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Solarenergie zum Selberbauen

Niedertemperaturmotor treibt Pumpen wartungsarm an

Von Jan Lublinski

Stirlingmotoren sind äußerst wartungsfreundlich.
Stirlingmotoren sind äußerst wartungsfreundlich. (bsrsolar.com)

<strong>Technik. - Hilfsprojekte in Entwicklungsländern sind immer gut gemeint, aber oft funktionieren sie nur für kurze Zeit. Schnell sind mit Spendengeldern technische Geräte angeschafft, wie etwa Dieselgeneratoren für Wasserpumpen, die zwar bestens funktionieren und den Leuten vor Ort eine große Hilfe sind. Kaum aber sind die Entwicklungshelfer wieder verschwunden, werden die Geräte nicht mehr richtig gewartet und fallen aus. Eine Gruppe von Tüftlern hat sich darum zum Ziel gesetzt, eine umweltfreundliche und wartungsarme Solartechnologie zum Antreiben von Pumpen zu entwickeln, die darüber hinaus noch in Entwicklungsländern produziert werden kann.</strong>

Ein eigenwilliger Rhythmus - erzeugt von einem eigenwilligen Gerät. Auf den ersten Blick sieht es aus wie eine große Parabolantenne mit etwa zwei Metern Durchmesser - in Wirklichkeit aber handelt es sich um einen runden Sonnenkollektor, der die Wärme der Sonne einsammelt. Direkt unter der großen schwarzen Oberfläche wandert ein großer Kolben auf und ab. Ein Stirlingmotor, der die Sonnenwärme in mechanische Energie umwandelt. Angeschlossen ist eine Pumpe, die hier zu Demonstrationszwecken einen Wasserstrahl in die Höhe spritzen lässt. Ein Stirlingmotor ist eine verbesserte Dampfmaschine: Er arbeitet mit einem eingeschlossenen Gas, das abwechselnd abgekühlt und aufgeheizt wird. Dabei wird es von einem so genannten Verdränger-Kolben zwischen einem warmen und einem kalten Bereich hin- und hergeschoben. Rhythmus und Bewegung der Maschine werden hier von einem kanaldeckelgroßen Schwungrad gesteuert.

Das Schwungrad ist nötig, um die kinetische Energie zwischenzuspeichern. Darauf ist die Steuerung des Verdrängers aufgetragen. Also je nachdem, wie weit diese Kurvenbahn entfernt ist vom Zentrum - umso weiter geht dann der Verdränger hoch. Der Verdränger schiebt die Luft vom warmem zum kalten Teil.

Während klassische Stirling-Motoren hohe Temperaturen benötigen, um zu laufen, arbeitet dieser neue so genannte Niedertemperatur-Stirling-Motor bereits, wenn die schwarze Oberfläche der Kollektorschüssel sich auf etwa 150 Grad Celsius aufgeheizt hat. Das ist bereits bei relativ geringem Sonnenschein möglich. Heini Studer von der Firma BSR Solar Technologies GmbH in Lörrach.

Da gibt es natürlich einiges zu optimieren, einerseits, dass das die optimale Leistung bringt und doch ruhig läuft und nicht überall anschlägt. Aber es arbeitet bei tiefen Frequenzen. Die Drücke innen sind plus minus 100 Millibar. Aber auf einen Kolben von einem Quadratmeter Größe sind das doch 10.000 Newton - also doch eine rechte Kraft. Die Leistung wirkt erstmal klein mit 100 Watt. Aber das sind 100 Watt hydraulische Leistung. Da haben wir in Lörrach einen Tiefbrunnen, aus 20 Metern Tiefe pumpen wir da 1,5 Kubikmeter pro Stunde. Ich denke, wenn wir mal die Maschine verbessern können, dass wir da eine bessere Effizienz hinkriegen und bis 200 Watt gehen können, etwa zum Wasserpumpen.

Wenn man an diesen neuartigen Stirlingmotor anstelle der Pumpe einen Generator anschließt, kann er auch Elektrizität erzeugen. Studer und Kollegen arbeitet außerdem an einem Wärmespeicher aus Öl, mit dem es möglich werden soll, den Motor auch dann zu betreiben, wenn die Sonne mal hinter einer Wolke verschwindet. Die Leitidee des Ganzen: Das System soll so einfach sein, dass es auch in Entwicklungsländern hergestellt werden kann. Außerdem soll es vom Preis her konkurrenzfähig werden zu Dieselmotoren, die sehr wartungsanfällig sind. Der neue Niedertemperatur-Stirlingmotor dagegen hat kaum Verschleiß, weil er sich so langsam dreht. Die erste Solarpumpe dieser Art wird derzeit in Indien erprobt. Dort wird sich dann bald zeigen, ob diese neue und zugleich einfache Technologie tatsächlich so angepasst ist, dass sie auch in einem Entwicklungsland langfristig funktionieren kann.

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