Dampfmaschine als BHKW
BAU-Forum: Nutzung alternativer Energieformen

und dann denken sie nochmal über das Problem nach. (vergiss es)

und frage mich seitdem, warum wir nicht Damfmaschinen-Antriebe statt Otto-Motor zum Autofahren nehmen.

Nur mal als Gedankenexperiment:
Wenn es gelänge, die Dampfmaschine im Brennraum unterzubringen,
gäbe es überhaupt keine Wärmeverluste und der Gesamtwirkungsgrad würde nicht leiden.

weil der Dampf irgendwo wieder abkühlen muss, sonst gibt es kein Druckgefälle und keine Strömung. Also geht es nicht, alles in den Brennraum zu packen.
Gruß Roland

und dann soll es demnächst losgehen. "Das erste luftbetriebene Auto der Welt" liefert dann eine Tankfüllung für weniger als zwei € und es reicht für 200 km. Ausstoß: reine saubere Luft und 30 PS Leistung soll dieses "Perpetuum Mobile" bringen. Zitat:
Wenn das System installiert ist, können innerhalb von drei Minuten 300 Liter komprimierter Luft unter hohem Druck in den Tank gepumpt werden. Zu Hause kann der Wagen innerhalb von vier Stunden aufgeladen werden. Die Elektrizität für den Heimluftkompressor kostet etwa drei Mark. Die Luft ist natürlich kostenlos.
Kontakt: Guy Negre, CQFD Air Solution, Forum Aurelia, 83170 Brignoles, Frankreich
Im Focus 24/1999 (Juni 1999) erschien ein Artikel übers Luftauto:
Ich zitiere heraus: Mexikaner und Österreicher waren schon da, auch Gesprächspartner aus China, Kuba und Ägypten zeigten reges Interesse. Technikexperten und Fahrzeugingenieure aus aller Welt bestaunen im südfranzösischen Brignoles ein Aggregat in der Größe von zwei Schuhkartons: Ein Motor, der mit Luft läuft.
Kein fauler Zauber, sondern gewissenhafte Tüftelei: Mit 24 patenten verfeinerten die 20 Mitarbeiter der Firma MDI ein Prinzip, das schon Formel-1-Motoren und Flugzeugtriebwerke startet, zur Serienreife für Autos. Dabei dehnt sich komprimierte Luft durch Erhitzung schlagartig aus und liefert so Energie für den 30 PS Motor.
Der mit Kevlar umwickelte Luftbehälter sitzt unter dem Fahrzeug und wird mit einem Druck von 300 Bar gefüllt, was 100 m³ Treibluft ergibt. Nach 200 Kilometern schließt der Fahrer den Bordkompressor an eine Steckdose an, vier Stunden später ist der Behälter mit luftiger Energie gefüllt  -  für etwas 3 DM Stromkosten. Im Grunde ist das MDI-Vehikel ein Elektromobil mit Pressluftspeicher.
Vor allem Flottenbetreiber im Großstadtverkehr sieht MDI-Chef Martin Marschner als Kunden. Folglich bietet er sein Druckluftauto vorerst nur als Taxi und Lieferwagen an. "Im Franchise-Verfahren", hofft der ehemalige Hamburger, "könnten weltweit bald 60 Partnerfirmen die Druckluft-Kleinwagen produzieren. "
Noch in diesem Jahr soll eine Musterfabrik den Betrieb aufnehmen. In Mexiko beginnt 2000 die Produktion von jährlich 35000 Fahrzeugen in fünf Fabriken.
Zitat Ende. Siehe auch dieses Forum unter Alternative Energie # 337 "Diesel & BHKW".

