8. November 2022

Stirling-Modul G70: erfreuliche Entwicklung der Performance

Nach über 1.000 wartungsfreien Betriebsstunden auf unserem Prüfstand, beobachten wir ein erstaunliches Verhalten in Bezug auf Leistung und Wirkungsgrad. Das kleine Kraftpaket lieferte zu Beginn der Testphase eine Ladeleistung von 40 Ampere bei einer Spannung von 24 Volt, und wir waren gespannt, ob und wie lange dieser Wert des schmierölfreien Aggregates im Laufe der Langzeit-Testphase gehalten werden kann.

Die Leistungsaufzeichnungen des rund um die Uhr betriebenen Stirlingmotors offenbarten zunächst über einen Zeitraum von 600 Stunden keine Veränderung. Entgegen unseren Erwartungen steigerte sich in der weiteren Folge der Ladestrom stetig und wies bei Überschreitung der 1.000-Stunden-Marke einen Wert von 46 Ampere auf. Grund genug, um das erfreuliche Verhalten zu analysieren und die Ergebnisse in den stetigen Verbesserungsprozess einzupflegen.

Lange Einlaufphase lässt Schluss auf hohe Lebensdauer zu

Die Tribologie der Gleitpaarung Kolben/Zylinderbuchse zu erforschen, beschäftigt das Team seit Jahren. Nach Fortschritten folgten durchaus auch Fehlentwicklungen bei den äußerst komplexen Zusammenhängen der Größen Temperatur, Reibungskoeffizient, spezifische Flächenbelastung, mittlere Kolbengeschwindigkeit und Beschaffenheit der Oberflächen.

Damit nicht genug: eine weitere Variable gesellt sich in Form des leider nicht vollflächigen Tragbildes zwischen Kolben und Büchse dazu, da sowohl die Buchse als auch der Kolben unter Temperatureinwirkung ihre exakte zylindrische Form verlassen. Es ist uns gelungen, diese Ungenauigkeiten während der Einlaufphase annähernd auswirkungsfrei zu gestalten und gleichzeitig den Abrieb bis zum Erreichen des vollflächigen Tragbildes über einen langen Zeitraum äußerst klein zu halten.

Nach Ablauf dieses Prozesses ist über eine lange Zeit kein nennenswerter Verschleiß mehr zu erwarten, da die abnehmende spezifische Flächenbelastung den Anteil der Gasschmierung erhöht. Die Folge ist eine verringerte Reibarbeit zugunsten einer höheren Nettoleistung. Die folgende Grafik 1 zeigt die Gesamtenergiebilanz bei Verwendung es Brennstoffes Flüssiggas nach der Einlaufphase.

Energiebilanz Stirlingmotor MobilGen G70

Grafik 1: Gesamtenergiebilanz Stirling Modul G70 mit dem Brennstoff Flüssiggas

Perspektiven für viele Einsatzmöglichkeiten

Obwohl das innovative Aggregat noch nicht für den Verkauf freigegeben ist, erreichen uns bereits jetzt zahlreiche Anfragen für die unterschiedlichsten Anwendungen. Im Vordergrund steht dabei die elektrische Energiegewinnung aus vorhandenen Wärmequellen, beispielsweise aus Biomasseheizungen, Solarspiegeln, Wärmespeichern oder für den Einsatz als Notstromaggregat.

Da die kleine Stirlingmaschine zunächst ausschließlich für die Verwendung im Projekt MobilGen gedacht war, ergeben sich nach Anpassung an die jeweilige Wärmequelle hilfreiche Synergien zugunsten der späteren Serienfertigung.

Titelbild: Frauscher Thermal Motors

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