FAQ - Über Stirling-Motor

Fragen und Antworten:

1. Q: Sind Stirlingmotoren wirklich die effizientesten Motoren überhaupt? EIN: In der Mitte des 19. Jahrhunderts fand ein sehr intelligenter Franzose namens Sadi Carnot heraus, welche maximale Effizienz mit jeder Wärmekraftmaschine möglich ist. Es ist eine Formel wie diese (Temperatur der heißen Seite – Temperatur der kalten Seite)/Temperatur der heißen Seite x 100 entspricht dem maximalen theoretischen Wirkungsgrad. Natürlich müssen die Temperaturen in Grad Kelvin oder Rankine gemessen werden. Stirlingmotoren (mit perfekter Regeneration) entsprechen diesem Zyklus. Echte Stirlingmotoren können 50 Prozent des maximal theoretischen Wertes erreichen. Das ist ein unglaublich hoher Prozentsatz!
2. Q: Wenn Stirlingmotoren so effizient sind, warum habe ich dann keinen in meinem Auto? EIN: Die beste Antwort darauf ist, den MM-1-Motor abzuholen, nachdem er auf Touren gekommen ist. Beachten Sie, dass es etwa eine Minute lang weiterläuft. Während es sehr einfach ist, einen Stirlingmotor zu bauen, der sofort stoppt, gibt es nichts auf der Welt, was irgendjemand tun kann, um einen sofort zum Starten zu bringen. Wenn ich in mein Auto steige, möchte ich, dass es sofort anspringt (wenn nicht früher) und in der Lage sein kann, Gummi von den Reifen zu brennen, wenn ich den Parkplatz verlasse! Stirlingmotoren können das nicht. Trotz dieser Einschränkungen gaben Ford, GM und American Motors Corp. in den 1970er Jahren Millionen von Dollar für die Entwicklung von Stirlingmotoren für Autos aus. Ford baute sogar einen Stirling, der zwanzig Sekunden nach dem Drehen des Startschlüssels (mit relativ geringer Leistung) vom Bordstein wegfahren konnte! Viele Prototypen wurden gebaut und getestet. Dann fielen die Ölpreise in den 1980er Jahren und die Leute fingen an, größere Autos zu kaufen. Plötzlich gab es keinen zwingenden Grund, einen Motor zu bauen, der wesentlich effizienter als Verbrennungsmotoren war, aber nicht sofort ansprang.  Hier ist ein Bild eines AMC Spirit von 1979. Es war mit einem experimentellen Stirlingmotor-Triebwerk namens „P-40“ ausgestattet. Der Geist war in der Lage, Benzin, Diesel oder Gasohol zu verbrennen. Der P-40-Stirlingmotor versprach weniger Umweltverschmutzung, 30 % bessere Laufleistung und das gleiche Leistungsniveau wie der Standard-Verbrennungsmotor des Autos. [Aus „An Introduction to Stirling Engines“] Die French Research Sub Saga wird von einem Stirlingmotor angetrieben. Stirlingmotoren funktionieren auch hervorragend als Hilfsstromgeneratoren/Heizungen auf Yachten, wo ihre Ruhe geschätzt wird und gutes Kühlwasser zur Verfügung steht. Sie würden auch sehr gut in Flugzeugen funktionieren, in denen die Luft kälter wird, wenn das Flugzeug in die Höhe steigt. Es gibt kein Flugzeug-Triebwerk (inklusive Jets), das durch das Steigen irgendeine Verbesserung der Betriebsbedingungen erzielt. Stirlingmotoren verlieren beim Steigen nicht so viel Leistung wie Kolbenmotoren oder Jets. Hätten Sie nicht auch gerne leise Flugzeuge mit sehr effizienten Triebwerken, die zudem äußerst vibrationsarm sind?
