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Thema: Stirling-Motor als Antrieb?

  1. #1
    Benutzer Stammmitglied
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    Stirling-Motor als Antrieb?

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    Hallo! Ich wollte mal Fragen ob es dazu etwas gibt.

    Was ich mir gedanklich vorgestellt habe war:

    Hinten auf dem Roboter wäre eine Art "Brennwanne" in das man Holz o.ä. hineinlegen kann.
    Auch ist mir Bekannt das Stirling MOtoren - selbst in kleinem Ausmaß - zu Stärken mit bis zu 10+ Volt verfügbar und auch baubar sind.

    Kennt jemand ein Projekt dafür? Letztlich könnte man so sogar einen 'sich selbst fütternden' Roboter bauen der mit einem Greifarm z.B. Papier oder Holz greift und es sich hinten in die Brennschale wirft. Sollte das Feuer ausgehen, wäre natürlich auch der Roboter nicht mehr fahrbereit.

    Kurzübersicht:

    Stirling Motor -> Generator
    Generator -> Erzeugung Elektrischer Energie -> Übertragung in eine Powerbank(z.B.) -> Übertragung das System für Elektromotorkontrolle und alle weiteren Bedienungen.

    Ich weiß z.B. das es etwas ähnliches mit Solarenergie schon gibt, allerdings mit großem Energieverlust?

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo Kael,
    im Prinzip ja, von Sicherheitsvorgaben mal abgesehen.
    Konkrete Projekte sind mir nicht bekannt.
    Aber ein paar Parameter die dir vorschweben sind schon noch für
    eine Entscheidungsfindung nötig.
    zB.
    - Größe
    - ca. Gewicht
    - elektrische Leistung
    - usw.
    Kommt noch dazu, dass kleine Stirlingmotoren keinen großen Wirkungsgrad besitzen!
    Annahme:
    Dein Stirlingkraftwerk hat einen gesamt Wirkungsgrad von 10 Prozent ,(ist schon schwer erreichbar)dann musst du für 10 Watt elektrische Energie schon 100 Watt Verbrennungswärme erzeugen.

    Gruß
    ARetobor

  3. #3
    Benutzer Stammmitglied
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    Besitzt Sonnenenergie denn einen höheren Wirkungsgrad als die 10%? Soweit ich weiß laufen Brennstoffmotoren doch auch im Bereich 20-30% vom Wirkungsgrad?

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo,
    Energie = Energie

    Verbrennungsmotoren können durchaus einen Wirkungsgrad über 30 Prozent haben, der steht aber nur bei optimalen Arbeitspunkt zur Verfügung.

    Wie man dem Stirlingmotor die nötige Wärmemenge zuführt ist egal, der Wirkungsgrad wird durch die Konstruktion und Arbeitsbedingungen bestimmt.
    Auch der Stirlingmotor besitzt einen oprimalen Arbeitspunkt für den maximalen Wirkungsgrad.

    Gruß

    PS
    Sonnenenergie besitzt keinen Wirkungsgrad -Die Technik zur Nutzung der Energie aber schon

    PV-Anlagen über 20 Prozent möglich

  5. #5
    Benutzer Stammmitglied
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    Danke für die schnelle Antwort.

    Ja - die PV-Anlagen liegen so bei 20-25% soweit ich bei Wiki gelesen habe.
    Offiziell wird bei Brennstoff bis zu 50% hochgegangen, dies sei aber wohl nur bei bestmöglicher Nutzung der Fall.
    Bei Sterling habe ich gelesen das bei optimaler Nutzung bis zu 40% möglich wären. Real sind allerdings wohl eher 10-20%, wenn man es sehr gut umsetzt gehen auch bis zu 30%. Alles darüber würde wohl auch vom Material viiiiel zu teuer werden.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    *Senftube raushol*

    Ein handelsübliches Teelicht (wobei das heutzutage schon in der Leistung immer weniger wird weil die am Docht geizen) hat rund 30-40W, wenn man jetzt eine kleine Öllampe bastelt und einen 2mm Docht nimmt und dann Lampenöl als Brennstoff nimmt kommt man auf rund 50W (Die Werte habe ich aus diversen Foren für sog. Knatterboote)

    Ein Stirlingmotor hat i.d.R. wenig Drehmoment, du müsstest also einen leicht drehenden high speed Generator haben oder vorher noch eine Untersetzung anbringen, was aber Verluste mit sich bringt.

    PS: ich habe mal mit dem Gedanken gespielt einen kleinen Dampfkessel auf ein Boot zu bauen und dann eine Dampfmaschiene für den Antrieb zu nutzen XD aber damals wie heute fehlen mir die Mittel eine Dampfmaschiene selber zu basteln Q_Q
    Es gibt 10 Sorten von Menschen: Die einen können binär zählen, die anderen
    nicht.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von oberallgeier
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    Zitat Zitat von Kael Beitrag anzeigen
    .. Bei Sterling habe ich gelesen das bei optimaler Nutzung bis zu 40% möglich wären ..
    Jetzt würd ich gern schreiben "Papier ist ja geduldig". Aber mal zurück auf die elementaren Grundlagen.

