Daihatsu-Forum.de - Einzelnen Beitrag anzeigen - Stirling-Motor in Kombination mit E-Motor

Werner Schulte · 19.03.2009, 09:27

Hallo Daniel,

solche Ideen sind immer toll und sehen auf dem Papier erstmal nach einer großen Einsparung aus. Man fragt sich glatt: "Warum gibt es das noch nicht?"

Es gibt andere Gründe, die solche Sachen nicht lohnenswert erscheinen lassen. Und diese sind meist nicht so bekannt, wenn man sich nicht damit ausgiebig beschäftigt hat. Mitunter ändern sich aber auch Parameter in den Umgebungsbedingungen (Herstellungsmöglichkeiten, Materialpreise, Vorschriften etc.) und auf einmal kommt doch irgendeine Idee zur Anwendung, über die die Presse dann berichtet, als wäre es etwas ganz Neues - was aber meist gar nicht stimmt.

Mal erst vorweg: Stirling-Motor und Brennstoffzelle sind Klassiker der thermodynamischen Erkenntnisse. Pfarrer Stirling konnte den Wirkungsgrad seiner neuen "Feuerluftmaschine" berechnen und erklären, warum der Wirkungsgrad besser ist. Das macht ihm heute kaum einer vor, will sagen, die meisten Leute sprechen irgendwas nach, was ihnen in den Zeitungen oder an den Stammtischen dieser Nation als Funktion verkauft wurde, ohne aber den Hintergrund richtig zu durchdringen.

Die Erfinder der Brennstoffzelle, die ja bald 200 Jahre alt wird und immer noch nicht "bahnbrechend" in unserem Leben vorkommt, wußten auch genau, daß der Wirkungsgrad dieser Energieumsetzung besser war, als alles, was später noch an Antriebsmaschinen gekommen ist. Energie war früher teuer, wie nie!

Ich hoffe, ich habe dich mit der Einleitung nicht gelangeweilt.

Kommen wir zur praktischen Tat:

Stirling-Motoren haben ein sehr sehr hohes Leistungsgewicht. Um diese Wirkungsgrade zu erreichen, von denen alle träumen, dürfen die Temperaturdifferenzen an den wärmeübertragenden Stellen nur sehr gering sein. Das bedeutet aber, daß diese Flächen, egal ob nun zum Kühler gewickelt, gefächert oder als Ebene, riesengroß sein müssen, um nennenswerte Leistungen zu übertragen. Dazu kommt, daß der Arbeitsdruck in den Zylindern des Stirling-Motors rel. niedrig ist, er kommt also in der Auslegung mehr einer Dampfmaschine gleich, als einem Verbrennungsmotor.

Damit ist die Leistungsdichte oder auch Hubraumleistung schon begrenzt auf Werte, die wir in unseren Autos niemals akzepieren würden.

Die schlechte Regelbarkeit der Maschinen bzw. ihr äußerst träges Ansprechen wäre auch noch zu nennen als Schwierigkeit, aber da Du den Antrieb ja als Generator laufen lassen möchtest, käme man da schon irgendwie drüber weg.

Die Grubenfahrzeuge laufen mitnichten mit Stirling-Motoren. Ein Gerücht, was sich irgendwie hartnäckig hält. Der wohl bekannteste und selbst in USA am weitesten verbreitete Riesenmuldenkipper von Liebherr hat als Antrieb eine Schiffsmaschine mit (weiß nicht mehr genau) um die 4000 PS. Diese treibt einen wuchtigen Generator, der dann die Energie auf die beiden E-Motoren in den Hinterräder bringt. Die elektrische Energieübertragung ist dabei sehr verlustreich, bietet aber soviele Vorteile, daß man sie anwendet. Die Vorteile fehlender Wellen und Differenzialgetriebe sind enorm. Wäre an denen mal was dran, so müßte man schon einen Kran bemühen, um was zu wechseln. Die einzigen Getriebe in dieser Kolossen sitzen in den Hinterrädern selbst und sind sehr gedrungen gebaut, um die E-Motoren schneller laufen lassen zu können, als die Hinterräder.