3. Q: Wer war überhaupt Rev. Robert Stirling? EIN: Robert Stirling war ein Geistlicher der Church of Scotland, der sich neben dem Wohlbefinden ihrer Seelen auch für die Gesundheit der Körper seiner Gemeindemitglieder interessierte. Er erfand den Stirlingmotor (er nannte ihn einen „Luftmotor“), weil Dampfmaschinen seiner Zeit oft explodierten und diejenigen töteten und verstümmelten, die das Pech hatten, in der Nähe zu stehen. Die Motoren von Robert Stirling konnten nicht explodieren und erzeugten mehr Leistung als die damals verwendeten Dampfmaschinen. 1816 erhielt er sein erstes Patent für einen neuartigen „Luftmotor“. Die Motoren, die er baute, und die folgenden wurden schließlich als „Heißluftmotoren“ bekannt und blieben bis in die 1940er Jahre als Heißluftmotoren bekannt, als andere Gase wie Helium und Wasserstoff als Arbeitsflüssigkeit verwendet wurden. Robert Stirling war sein ganzes Leben lang ein aktiver Geistlicher und Erfinder. Seine vielleicht wichtigste Erfindung war der „Regenerator“ oder „Economizer“, wie er es nannte. Dies wird heute in Stirlingmotoren und vielen anderen industriellen Prozessen verwendet, um Wärme zu sparen und die Industrie effizienter zu machen.
4. Q: Wofür werden Stirlingmotoren heute verwendet? EIN: Die modernen Anwendungen von Stirlingmotoren sind für fast jeden unsichtbar. In den letzten Jahren wurden viele Forschungsmotoren gebaut, aber es gibt nur drei Bereiche, in denen Stirlingmotoren einen dramatischen Einfluss hatten.  Es gibt Stirlingmotoren in U-Booten, Stirlingmaschinen, die als Kryokühler verwendet werden, und Stirlingmotoren in Klassenzimmern. Kryotechnik ist die Wissenschaft von Dingen, die extrem kalt sind, und Stirlingmotoren sind ein Werkzeug, das verwendet werden kann, um Dinge extrem kalt zu machen. Es ist nicht offensichtlich, aber ein Stirlingmotor ist ein reversibles Gerät. Wenn Sie ein Ende erwärmen und das andere kühlen, erhalten Sie mechanische Arbeit, aber wenn Sie mechanische Arbeit hineinstecken, indem Sie einen Elektromotor anschließen, wird ein Ende heiß und das andere Ende wird kalt. Wenn Sie die Maschine richtig konstruieren, wird das kalte Ende extrem kalt. Tatsächlich wurden Stirling-Kühler hergestellt, die unter 10 Grad Kelvin kühlen. Mikro-Stirling-Kühler wurden in großen Stückzahlen zum Kühlen von Infrarotchips auf 80 Grad Kelvin für den Einsatz in Nachtsichtgeräten hergestellt.
5. Q: Wer hat diesen Stirlingmotor erfunden? EIN: Etwas Geschichte: 1983 demonstrierte Ivo Kolin, Professor an der Universität Zagreb im damaligen Jugoslawien, den ersten Stirlingmotor, der mit geringen Temperaturunterschieden betrieben werden konnte. Nachdem er veröffentlicht hatte, was er getan hatte, Dr. James Senft, ein Mathematikprofessor an der University of Wisconsin River Falls, baute die ersten Motoren ähnlich dem MM-1. Das Modell MM-1 wäre ohne die Arbeit dieser beiden Personen nicht möglich gewesen. Das Konzept für den MM-1 stammt vom innovativen Geist von Darryl Phillips. Alle Detaildesign- und Konstruktionsarbeiten für den MM-1 wurden von Brent H. Van Arsdell, Präsident der American Stirling Company, durchgeführt.
6. Q: Die Welt hat Tausende von Wärmequellen mit niedrigen Temperaturunterschieden, warum bauen Sie nicht einen Motor mit voller Leistung, der sie nutzt? EIN: Stirlingmotoren, die mit kleinen Temperaturunterschieden betrieben werden, neigen dazu, sehr groß für die Menge an Leistung zu sein, die sie abgeben. Obwohl wir natürlich Motoren bauen könnten, die Strom erzeugen und mit kleinen Temperaturunterschieden betrieben werden, haben wir uns aus diesem Grund nicht dafür entschieden. Wenn die für den Betrieb eines Stirlingmotors verfügbare Temperaturdifferenz abnimmt, nimmt die Größe des Motors zu, die für eine bestimmte Leistungsmenge erforderlich ist. Schauen Sie sich zum Beispiel unser wunderschönes Modell MM-6 an. Dieser Motor läuft mit der Wärme Ihrer warmen Hand und gibt eine unermesslich kleine Menge an Leistung ab. Motoren, die Leistung erzeugen und mit kleinen Temperaturunterschieden laufen, können gebaut werden, aber sie werden groß (normalerweise unpraktisch groß) für die Menge an Leistung sein, die sie abgeben. Eine gute allgemeine Richtlinie ist, dass, wenn die heiße Seite des Motors nicht mindestens ist 500 Grad. F. (260 °C) ist der Motor zu sperrig für die Leistung, die er abgibt.