    Das kann man einfach ausrechnen (Carnot´scher Kreisprozess), weil der ideale Kreisprozess ziemlich simpel formuliert wird. Wenn man die Abkühlung auf 300 K (also ca. 27 °C) schafft, dann müsste man die Aufheizung bis 500 K treiben. OHNE jegliche Verluste, also im thermodynamisch idealisierten Fall, käme dann tatsächlich auf η = 0,4 (TH - TN) / TH - im IDEALfall ! Nun hat der Stirlingmotor vielfältige Verluste, da bezweifle ich, daß mit sinnvollem Aufwand dieser Wert erreicht werden kann. Ich selbst halte diesen Wert nicht für möglich.

    Nachtrag 14.06.2018ca10h40: Vergleich: Frimmersdorf fährt die 300 MW-Blöcke mit rund 34%, mehr war auch schon drin. Der (noch) nicht realisierte Neuausbau ist bis zu 45% geplant, neueste Technologien ( ! Braunkohle ! ) lassen auf bis zu 48 % hoffen.
    Geändert von oberallgeier (14.06.2018 um 09:48 Uhr) Grund: Nachtrag Frimmersdorf
    Ciao sagt der JoeamBerg

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von i_make_it
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    Ein Stirlingmotor auf einem mobilen Roboter ist eher suboptimal. Da die Kräfte durch die Bewegungen und Richtugnsänderungen des Roboter gegen das Drehmoment des motors wirken können. der recht schwachbrüstige Stirlingmotor kann also einfach stehen bleiben.

    Ein Peliterlemente hat einen ähnlich schlechten Wirkungsgrad, allerdings keinen Verschleiß durch bewegte Teile und eine geringere Masse die vom Roboter mit transportiert werden muß.
    Solarzellen haben wenn Sonnenenergie eingesetzt wird, einen höherne Wirkungsgrad und ebenfalls keinen Verschleiß durch bewegleiche Teile.

    Solar-Stirling Anlagen kenne ich jetzt eher aus dem Bereich Entwiklungshilfe, da dort der Vorteil gegenüber PV-Anlagen der ist, das Reparaturen auch von den Einheimischen mit (relativ) lowtech Ausrüstung durchgeführt werden können.

    Was es im Mobilbereich und Energiegewinnung aus Holz gibt, sind Holzvergaser, die zum einen Holzgas für einen Verbrennungsmotor liefern und zum anderen Wärme.
    Wobei die Wäremnutzung eher bei Hauskraftwerken genutzt wird. Aber auch da gingen z.B. Peltierelemente. Allerdings lasst sich auch ein Holzvergaser nicht beliebig klein skalieren.

    Bei Peltierelementen kann man immer auch gleich mal nach Heatpipes schauen, um die Kaltseite besser zu kühlen.

    Z.B. funktionieren fast alle Atombatterieen in Raumsonden mit Peltierlementen. Das Plutonium liefert dort nur Zerfallswärme für die Heißseite.
    Geändert von i_make_it (14.06.2018 um 10:14 Uhr)

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo,
    das Stichwort lautet Thermoelektrizität

    https://de.wikipedia.org/wiki/Thermoelektrizit%C3%A4t

    Gruß

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    funktionieren fast alle Atombatterieen in Raumsonden mit Peltierlementen
    nicht nur im Weltraum, die Russen benutz(t)en sowas für Funkrelaisstationen XD

    war das mit dem Solar-Stirling nicht ne Preis/Flächensache? Ich meinte dass es ne Zeit lang einfach billiger war einen Solarkonzentrator und einen "kompakten" Stirlingmotor einzusetzen als m²-Weise Solarzellen aufzustellen?

    Was den Stirling angeht, da kommt es auch ein wenig auf die Konstruktion an, wenn das Schwungrad in der Horizontalen dreht wirkt sich das Drehmoment nur wenig aus. (auch wieder die Russen .... die hatten doch auch Busse mit horizontalen Schwungrädern um die Bremsenergie fürs Beschleunigen zu verwenden und sind nicht in jeder Kurve gleich umgekippt oder!?)

    Die Radioisotop-Thermal-Generatoren oder kurz RTG sind ja auch auf der Erde um ein vielfaches Effektiver als im All, weil dort die Wärme nur abstrahlen kann, während man hier die Wärme ja über die Luft sehr bequem abführen kann, also wäre eine Peltier-Lösung garnicht mal sooooooooo blöd.
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