Der Schiffsdiesel hat zwar für sich einen sehr guten Wirkungsgrad, ist aber nicht deswegen ausgewählt, sondern wegen seiner Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Diese "Autos" dürfen nur eine sehr geringe "turndown"-Zeit haben! Die müssen rund um die Uhr fahren, damit es sich lohnt. Bei den Bergbauern wird mit Promile gerechnet. Sobald der LKW verliert, ist das Förderband installiert, was mit viel weniger Energieaufwand viel mehr transportieren kann, nur eben nicht so flexibel ist.

Ein Grund für die elektrische Übertragung ist noch, daß diese Schwerlastautos mitunter unter sehr hoher Last sehr langsam anfahren müssen. Das wäre mit einer Reibkupplung schon unmöglich, ist aber auch mit hydraulischer Übertragung sehr schwierig. Die amerikanische Konkurrenz von Liebherr bekommt das immer wieder zu spüren.

Im Grunde muß man für solche Autos Maßstäbe von Diesellok ansetzen, dann liegt man richtig. Die Wirkungsgrade von Eisenbahnantrieben sind auch nicht doll, dafür ist das Fahrkonzept aber so ökonomisch, daß man gar nicht gezwungen ist, den Wirkungsgrad so auszureizen.

Schau dir auf der Liebherr-Seite mal so einen LKW an. Bestaune den riesigen Kühler an der Front. Da siehst Du schon, wie die Wärme wegpowert.

Dann gehe mal auf die Seiten von Stirling-Motor-Herstellern. Es gibt durchaus auch etwas größere zu kaufen. Laß Dir die Leistungsangaben schicken und projektiere einfach nur mal so vor dich hin. Das wird alles seeeehr groß und seeeehr schwer, da sind unsere kleinen Daihatsus schnell am Ende ihrer Tragfähigkeit.

Gruß

Werner Schulte

(der solche Ideen mag)

