrer Guy Negre hat bereits 2008
ein Preßluftauto entwickelt daß kurz vor der Marktreife stand ...
Damals , als die Frösche noch Gamaschen trugen und die Jünger barfuß liefen , hatte ich mir bereits
eine Kaufoption bei Markteinführung gesichert , leider wurde aber nichts daraus (warum wohl ? )


Und NEIN ich habe NICHT grün gewählt sondern die Partei die keiner mag. (Mehrfach Nennungen sind möglich ! )

Gruß

Lomax
 
Zuletzt bearbeitet:

saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
780
Der einzige Ort, wo Guys Motor Sinn machte, war Indien. Da war die entstehende Kälte wertvoller als die Fortbewegung. In Europa fror die Kiste schon nach zwei Kilometern ein. Es fehlte ein Wärmetauscher völlig.
Aber zwei km legte die Kiste regelmäßig zurück. Bei einem Energieeinsatz von 14,3 kWh Kmpressionseergie, wobei wegen der 50% Wirkungsgrad des Bauer-Taucherkompressors der Verbrauch noch mal zu verdoppeln ist.
300bar bei 300 Liter/Minute
Guy machte nicht einmal Anstalten, die Kompressionswärme zu nutzen.
Die Speichersysteme für Erdgas in Niedersachsen speichern auch die Kompressionswärme.
Methan ist besser als Luft zur Kompression geeignet, weniger Kompressionswärme, weil Methan aus fünf Atomen besteht, Luftmoleküle nur aus zweien.
Der Herr Tata machte aus dem "Pressluftmotor" einen Verbrenner. Seitdem läuft er, allerdings ohne Erfolg.
Nein, an unseren Akkus geht kein Weg vorbei.
Die Bauer-Kompressoren bestehen aus zwei Zylindern, bei denen über dem zweiten Kolben noch ein Freikolben auf die 300 bar verdichtet. Weltweit im Einsatz. Den ersten, sehr großen 300bar-Kompressor baute Hugo Junkers. Einige von uns besitzen noch solch einen dieselbetriebenen Freikolbenkompressor für deutsche U-Boote. Heute laufen auch die rein elektrisch, per Wasserstoffbrennstoffzellen und Akkus.
googele doch mal "Freikolbengenerator°
Ich halte von der ganzen Geschichte nichts mehr: Solarzellen plus Akkus sind vorzuziehen.
 

saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
780
In den USA wurden solar betriebene Stirlinggeneratoren mit zufriedenstellendem Wirkungsgrad betrieben. Ich denke da an die Freischwinger, also Kolbenmotoren, die allerdings auf auf die Sonne ausgerichtete Parabolspiegel angewiesen waren. Also, sehr teuer , die Projekte wurden aufgegeben. Noch gibt es die halbparabelförmigen Rinnenkollektoren. Zwar günstiger, aber ich vermute, auf Dauer unrentabler als Solarzellen. Bis 16% Wirkungsgrad, verlautete aus Kalifornien . Die arbeiten als Dampfmaschinen, genauer Dampfturbinen (Rankine-Prozess).
Dort wird weiter verwendbare Wärme geerntet, für die sich aber gerade dort kein Abnehmer findet.
Bei uns ist es bisher zu teuer, die Paneele mit Kühlröhren auszustatten. Abnehmer wären hier allerdings vorhanden. Für Heizzwecke.
Bisher meist aufgeständert doppelseitig luftgekühlt, die Wärme wird verworfen.
Der Herstellungspreis ist noch entscheidend für die Ablehnung.
Billiger als die Doppelnutzung ist es, für Fotovoltaik und Wärmegewinnung, getrennte Anlagen zu nutzen. Trotz doppeltem Flächenbedarf.
Balkonkraftwerke sind optimal beidseitig luftgekühlt und nehmen keine Sonne weg. Balkon voll nutzbar, für Pflanzen und Elektrofahrer. Fällt mir gerade auf.
Erstaunlich, welche Strommenge ein kleines Solarpaneelquadrätchen von 300km mal 300km liefert. Reicht für die gesamte Menschheit. Über 10 Terawatt Spitzenleistung. 1kW für jeden Erdenbewohner.
Macht sich nicht groß in der Sahara. Die Jahresenergie passt allerdings nicht in unsere Akkus. Andere Speichermöglichkeiten stoßen hier im Forum auf Ablehnung. Bei mir nicht, obwohl ich zu fast 100% Braunkohlestrom aus Hambach und Garzweiler beziehe. Mit norwegischem Wasserzertifikat. 25,8 Cent plus Grundpreis.
Mehrere Bekannte sind Kunden des Düsseldorfers Ömer Varol. Die schieben ihre Elektroautos. Ömer fährt einen Mercedes GLC (Großer Luxus-Kompressor). Nicht Elektro. Der ist doch nicht doof.

