technische Info zur AirComPower Station
Für die Physiker unter uns und die die es glauben!
Allgemeiner Kreisprozess Stirlingmotor / rot der Vergleich zu Solarwärmepumpe - Abwärmepumpe Es ist üblich, daß man zunächst einmal Annahmen und Voraussetzungen definiert auf die die nachfolgenden Erklärungen fußen werden: Der Motor wird konstant beheizt und konstant gekühlt. / im Unterschied zum Stirlingmotor wird nicht konstant erwärmt und konstant abgekühlt, sondern, da es sich um einen pneumatisch betriebenen Kompressor handelt, können die Leistungsdifferenzen aus dem oder in dem Druckluftspeicher generiert werden. 2. Bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle wird immer die gleiche Nutzarbeit verrichtet. (Achtung: Dies bedeutet nicht, daß das Drehmoment als Funktion des Kurbelwinkels konstant ist!) auch hier liegt ein gravierender Unterschied, Energie, welche dzt. nicht anderwärtig benötigt wird, und zwar nur die überschüssige Differenz, wird in den Druckluftspeicher vorgehalten, wird mehr Leistung benötigt als dzt. durch den Energieeintrag erfolgt, dann wird nur die Differenz aus den Speichern zugeführt. Dadurch wird ein möglichst variabler Prozess geschaffen, welcher beim Stirlingmotor nicht möglich ist.
3. Jede Umdrehung erfolgt in der gleichen Zeit wie die vorhergehende Umdrehung. (Achtung: Dies bedeutet nicht notwendigerweise, daß die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle an allen Winkelpositionen konstant ist!) die Hubgeschwindigkeit ist abhängig vom Energieeintrag und nicht von der Energieabnahme oder dem Bedarf, da die Energieabnahme von Wärme, Kälte, Kraft und elektrischen Strom durch die Energiespeicher gepuffert werden. 4. Im Motor befindet sich immer eine konstante Gasmasse. Leckverluste gibt es nicht. Dies gilt auch für den gesamten Bereich der Kolbenräume, der Hochdruckwärmetauscher und Leitungssysteme! Diese konstante Gasmasse erfährt während einer Umdrehung in den verschiedenen Regionen des Motors unterschiedliche Zustandsänderungen. Jedoch bei einer bestimmten Kurbelwinkelstellung herrscht immer wieder der gleiche Zustand bezüglich der Druck- und Temperaturverteilung, wie er während der vorhergehenden Umdrehung bei dieser Kurbelwinkelstellung auch bestand. Diese Annahme ist die Definition für den thermodynamischen Kreisprozeß. Lediglich im Bereich der beweglichen Kolben kommt es zu unterschiedlichen Zustandsänderungen, im Bereich der „erweiterten Kolbenräume“, Hochdruckwärmetauschern ist in allen Bereichen eine isochore Zustandsänderung gewährleistet!
Anders ausgedrückt: Ein thermodynamischer Kreisprozeß ist ein geschlossener Prozeß, der periodisch wiederkehrend mit ein und derselben Arbeitsfluidmasse abläuft (im Stirlingmotor ist dieses Arbeitsfluid ein Gas) , bei dem man nur dafür sorgt, daß am Ende jeder Periode der Anfangszustand wieder erreicht wird. Das kann man erreichen, wenn die Zustandsänderungen in diesem Kreisprozeß umkehrbar sind. Auch im Falle der Niedertemperaturwandlung nach Bammer handelt es sich um einen thermodynamischen Kreisprozess, jedoch zeitlich, wie auch energetisch vollkommen variabel. Die einem Arbeitsgas übertragene Energie "Q" kann teils in Ausdehnungsarbeit und teils in Änderung der inneren Energie "U" des Arbeitsgases umgesetzt werden. In Differentialform geschrieben lautet der 1 Hauptsatz: (2) Da die innere Energie "U" eines Gases nur von seiner Temperatur "T" abhängig ist , gilt unter der Annahme, daß die spez. Wärme "cv" in dem betrachteteten Temperaturbereich konstant ist: durch den variablen Prozess ist es möglich ab einer Mindesttemperatur, meist abhängig vom Systemdruck, bei N2O2 jeden Temperaturbereich zu nutzen. Zum Glätten wird immer der Puffer herangezogen. Siehe Tabelle acp1 Aber ACHTUNG! Im erweiterten Kolbenraum, eben den gesonderten Hochdruckwärmetauschern ist in beiden Prozessrichtungen immer eine isochore Zustandsänderung gewährleistet, d.h. die zugeführte Wärme wird zur Gänze in innere Energie gewandelt!
Betrachten wir die Richtung der Integration in den Ausdrücken für "Q2" , so ist zu erkennen, daß es sich hier -im Gegensatz zu den Ausdrücken in "Q1"- um negative Größen handelt. Nach alter Vereinbarung bilden negative Vorzeichen "abgeführte" Energie, wie "Abnahme" der inneren Energie aber "Zuführung" äußerer Arbeit (z.B. bei der Kompression eines Gases). Demgegenüber bedeutet ein positives Vorzeichen: "Thermisch zugeführte" Energie, "Zunahme" der inneren Energie und "Abgabe" von Arbeit nach außen. Bei der Nidertemperaturwandlung nach Bammer, wird nicht nur jene Wärmequelle isochor genutzt, welche zugeführt wird, sondern auch jene Energiemenge, welche zur Kühlung nötig ist! Da durch die Entkopplung eine Spitzenabnahme möglich ist und eben durch das eingesetzte Arbeitsmedium (siehe Punkt1.1) entsprechend durch die Kompression des Arbeitsmediums ( der Prozess läuft möglichst isotherm ab, d.h. die Kompressionswärme wird dem System beaufschlagt und somit abgeführt). D.h.: die Kompressionswärme wird, zusätzlich zur Nutzung der zugeführten Wärmemenge Q herangezogen. Im umgekehrten Sinne wird die bei der Wandlung der Energie in eine andere Form, z.B. in elektrischen Strom anfallende Energiemenge durch die Entspannung entstehende Abkühlung eben zusätzlich zur Kühlung der kalten Seite verwendet. Auch hier ist der 2. Hauptsatz in keinster Weise verletzt!
Fortsetzung folgt
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