19.03.2009, 09:27	#6
Werner Schulte Benutzer Registriert seit: 18.03.2009 Ort: Bonn Beiträge: 113	Stirling Motor für Grubenfahrzeuge Hallo Daniel, solche Ideen sind immer toll und sehen auf dem Papier erstmal nach einer großen Einsparung aus. Man fragt sich glatt: "Warum gibt es das noch nicht?" Es gibt andere Gründe, die solche Sachen nicht lohnenswert erscheinen lassen. Und diese sind meist nicht so bekannt, wenn man sich nicht damit ausgiebig beschäftigt hat. Mitunter ändern sich aber auch Parameter in den Umgebungsbedingungen (Herstellungsmöglichkeiten, Materialpreise, Vorschriften etc.) und auf einmal kommt doch irgendeine Idee zur Anwendung, über die die Presse dann berichtet, als wäre es etwas ganz Neues - was aber meist gar nicht stimmt. Mal erst vorweg: Stirling-Motor und Brennstoffzelle sind Klassiker der thermodynamischen Erkenntnisse. Pfarrer Stirling konnte den Wirkungsgrad seiner neuen "Feuerluftmaschine" berechnen und erklären, warum der Wirkungsgrad besser ist. Das macht ihm heute kaum einer vor, will sagen, die meisten Leute sprechen irgendwas nach, was ihnen in den Zeitungen oder an den Stammtischen dieser Nation als Funktion verkauft wurde, ohne aber den Hintergrund richtig zu durchdringen. Die Erfinder der Brennstoffzelle, die ja bald 200 Jahre alt wird und immer noch nicht "bahnbrechend" in unserem Leben vorkommt, wußten auch genau, daß der Wirkungsgrad dieser Energieumsetzung besser war, als alles, was später noch an Antriebsmaschinen gekommen ist. Energie war früher teuer, wie nie! Ich hoffe, ich habe dich mit der Einleitung nicht gelangeweilt. Kommen wir zur praktischen Tat: Stirling-Motoren haben ein sehr sehr hohes Leistungsgewicht. Um diese Wirkungsgrade zu erreichen, von denen alle träumen, dürfen die Temperaturdifferenzen an den wärmeübertragenden Stellen nur sehr gering sein. Das bedeutet aber, daß diese Flächen, egal ob nun zum Kühler gewickelt, gefächert oder als Ebene, riesengroß sein müssen, um nennenswerte Leistungen zu übertragen. Dazu kommt, daß der Arbeitsdruck in den Zylindern des Stirling-Motors rel. niedrig ist, er kommt also in der Auslegung mehr einer Dampfmaschine gleich, als einem Verbrennungsmotor. Damit ist die Leistungsdichte oder auch Hubraumleistung schon begrenzt auf Werte, die wir in unseren Autos niemals akzepieren würden. Die schlechte Regelbarkeit der Maschinen bzw. ihr äußerst träges Ansprechen wäre auch noch zu nennen als Schwierigkeit, aber da Du den Antrieb ja als Generator laufen lassen möchtest, käme man da schon irgendwie drüber weg. Die Grubenfahrzeuge laufen mitnichten mit Stirling-Motoren. Ein Gerücht, was sich irgendwie hartnäckig hält. Der wohl bekannteste und selbst in USA am weitesten verbreitete Riesenmuldenkipper von Liebherr hat als Antrieb eine Schiffsmaschine mit (weiß nicht mehr genau) um die 4000 PS. Diese treibt einen wuchtigen Generator, der dann die Energie auf die beiden E-Motoren in den Hinterräder bringt. Die elektrische Energieübertragung ist dabei sehr verlustreich, bietet aber soviele Vorteile, daß man sie anwendet. Die Vorteile fehlender Wellen und Differenzialgetriebe sind enorm. Wäre an denen mal was dran, so müßte man schon einen Kran bemühen, um was zu wechseln. Die einzigen Getriebe in dieser Kolossen sitzen in den Hinterrädern selbst und sind sehr gedrungen gebaut, um die E-Motoren schneller laufen lassen zu können, als die Hinterräder. Der Schiffsdiesel hat zwar für sich einen sehr guten Wirkungsgrad, ist aber nicht deswegen ausgewählt, sondern wegen seiner Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Diese "Autos" dürfen nur eine sehr geringe "turndown"-Zeit haben! Die müssen rund um die Uhr fahren, damit es sich lohnt. Bei den Bergbauern wird mit Promile gerechnet. Sobald der LKW verliert, ist das Förderband installiert, was mit viel weniger Energieaufwand viel mehr transportieren kann, nur eben nicht so flexibel ist. Ein Grund für die elektrische Übertragung ist noch, daß diese Schwerlastautos mitunter unter sehr hoher Last sehr langsam anfahren müssen. Das wäre mit einer Reibkupplung schon unmöglich, ist aber auch mit hydraulischer Übertragung sehr schwierig. Die amerikanische Konkurrenz von Liebherr bekommt das immer wieder zu spüren. Im Grunde muß man für solche Autos Maßstäbe von Diesellok ansetzen, dann liegt man richtig. Die Wirkungsgrade von Eisenbahnantrieben sind auch nicht doll, dafür ist das Fahrkonzept aber so ökonomisch, daß man gar nicht gezwungen ist, den Wirkungsgrad so auszureizen. Schau dir auf der Liebherr-Seite mal so einen LKW an. Bestaune den riesigen Kühler an der Front. Da siehst Du schon, wie die Wärme wegpowert. Dann gehe mal auf die Seiten von Stirling-Motor-Herstellern. Es gibt durchaus auch etwas größere zu kaufen. Laß Dir die Leistungsangaben schicken und projektiere einfach nur mal so vor dich hin. Das wird alles seeeehr groß und seeeehr schwer, da sind unsere kleinen Daihatsus schnell am Ende ihrer Tragfähigkeit. Gruß Werner Schulte (der solche Ideen mag)