Chinesische Wissenschaftler erwecken einen rekordverdächtigen Stirling-Generator wieder zum Leben, während das Patent der NASA auf dem Papier bleibt

Der chinesische Generator wurde vom Technischen Institut für Physik und Chemie (TIPC) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) entwickelt und ist etwa 2 Meter (6½ Fuß) lang und hat eine hantelähnliche Form.

Laut Professor Hu Jianying vom TIPC funktioniert es mit beeindruckender Effizienz.

„Der aktuelle Wirkungsgrad der thermoelektrischen Umwandlung liegt bei etwa 28 Prozent; mit einer heißeren 600-Grad-Thermalflüssigkeit kann der Wirkungsgrad 34 Prozent erreichen.“

Dieser Wirkungsgrad kann mit Dampfturbinen mithalten.

Professor Luo Erkang von TIPC hob die Zuverlässigkeit, das einfache Design, das Fehlen beweglicher Teile und die Kompatibilität des Generators mit verschiedenen Wärmequellen hervor.

„Es arbeitet leise und effizient und kann verschiedene Arten von Wärme nutzen, darunter Solarenergie, Abwärme und Biomasse“, wird Lu in einer Erklärung der Akademie zitiert.

Das innovative System umfasst einen thermoakustischen Stirling-Motor und einen Linearantrieb, die von einer festen Hülle umgeben sind. Der Motor wandelt Wärme in Schallwellen um, die mitschwingen und ein stabiles Schallfeld bilden. Diese Wellen betätigen dann den Kolben, der wiederum Strom erzeugt.

„Als Arbeitsmedium fungiert Hochdruck-Helium mit 15 MPa, und da keine mechanischen Teile vorhanden sind, die geschmiert werden müssen, kann der Generator eine Lebensdauer von mehr als einem Jahrzehnt haben“, sagte Hu.

Während die Stirlingmotorentechnologie – erstmals 1816 vom schottischen Ingenieur Robert Stirling entwickelt – aufgrund der Materialanforderungen für die Aufnahme des Hochdruckgases mit Herstellungsherausforderungen konfrontiert ist, bleiben ihr geringer Geräuschpegel und ihre hohe Zuverlässigkeit für spezielle Kontexte attraktiv.

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Taiwan stellt sein erstes selbstgebautes U-Boot vor, um einen möglichen Angriff vom chinesischen Festland abzuwehren

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Schwedens Einsatz in U-Booten und Chinas Entwicklungen beim Einsatz von Stirlingmotoren für Schiffsanwendungen unterstreichen den Wert dieser Technologie. Moderne U-Boote mit luftunabhängigem Antrieb (AIP), darunter die U-Boote des Typs 039A/B der chinesischen Marine, nutzen Stirlingmotoren als Antriebsquelle.

Der von CAS entwickelte thermoakustische Generator eröffnet nicht nur neue Horizonte für herkömmliche Stirlingmotorkonstruktionen, sondern integriert auch einen Motor, der Schall direkt in elektrische Energie umwandelt.

Das Design des Motors vermeidete schädliche Vibrationen und sorgte für eine dichte Abdichtung im Inneren des Mechanismus, bemerkte Hu.

„Der Linearantrieb, bestehend aus einem schallgetriebenen Kolben, Permanentmagneten und Spulen, trägt zur hohen Umwandlungseffizienz bei. Sein symmetrischer Aufbau eliminiert zudem einen Teil der schädlichen Vibrationen.“

„Der Linearantrieb hält einen sehr kleinen Raum, etwa so dick wie ein menschliches Haar, zwischen dem Kolben und dem Zylinder aufrecht. Dadurch wird verhindert, dass sich Teile berühren, während gleichzeitig eine abgedichtete Innenumgebung aufrechterhalten wird.

Obwohl mit der CAS-Ankündigung keine wissenschaftliche Arbeit verbunden ist, unterstreicht dieser Erfolg das Potenzial der thermoakustischen Stirling-Generatoren, die Stromerzeugung in verschiedenen Bereichen zu revolutionieren.

„Es handelt sich um eine vielversprechende Technologie der neuen Generation für Solarthermie, Biomasse-Stromerzeugung und dezentrale Energiesysteme“, sagte Hu.