Was zum Gucken
 
Zuletzt bearbeitet:

saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
780
Es gab einmal eine Möglichkeit, mit FCKWs, inzwischen verboten, eine ordentliche Molekülmasse von über 2000 zu erreichen. In einem normalen Auto-Turbogebläse konntest Du damit eine Kompression von 12 erreichen. Wegen der vielen Atome pro Molekül ist aber der Isotropenexponent kappa viel zu klein, um berauschende Wirkungsgrade zu erreichen. Aber es geht. Mit Uranhexafluorid sogar noch viel besser. Mir läge es fern, mit so etwas Gefährlichem zu experimentieren. Habe es aber auf dem Papier durchgespielt.Molmasse 352. Hat sogar ein erträgliches kappa. Nein, nein und and abermals nein!
Mit gewöhnlichem Wasserdampf geht es auch. Die sündhaft teuren Turbinen kannst du sogar bei Sulzer kaufen.
Laufen im Vakuum, deshalb magnetgelagert. Auf der Hannovermesse habe ich eine solche Kältemaschine bereits in Funktion gesehen. Super, aber unbezahlbar.Bei Dir würde die gleich Kältemaschine nur andersherum laufen. Also, genau wovon Du träumst. Ohne Lottogewinn unmöglich.

Hersteller für genau das, was Du suchst

Mein Rat: Gibs auf! Wenn Du in die Schweiz fährst, gehe einfach bei Sulzer vorbei!
Wenn es Dir auf die Lebensdauer der Maschine und von Dir nicht ankommt, kannst Du aber eine ganz gewöhnliche Spielzeugdampfmaschine mit Propan oder Butan statt Wasser betreiben. Dann reicht die Temperaturdifferenz. Das Haus bitte vorher räumen.
 

Lomax223

Aktives Mitglied
16.09.2018
483
Moin Bernd !

Mit Dampfmaschinen kenn ich mich etwas aus .. habe mir vor einigen Jahren was gebaut.
In der Nachschau hätte ich es wohl behalten sollen um einen Generator betreiben zu können ;)



Gruß

Lomax
 

saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
780
Das ist ja ein wunderschönes Teil. Ideal, wenn man solch ein Gewässer vor der Tür hat. Könnte man durch ganz England mit shippern.Würde man sofort in die Gemeinschaft der "Narrowboat"-Besitzer aufgenommen, wenn Du noch den Text vom drunken Sailor ausendig lernst. 2m20 war die maximale Breite eines "Narrowboats", aber es gab auch Lastkanäle mit nur 90cm Breite. Die brachten die wirtschaftliche Entwicklung Englands voran.
Oft von Kindern getreidelt. In Deutschland baute man die Kanäle erst viel später, groß und gleich von ausgewachsenen Pferden gezogen.

Die organischen Lösungsmittel, dazu gehören auch die Alkane, wie Propan und Butan, vertragen sich alle mit Fett, also kann man damit auch Dampfmaschinen schmieren.
Für Deinen Zweck benötigst Du eines mit relativ hohem Dampfdruck. Propan wäre da schon super, aber brennbar. Dann müsste es absolut sicher vor dem Kontakt mit Luft sein. Also Erhitzung, Verdampfung und Kondensation in einem hermetischen Kreislauf, auch für das Schmierfett.
Es gibt auch unbrennbare Flüssigkeiten, alle Fluorhaltig, auch mit hohem Dampfdruck.

ausgefallene Industrieprodukte

sogar unbrennbar und so gut wie ungiftig. HFS, davon hatte ich noch nie gehört.
Vor den Hexafluoriden wird gewarnt. Oft nicht so harmlos wie behauptet.SF6 klimaschädlich wie kein zweites, aber unverzichtbar bei Mittel- und Hochspannungsschaltern.
Die kritische Temperatur von Propan liegt bei 94 Grad, das läge also ziemlich ideal. Verbotene Kältemittel liegen oft genauso günstig, aber bei denen ist das Fluor in Verruf geraten. Greta hat unter anderem deswegen den Skolstrijk för klimatet gemacht. Propan ist in dieser Hinsicht harmlos.