• http://www.mdi.lu

ich darf das Thema nochmals aufgreifen ...
Folgender Aufbau angedacht:
Im Heizkessel ein hochdruckfestes Rohr spiralförmig an der Kesselwand geführt als Dampferzeuger. Die Wasserzufuhr in das Rohr mit gefiltertem Regenwasser (weich) und damit keine Verkalkungsproblem. Das Dampfrohr verlässt den Kessel und geht zur Dampfmaschine. Das Rohr ist natürlich stark gedämmt. Die Dampfmaschine selbst ist wegen Wärmeverluste gekapselt, möglicherweise sogar in einem doppelwandigen Behälter zur Vorwärmung des Wassers. Nach geleisteter Arbeit wird der entspannte Dampf entweder wieder direkt in den Kessel oder noch vor dem Wärmetauscher der Brennwerttechnik zurückman die Heizung geleitet. Die mechanische Energie der Dampfmaschine könnte einen sehr kleinen Generator (z.B. 0,5 kW) antreiben, der eine Batteriebank ständig nachlädt. Fazit zwar niedriger elektrischer Wirkungsgrad aber Gesamtwirkungsgrad hoch wegen Wärmerückgewinnung.
Es muss hier doch noch ein paar Oldtimer geben, die sich mit Dampfmaschinen auskennen.
Beste Grüße
Heinz Kräfte

mit welchen mechanischen Konstruktionen die ganze Geschichte zu betreiben ist, sollte man sich grundsätzliche Gedanken um den Nutzen der Sache machen. Und der sieht im ersten Überschlag gar nicht so schlecht aus. In Brennernähe haben wir die nötigen, sehr hohen Effektivtemperaturen, die wir zum Heizen ja gar nicht einsetzen. Was bei der Wirkungsgradberechnung von Dampfmaschinen typischerweise als "Verlust" gerechnet wird, ist bei uns keiner. Die Rückkühlung steht in unserem Fall auf der positiven Seite, da sie "kostenlos" durch die Heizkörper vorgenommen wird. Wir brauchen also eine mechanische Anordnung, die in der Lage ist, die Temperaturdifferenz zwischen Brenner und Rücklauf möglichst geschickt auszunutzen. (Mit einfachen Dampfmaschinen, wie sie uns aus der Kinderzeit als Modell bekannt sind, brauchen wir nicht anzufangen. Mehrfachexpansionsmaschinen sind das Minimum). Nach erster grober Überlegung wäre evtl. eine Anordnung in der Reihenfolge 1Dampferzeuger, 2Dampfmaschine, 3"Heizungskessel" vorzusehen. Dabei kann ich mir zur Pufferung ein "Kessel in Kessel" Prinzip wie beim MAN-Duomat vorstellen. Der Dampfkreislauf hat seinen Kondensator als Wärmetauscher im Heizkessel. Durch Bypass-Ventile bzw. geregelte Pumpen bekäme man eine bedarfsgerechte Steuerung der unterschiedlichen Lastfälle hin. Durch das Kessel in Kessel Prinzip kriegt man die Abgastemperatur gesenkt ... Lasst uns so'n Ding bauen..

Das Problem sind doch die hohen Wärmeverluste von mehr als 90 % der Dampfmaschine, wenn ich das richtig sehe. Keine Gedanken zum Wirkungsgrad der Dampfmaschine muss ich mir aus meiner Sicht bei folgendem Aufbau machen.
Röhrenwärmetauscher im Kessel (ich habe gelesen, die haben den Vorteil, dass sie nicht explodieren).
Der darin erzeugte Dampf geht IM (!) Kessel durch eine Dampfleitung Richtung Schornstein. In Kühleren Regionen, kurz vor der Wärmerückgewinnung durch die Brennwerttechnik sitzt im Abgasrohr eine einfach Kolben-Dampfmaschine, deren Welle durch die Schornsteinwand in den Heizungsraum geht und Arbeit leisten kann. Jetzt kann mir doch egal sein, wie primitiv die Dampfmaschine arbeitet, da "Abfallwärme" durch den letzten Wärmetauscher der Brennwerttechnik wieder dem Heizwasser zugeführt wird.
Sehe ich das richtig?
Gruß
Heinz Kräfte