7. Q: Baut die American Stirling Company Stirlingmotoren mit voller Leistung? Wenn nicht, planen Sie, welche zu bauen? EIN: Wir bauen derzeit nur Stirling-Motoren für Schulungs- und Demonstrationszwecke. Wir würden gerne Stirling-Motoren zur Stromerzeugung bauen, aber wir haben derzeit nicht die Mittel, um ein solches Projekt zu finanzieren.

8. Q: Wo bekomme ich einen 5- bis 25-kW-Stirlingmotor für mein Haus, Auto, Boot usw. her, der mit jedem Kraftstoff von Kuhchips bis Sonnenschein läuft und preislich mit einem Honda-Generator der gleichen Leistung konkurrenzfähig ist? EIN: Es gibt einige Stirlingmotoren für diejenigen, die ein militärisches oder hohes kommerzielles Budget haben. Es gibt auch einen Motor, der 750 Watt abgibt und dafür ausgelegt ist, Yachten und abgelegene Wohnhäuser zu heizen und mit Strom zu versorgen. Siehe unsere Linkseite für Details. Es wäre zwar sehr schön, wenn es einen solchen Motor zu einem Preis pro kW gäbe, der mit Benzin- oder Dieselmotoren konkurrenzfähig wäre, aber das ist wahrscheinlich zunächst nicht realistisch. Benzin- und Dieselgeneratoren werden millionenfach hergestellt. Wenn ein 5- bis 25-kW-Stirlingmotor zum ersten Mal auf den Markt kommt, wird er zunächst in viel geringeren Stückzahlen hergestellt und kostet daher zweifellos mehr pro kW als vergleichbare Benzin- und Dieselmotoren.
9. Q: Könnte ein guter Stirlingmotor gebaut werden, indem man mit einem Chevy V8 mit kleinem Block oder vielleicht einem Luftkompressor beginnt und ihn in einen Stirling umwandelt? EIN: Dies wurde viele Male von vielen verschiedenen Leuten versucht und die Schlussfolgerung ist, dass es wirklich nicht so viel hilft. In seinem Buch „Making Stirling Engines“ beschreibt Andy Ross die Umwandlung eines Auto-Freon-Kompressors in einen Stirling-Motor. Die Schlussfolgerung von Andy und anderen lautet, dass dieser Ansatz zwar funktionieren kann, aber zu viele Kompromisse eingegangen werden müssen, wenn Sie mit einigen Teilen beginnen, die für einen anderen Zweck hergestellt wurden. Sie können die gesamte Maschine genauso gut als speziell angefertigten Stirlingmotor bauen.
10. Q: Darf ich einige Ihrer Fotografien oder Zeichnungen auf meiner Website oder in gedruckter Form verwenden? EIN: Ja meistens. Sie können die Bilder unserer Motoren jederzeit im Internet verwenden, wenn Sie einen Link zu unserer Homepage https://www.stirlingkit.com/ einfügen . Im Druck dürfen Sie unsere Bilder verwenden, wenn Sie einen Bildnachweis mit der Aufschrift „Verwendet mit Genehmigung von www.stirlingkit.com “ drucken. Wenn Sie unsere Inhalte auf andere Weise erneut veröffentlichen möchten, rufen Sie uns bitte an oder senden Sie uns eine E-Mail.
11. Q: Ich möchte mehr über Stirlingmotoren erfahren, was soll ich tun? EIN: Wir empfehlen den Kauf einer Kopie von „Mit dem Stirlingmotor um die Welt“ als sehr guter Überblick über Stirlingmotoren. Aber der beste Weg, Stirlingmotoren wirklich zu verstehen, ist, einen unserer Motoren in der Hand zu halten transparente Motoren in deinen Händen und schau genau zu, wie es läuft. Genießen Sie also unsere Website, aber kommen Sie auf jeden Fall wieder Stöbern Sie in unserem Shop für Stirlingmotoren.