Sämtliche chlorhaltigen organischen Lösungsmittel sind schon lange wegen ihrer Ozonfeindlichkeit verboten, die Beeinträchtigung der Menschheit durch den dadurch bedingten Hautkrebs ist immer noch unerträglich hoch.Ebenso sind bisher sämtliche fluorhaltigen wegen ihrer unglaublich hohen Klimaschädlichkeit verboten.
Aber mit den neuen schwefelhaltigen Fluorwasserstoffverbindungen gibt es vielleicht doch verantwortbare, die den Betrieb von Dampfmaschinen über thermische Sonnenkollektoren ermöglichen,für den Betrieb unserer Elektroautos oder Schiffen.
Mit einem organischem Wunschkältemittel wären 5% bis 20% Wirkungsgrad drin, wenn im Sommer ein Wärmeüberschuss besteht.Neuland, das unbedingt erforscht werden sollte.

Inzwischen sind auch die wegen ihrer Feuergefährlichkeit verbotenen Alkane Propan und Butan endlich wieder zugelassen und zunehmend in unseren Kühlschränken und Wärmepumpen wiederzufinden.

Dagegen läuft die Kältelobby und Elektrikerlobby Sturm.
Die neuerdings wieder zulässigen , vor ca 20 Jahren verbotenen Kältemittel verderben das Monopol, möglicherweise zusammen mit den neuen oben aufgeführten Substanzen.

Neue Verordnung!

Damit dürfen wir unsere Dampfmaschine bauen! R32 gerade erlaubt , wird damit wieder verboten. Zur Zeit ein Chaos unter den Lobbyisten.

Guy Negre hat nur Untaugliches zustande gebracht. Er sollte sich von seinen Pressluftmotoren trennen und auf organische Flüssigkeiten verlegen.
Der Hauptvorteil: Wärme kann man über Wochen speichern und dann in Strom verwandeln. Als Wirkungsgrad sind mit passenden organischen Lösungsmitteln bis 20% in unseren Kleinanlagen zu erwarten, die wir wegen der vermutlich weiter vorhanden Feuergefährlichkeit im Garten vergraben.
 
Zuletzt bearbeitet:

saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
780
Heizen musst Du Dein Haus ja schließlich. Den dabei gewonnen Strom gibt es dann fast zum Nulltarif. Mit den organischen Lösungsmitteln nutzt Du auch die wichtige Temperaturspanne zwischen 100 Grad Celsius und der Umgebungs- oder Grundwassertemperatur (oder Fußboden). Zwischen 100 Grad und 30 Grad sind immerhin 70° / 300° drin also praktisch 15%. Großkraftwerke kommen mit der unteren nutzbaren Temperatur nicht unter110 Grad Celsius. Allein wegen der Größenverhältnisse. Mit Kleinkraftwerken bist Du da im Vorteil. Bauen wir mal ein flüssigpropanbetriebenes? Klar, rein solar beheizt?
Ein 70m² Dach bringt immerhin mehr als 50.000kWh/Jahr. Bei 5% Wirkungsgrad 2500kWh Strom bei 10% mehr...Wasserkühlung ist dann aber schon erforderlich.Theoretisch kann man manche Klimakompressoren rückwärts laufen lassen. Da sollten wir uns rinmal erkundigen. DieInvertertypen mit Permanentmagnetmotoren liefen dann direkt ins Cityel mit Zwischenspeicherung in purem Wasser statt Lithium.
 

saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
780
Heizen musst Du Dein Haus ja schließlich. Den dabei gewonnen Strom gibt es dann fast zum Nulltarif. Mit den organischen Lösungsmitteln nutzt Du auch die wichtige Temperaturspanne zwischen 100 Grad Celsius und der Umgebungs- oder Grundwassertemperatur (oder Fußboden). Zwischen 100 Grad und 30 Grad sind immerhin 70° / 300° drin also praktisch 15%. Großkraftwerke kommen mit der unteren nutzbaren Temperatur nicht unter110 Grad Celsius. Allein wegen der Größenverhältnisse. Die Schallgeschwindigkeit des Wasserdampfes wird dann nach der letzten Turbinenstufe überschritten. Mit Kleinkraftwerken bist Du da im Vorteil. Bauen wir mal ein flüssigpropanbetriebenes? Klar, rein solar beheizt?
Ein 70m² Dach bringt immerhin mehr als 50.000kWh/Jahr. Bei 5% Wirkungsgrad 2500kWh Strom bei 10% mehr...Wasserkühlung ist dann aber schon erforderlich.Theoretisch kann man manche Klimakompressoren rückwärts laufen lassen. Da sollten wir uns rinmal erkundigen. DieInvertertypen mit Permanentmagnetmotoren liefen dann direkt ins Cityel mit Zwischenspeicherung in purem Wasser statt Lithium.
Nun aber ein Wermuthstropfen: die zwei riesigen 18 tausend Liter-Wasserbehälter der Waldmühle speichern bei 50 Grad Temperaturdifferenz zwar 1000 kWh Wärme liefern aber nur ca 70 kWh Strom.
Strom gilt praktisch als nicht speicherbar. Mit dem gesamten Kongowasser durch die Sahara reicht es auch nur für wenige Tage. Drei Schluchten-, Renaissance-, und Assuandamm sind da schon eine große Hilfe.
Also, ein nettes Spielzeug, die Dampfmaschine auf dem Dach.
 

saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
780
Heizen musst Du Dein Haus ja schließlich. Den dabei gewonnen Strom gibt es dann fast zum Nulltarif. Mit den organischen Lösungsmitteln nutzt Du auch die wichtige Temperaturspanne zwischen 100 Grad Celsius und der Umgebungs- oder Grundwassertemperatur (oder Fußboden). Zwischen 100 Grad und 30 Grad sind immerhin 70° / 300° drin also praktisch 15%. Großkraftwerke kommen mit der unteren nutzbaren Temperatur nicht unter110 Grad Celsius. Allein wegen der Größenverhältnisse. Die Schallgeschwindigkeit des Wasserdampfes wird dann nach der letzten Turbinenstufe überschritten. Mit Kleinkraftwerken bist Du da im Vorteil. Bauen wir mal ein flüssigpropanbetriebenes? Klar, rein solar beheizt?
Ein 70m² Dach bringt immerhin mehr als 50.000kWh/Jahr. Bei 5% Wirkungsgrad 2500kWh Strom bei 10% mehr...Wasserkühlung ist dann aber schon erforderlich.Theoretisch kann man manche Klimakompressoren rückwärts laufen lassen. Da sollten wir uns rinmal erkundigen. DieInvertertypen mit Permanentmagnetmotoren liefen dann direkt ins Cityel mit Zwischenspeicherung in purem Wasser statt Lithium.
Nun aber ein Wermuthstropfen: die zwei riesigen 18 tausend Liter-Wasserbehälter der Waldmühle speichern bei 50 Grad Temperaturdifferenz zwar 1000 kWh Wärme liefern aber nur ca 70 kWh Strom.
Strom gilt praktisch als nicht speicherbar. Mit dem gesamten Kongowasser durch die Sahara reicht es auch nur für wenige Tage. Drei Schluchten-, Renaissance-, und Assuandamm sind da schon eine große Hilfe.
Also, ein nettes Spielzeug, die Dampfmaschine auf dem Dach.
 

saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
780
Kein Kunststück. Damals, 1878, gab es auch noch viel mehr Erfinder. Die sterben aus. Setzen wir hinter die Solar-Wasserdampfmaschine noch eine Vakuum-Entspannungsturbine, sind 40% Wirkungsgrad drin. Geht aber nur bei vielen kleineren Anlagen. Mit organischem Arbeitsstoff als zweiteStufe benötigen wir nicht einmal Vakuum.
 

saxobernd

Aktives Mitglied
23.07.2020
780
Da stimmt etwas mit der Forensoftware nicht. Wenn da nicht von Hand eingegriffen wird. komme ich nicht herein.

Rechnung: Du hast zwischen 30 und 80 Grad eine Temperaturdifferenz von 50 Grad. In einem Liter Luft stecken also bei der Temperaturänderung 50 Joule. Die 50 Grad geteilt durch im Mittel 320 Kelvin ergeben einen nur theoretisch erreichbaren Wirkungsgrad von 50/320 = 15,6%.
Gelingt es Dir, pro Sekunde diesen Liter durch die Maschine und die beiden Wärmetauscher zu schleusen, erhältst Du ein Leistung von ca 8 Watt. Bei 0,1m³/s 800 Watt, also das, was Du wünschst.
Eine Wärmeleistung von 5 kW. Mache mir das mal vor mit einem kleinen Stirling.

Nein, außer hübschen Spielzeugen ist da nichts drin.
Tatsächlich hatte Philipps so etwas in Eindhofen erreicht, allerdings bei 1500 Grad. Der Motor passte in ein Boot, ohne, dass es sank.
War zu teuer für weitere Produktion.
Die käuflichen Stirlings mit nennenswerter Leistung arbeiten alle mit Helium unter 70 bar und der genannten hohen Temperatur. Die Amis und Kanadier erzeugten sogar 15 kW. Frag nicht, wie groß die solarbetriebenen Dinger waren.
Nur ordentliche Dampfmaschinen kommen da in Frage. 16% in den amerikanischen Wüsten und in Quarzazate oder wo der Roland sich da herumtreibt. Oft natriumgekühlt mit Wasserdampf.
 
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