Samstag, 18. Mai 2002 Berlin, 07:04 Uhr
Welt am SONNTAG
Mit Dampf in die Zukunft
Berliner Ingenieure entwickeln Antrieb mit kaum nachweisbaren Abgaswerten
Von Egon Morawietz
Berlin  -  Heutzutage machen neue Motortechnologien nur dann Sinn, wenn sie Verbrauch und Abgase deutlich senken. Verbrauchsvorteile werden aber oft durch ein höheres Fahrzeuggewicht aufgezehrt, Abgasnachbehandlung ist andererseits sehr aufwendig. So sorgt derzeit ein verbrauchsgünstiger Motor für Aufsehen, der kein messbares Abgas, ja noch nicht einmal einen Kat hat: Spezialisten der Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr (IAV) in Berlin, die zu 50 Prozent zu Volkswagen gehört, haben die aktuellen High-Tech-Möglichkeiten ausgelotet und überraschenderweise den Dampfmotor als ideale Antriebsmaschine entdeckt. Wer jetzt allerdings an die Ruß- und Rauch speiende Dampflokomotive denkt, liegt falsch  -  neueste Brennertechnologie, genannt Thermische Reaktoren, bilden die Basis des Konzepts. Gemeinsam mit dem Berliner Senat und der Technologiestiftung Berlin läuft bei der IAV noch bis Mitte des Jahres ein Forschungsprojekt, das über die Serienentwicklungsfähigkeit des Dampfmotors entscheidet.
Begonnen hat alles Mitte der 90er Jahre mit verschiedenen Brennertests in Heizkesseln. Schnell wurde klar, dass die Vorteile solcher Brenner in einem Dampfmotor voll zur Entfaltung kommen, der keine Abgase produziert, kein Verbrennungsgeräusch, andererseits aber ein günstiges Drehmoment hat. Mit Hilfe eines so genannten Porenbrenners gelang es den Ingenieuren, den Kraftstoff fast schadstofffrei zu verbrennen, lediglich geringe Mengen an Stickoxiden sind nachweisbar. Herbert Clemens, Bereichsleiter in der Dampfmotoren-Entwicklung bei der Tochterfirma TEA (Technologiezentrum Emissionsfreie Antriebe): "Übertragen auf einen Fahrzeugmotor bedeutet dies, dass die gemessenen Stickoxide bei unter 30 Prozent der kalifornischen SULEV-Norm liegen, den super-ultra niedrigen Abgasgrenzwerten". Deshalb nannten die Ingenieure ihren Motor kurzerhand "ZEE", Zero Emission Engine.
Drückt man auf den Startknopf des Dampfers, zündet ein Glühstift das Kraftstoff-Luft-Gemisch. In einer schwammähnlichen Aluminiumschaum-Struktur verbrennt das Gemisch ohne sichtbare Flamme  -  wie in einem thermischen Reaktor. Über die glühende Porenstruktur kann die Energie an den Dampferzeuger weitergeleitet werden. So genanntes Speisewasser (Salz- und kalkfreies Wasser) wird vorher in einem komplizierten Verfahren mehrfach erwärmt.
Kurz vor dem oberen Totpunkt im Arbeitstakt strömt der Dampf in den Expansionsraum. Mit bis zu 500 bar wird er dann in den eigentlichen Zylinder eingespritzt. Die Öffnungszeit des Injektors steuert die Dampfmenge und damit die Motorleistung, der expandierende Dampf treibt den Kolben nach unten. "Die Hochdruck-Dampfeinspritzung gleicht einem Common-Rail-System beim Diesel und erreicht die Verbrauchswerte eines 90 PS-TDI-Motors", erklärt Herbert Clemens.
Vater des IAV-Dampfmotors ist Entwicklungsingenieur Michael Hoetger, der das Brennerkonzept in einem Dreizylinder-Zweitaktmotor umsetzte, der letztlich 50 kW leistet. Der Motor ist so klein, dass er in einen Skoda Fabia eingebaut werden kann  -  und vom komplexen Abgassystem eines herkömmlichen Autos bleibt nur noch ein einfaches Rohr übrig. Nicht nur schadstofffrei ist der Motor, sondern auch umweltfreundlich: Ob Benzin, Diesel, Rapsöl, Erdgas oder Wasserstoff  -  der Brenner "schluckt" alle flüssigen und gasförmigen Kraftstoffe. Auch die Fachwelt ist von dem Konzept angetan: Auf dem Wiener Motorensymposium, wo auch VW-Chef Piëch seine Vorträge hält, galt der ZEE als eine der innovativsten Ideen.

