Stirling Blockheizkraftwerk

Seit langem kenne ich die grundsätzlichen Vorzüge des Stirling-Motors: sehr leise, mit jeglicher Wärmequelle zu betreiben etc.
siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Stirlingmotor

Was mir seit Jahren aufgefallen ist, dass es einerseits Entwicklungen gibt für Hochleistungs-High-Tech-Stirlings, also mit Edelgasfüllung unter Hochdruck, so dass man den Wirkungsgrad raufschrauben kann. Allerdings verschwindet dabei die Möglichkeit den Motor selber reparieren zu können. Andererseits gibt es eine Vielzahl an Mini-Modellen für das Regal. Da dreht sich zwar was sofern man eine Kerze anzündet, aber Leistung gibt es nicht ab. Was fast gänzlich am Markt fehlt sind Stirlings die man in der kleinen Gartenhütte brauchen kann. Interessant wäre da z.B. 1-2000 Watt Heizleistung und 1-200 Watt elektrische Leistung. So könnte in den dunklen (und kalten) Wintertagen die Raumwärme durch das Ofenfeuer entstehen während gleichzeitig der Stirlingmotor etwas Strom liefert um die Akkus der Solaranlage durch die dunklen Zeit zu bringen.

Jetzt habe ich etwas gefunden was mir gefällt:

Auf der Seite des Entwicklers kann man dazu etwas mehr Text finden: www.kufner-stirling.de/KF1-350/kf_1-350.htm

Per email habe ich diese Beschreibung erhalten:

Das Stirling-Mini-Blockheizkraftwerk KF 1 – 350

Walter Kufner aus Hergensweiler, der dem Einen oder Anderen schon als der Verfasser des Buches “Stirlingmaschinen einfacher Bauart” bekannt sein dürfte, hat ein neues Gerät entwickelt, welches in der Lage ist, aus einem Holzfeuer eine gewisse Menge elektrischen Strom herauszuholen, wobei gleichzeitig Abwärmenutzung zu Heizzwecken möglich ist.

Es war ihm daran gelegen, einen einfachen Stirlingmotor zu konstruieren und zu bauen, der zu einer handelsüblichen, preisgünstig erhältlichen Feuerstelle für Holz passt. Ein Badeofenuntersatz, wie er früher in sehr vielen Haushalten zu finden war, und der auch heute noch hergestellt wird, erwies sich nach geringfügigem Umbau als geeignet. Das Arbeitsgehäuse des Stirlingmotors wurde so konstruiert, dass es genau in den Aufnahmefalz passt, der normalerweise den Boiler aufnimmt. Dieser Stirlingmotor, den man besser als Heißluftmotor bezeichnet, weil hier Luft als Arbeitsmedium verwendet wird, fällt unter die Kategorie “einfache Bauart”. Er arbeitet bei Atmosphärendruck als Mitteldruck, also ohne Aufladung. Bei der Konstruktion wurde Wert darauf gelegt, dass alle Teile leicht zu beschaffen und unkompliziert zu bearbeiten sind. Gußteile wurden grundsätzlich vermieden. Der Aufbau ist dergestalt, daß alles falls nötig wieder leicht auseinandergeschraubt, gewartet oder repariert werden kann. Spezialkenntnisse oder besondere Werkzeuge sind dazu nicht erforderlich.

Der wassergekühlte Arbeitskolben ist als Membrankolben ausgeführt, wodurch einige Abdichtungs- und Reibungsprobleme von vorneherein vermieden werden. Die Abdichtung der Verdrängerdurchführung nach außen ist mit einer einfachen Ledermanschette realisiert, die sogar beim Betrieb der Maschine nachgefettet werden kann. Sie hat zusätzlich die Funktion eines Rückschlagventiles. Die beim Durchlauf des Stirlingprozesses freiwerdende mechanische Arbeit wird über einen Winkelhebel auf die Kurbelwelle, die nur eine einzige Kröpfung aufweist, übertragen. Verdrängerpleuel und Hauptpleuel sitzen auf dem selben Kurbelzapfen, wobei die notwendige Voreilung von 90 Grad durch die Form des Winkelhebels erzeugt wird. Es handelt sich hierbei um die sog. Kufner-Steuerung.

Der Abtrieb kann entweder durch Auflegen eines Treibriemens direkt auf das Schwungrad erfolgen, oder es kann das freie Wellenende jenseits des Schwungrades dazu benutzt werden, eine Riemenscheibe, eine Kurbel (zum Antrieb einer Kolbenpumpe), oder direkt einen Stromerzeuger aufzusetzen.

Bei der Abwärmenutzung wird sowohl die Wärme des Kühlwassers, als auch die Restwärme des Rauchgases herangezogen. Es wurden entsprechende Wärmetauscher entwickelt und gebaut.

Darüber hinaus wurde bedacht, dass für die Stromerzeugung ein einfacher, preisgünstiger Generator vorhanden sein muss. Diverse, auch gebraucht leicht erhältliche Komponenten aus dem Kfz-Bereich wurden auf ihre Verwendbarkeit untersucht, Gleichstrommotoren umgewickelt, Lichtmaschinen auf Permanenterregung umgebaut.

Die gesamten Arbeiten wurden dokumentiert, Beschreibungen und Konstruktionszeichnungen erstellt und ergänzend, zur Erhöhung der Anschaulichkeit, Fotografien angefertigt. All das wurde zu einer Baumappe zusammengefaßt, welche an jeden abgegeben wird, der Lust hat, diese Maschine nachzubauen, oder vielleicht sogar weiterzuentwickeln.

Einige Daten des Mini-BHKWs KF 1 – 350:

Höhe inkl. Feuerung ca. 107 cm, Breite ca. 45 cm, Durchmesser ca. 45 cm,

Gewicht inkl. Feuerstelle ca. 50 kg. Drehzahl 50 bis 300 Umdr.pro Min.

Leistung bei mittlerem Feuer ca. 20 Watt elektrisch (13 V/ 1,5 A Gleichstrom). Die Maximalleistung liegt bei 30 Watt.(12V, 2,5A) max. Leistung mechanisch ca. 60 Watt

Beheizung mit Holz, max. Erhitzertemperatur 400 °C (seitlich 310 °C).

Kühlung mit Wasser, Abwärmenutzung möglich, max. Kühlwassertemperatur 70 °C.

Das Gerät ist durchaus zum Laden von Batterien und/oder zur Versorgung von Kleinverbrauchern (Radio, Licht, usw.) geeignet. Es ist aber keine Maschine für professionelle oder gewerbliche Nutzung, sondern eine Sache, die noch dem Modellbau zuzuordnen ist.

Was mich stört ist der geringe Wirkungsgrad des Generators von ca. 50%.
Bei 60 Watt mechanischer Leistung müsste man mehr als 30 Watt elektrisch heraus bekommen.

Das Schwungrad hat einen Durchmesser von 53 cm und dreht maximal 300 U/min.
Die mechanische Leistung ist, wie gesagt, bei ca. 60 Watt anzunehmen.

Kennt jemand einen hierfür passenden Generator mit höchst möglichem Wirkungsgrad?

Oder kennt jemand einen anderen Stirlingmotor der ähnliche Größe hat und 100 bis 200 Watt elektrisch liefert?

Ich freue mich über Antworten!!

Konstantin Kirsch