Wirkungsgradberechnung eines Stirlingmotors bei Temperaturgefälle von nur ca. 40° C



  • Ich habe gerade folgendes entdeckt:
    http://www.coolenergyinc.com/solar.html

    Das ist ein kleines Stromkraftwerk daß mit einer entsprechenden Anzahl an Sonnenkollektoren und einem kleinen Stirlingmotor Strom erzeugt.
    Da mich das Thema interessiert und ich so etwas für meinen Schrebergarten gut gebrauchen könnte, denn einen Stromanschluß gibt es da nicht,
    habe ich mir überlegt aus einfachsten Mitteln und einer Hobbydreh- & CNC Fräsmaschine so etwas selbst zu bauen,
    denn echte hochwertige industriell hergestellte Sonnenkollektoren + obiges Gerät sind sehr teuer und für einen Schrebergarten aufgrund der Diebstahlgefahr zu riskant, aber so ne private Bastellösung wird schon keiner klauen.

    Die Machbarkeit halte ich auch für möglich, denn diverse Hobbybastler haben ja bereits erwiesen, daß man mit einer Hobbydrehmaschine einen Stirlingmotor auch selber bauen kann. (Siehe diverse Youtube Videos)

    Auf jedenfall bin ich aber nun bei der Frage, was unterm Strich dabei an elektrischer Leistung herauskommt.

    Die Sonne liefert ca. 1000 W Leistung pro Quadratmeter.
    Selbstgebaute Sonnenkollektoren erreichen vielleicht für das Trägermedium ein Temperaturgefälle von nur ca. 30-80°C und der Wirkungsgrad von Stirlingmotoren im Niedertemperaturbereich (also bei niedrigem Temperaturgefälle) beträgt laut WP vielleicht gerade mal so 10 %.
    http://de.wikipedia.org/wiki/Stirlingmotor#Wirkungsgrad
    http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenkollektor

    Meine Frage ist nun, wenn ich also eine Sonnenkollektorfläche von sagen wir mal 6-8 m² baue, wieviel elektrische Leistung könnte ich dann mit einem kleinen Stirlingmotor bei obigen Daten und Hochsommer mit einer Außentemperatur von ca. 30 °C ungefähr erhalten?

    PS:
    Natürlich könnte man für den Garten auch Solarzellen verwenden, aber hier gilt das gleiche Problem. Sie kosten einen Haufen Geld und werden möglicherweise geklaut.
    So ne Selbstbausonnenkollektorfläche dürfte dagegen aber niemand klauen und den Stirlingmotor kann man im Schuppen einschließen oder, falls er klein genug ist, auch einfach mitnehmen.
    Und ganz zum Schluß würde so ein Projekt natürlich Spaß an der Freude bereiten, von daher finde ich das schon interessant.
    Nur möchte damit dann am Ende schon ne 100 W Glühbirne* oder eine kleine elektrische Wasserpumpe betreiben können, denn mit letzterer könnte ich dann das Regenfass auspumpen und nen Wasserschlauch zum Pflanzengießen anstatt einer Gießkanne verwenden oder eine Selbstbausprenkleranlage betreiben.
    Das hätte also schon einen Nutzen wenn es klappt.

    * Falls eine Glühbirne zum Einsatz kommen sollte, dann müßte ich die Tagsüber gewonnene Energie natürlich in einem Akku speichern, das ist schon klar.


  • Mod

    Du rechnest es doch schon selber vor. Wenn deine Zahlen stimmen, kannst du bis zu 8m²*1000W/m²*10% = 800W erzeugen, sofern du deinen Motor entsprechend dimensionierst. Vermutlich sogar mehr, ich würde den Wirkungsgrad des Motors nicht so schlecht ansetzen (kommt natürlich auch drauf an, wie gut du deinen Motor konstruierst). Denk aber daran, dass dies wirklich nur am Mittag im Hochsommer bei klarem Wetter gilt. Im Jahresmittel (und vor allem dem Tag-Nachtmittel!) ist die Sonnenleistung hier bloß 150 W/m². Dazu kommt natürlich noch, dass die Sonnenkollektoren selber nicht mit 100% Effizienz arbeiten und dein Warmwasserbehälter nicht perfekt isoliert sein wird. Dies zu recherchieren überlasse ich aber dir.


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