So mittelalterliche Begriffe wie Dampfmaschine uam. sollten der Geschichte angehören.
Es gibt innovative Entwicklungen wie z.B. die Porenbrennertechnologie wo ohne offene Flamme gearbeitet wird.
In Kopplung mit Kleinst -BHKW ist das sicher eine zukunftsweisende Technologie.
Auch die Entwicklungen im Bereich der Mikroturbinentechnik sind vielversprechend.

• Web-Link
• http://www.microturbine.com

Ein Dampf-BHKW gibt es schon, siehe Artikel und

• http://www.enginion.com

Leider hat sich ein großer Versorger (E. ON) bei dem Projekt eingekauft, was vielleicht das Ende für diese gefährliche Konkurrenz bedeuten könnte (Projekt in die Schublade)
Zero Emissions Micro Power Unit
Die Firma Enginion (Berlin) hat einen Prototypen  -  die so genannte Zero Emissions Micro Power Unit  -  realisiert, die als dezentrales BHKW konzipiert ist.
Das Gerät passt in einen Koffer und wiegt lediglich 32 kg.
Die mechanische Energieerzeugung ist nicht mit der mechanischen gekoppelt. Braucht man im Haushalt keinen Strom, kann das Minikraftwerk als ganz normale Heizung betrieben werden. In einem frei steuerbaren Verhältnis stellt der Kreiskolben-Dampf-Motor 0  -  6 kW elektrische Energie und 0  -  25 kW thermische Energie zur Verfügung. Der Verbrennungsraum liegt außen direkt am Kolbenraum. Dadurch wird während der Expansion des Dampfes Wärme zugeführt. Ein elektrischer Wirkungsgrad von 24 % ist durch diese Isotherme Expansion für Automotoren schon erreicht worden. Für die Hausenergieversorgung sollen 30  -  40 % möglich sein.
Wegen des Porenbrenners kann das BHKW nur mit gasförmigen oder verdampfbaren Kraftstoff-Luft-Gemischen betrieben werden. Die Verbrennung innerhalb der Hohlräume eines porösen Materials hat den Vorteil, dass die Temperaturverteilung im Brenner sehr gleichmäßig ist. Dadurch kann die maximale Verbrennungstemperatur um einige 100 Kelvin gesenkt werden und des entstehen keine Stickoxide. Kohlenwasserstoffe und CO im Abgas sind ebenfalls nicht nachweisbar.
Der Kaltstart dauert etwa 30 s, denn das Gerät muss zunächst warm werden, bis Dampf zur Verfügung steht. Die Hausenergiezentrale wird deshalb so ausgelegt, dass das Gerät ständig in Betrieb sein kann. Es ist wirtschaftlicher den Brenner auf kleinere Flamme zu halten, als ihn ständig, wenn keine Energie benötigt wird, ein- und auszuschalten.
Einmal in Betrieb ist der Porenbrenner innerhalb von Millisekunden regelbar, daher auch als Spitzenlastkraftwerk geeignet.
Enginion plant den Start der Serienproduktion 2004. Der Preis soll bei 2500 € liegen.
technische Daten
elektrische Leistung 6 kW
Wärmeleistung 25 kW
elektrischer Wirkungsgrad 25 %
Gesamtwirkungsgrad 92 %
Schallbelastung 54 dB^Abk.
Anfahrzeit 30 s
Abmessungen (lxbxh) 0,5x0,3x0,3 m
Gewicht 32 kg

warten wir ab, ob es von den Weltmarktfuersten nicht in die Schubladen manoeuvriert wird, um ihre überholten Produkte und Kanaele zu schützen.