Die Studenten Marlies Mairhofer und Konrad Niedermayr haben im Zuge ihrer Diplomarbeit eine bemerkenswerte Demonstrationsanlage entwickelt: Es handelt sich um die Nachbildung des elektromechanischen Energiestranges, der beispielsweise für einen Hybridantrieb von Wärmepumpen verwendet werden kann. Ein Projekt, das schon kurz nach seiner Fertigstellung für Begeisterung bei unseren Fachbesuchern sorgte.
Das Funktionsprinzip ist einfach erklärt. Verbindet man die dreiadrigen Drehstromanschlüsse zweier gleichartiger elektrischer Synchronmaschinen, so verhalten sich die Maschinen, als ob sie mechanisch über eine Welle gekoppelt wären. Wird die erste Maschine angetrieben, dreht sich die zweite Maschine mit gleicher Drehzahl und Drehrichtung. Das übertragbare Drehmoment reicht bis an die Belastungsgrenze jeder einzelnen Maschine und der Wirkungsgrad übersteigt bei weitem die Werte, die bei einer Übertragung durch einen Gleichstrom-Zwischenkreis mittels Inverter darstellbar sind.
Frauscher Motors ist daher in der Lage, den Kompressor einer Wärmepumpe mit den Stirlinggeneratoren zu betreiben. Da der Stirlingmotor den Generator mit konstantem Drehmoment antreibt, kontrolliert das Entspannungsventil der Wärmepumpe die Drehzahl des Kompressors und einhergehend die thermische Leistung des Heizgerätes.
Doch damit nicht genug: Da es sich um elektrisch schaltbare Verbindungen handelt, kann die Wärmepumpe nach wie vor aus dem Hausnetz über einen Inverter betrieben werden, beispielsweise wenn genügend PV- oder Windstrom zur Verfügung steht. Falls keine Wärmeanforderung ansteht, kann der Stirlinggenerator seine Energie in das Hausnetz oder in eine Speicherbatterie liefern. Das schafft Flexibilität und Autarkie im Falle von Insellösungen oder bei einem Stromausfall.
Nachweisbar ist, dass bereits bei einem COP von 4 der Wärmepumpe eine Brennstoffeinsparung für das Heizsystem von etwa 40 % erzielbar ist. Die Kühlwärme des Stirlingmotors wird dabei genutzt, um die Temperaturdifferenz des Wärmepumpenkreislaufs zu verringern. Mehr Informationen entnehmen Sie bitte unserem Datenblatt.
Gerätebezeichnungen:
- Antriebsmotor (Simulation Stirlingmotor)
- Drehmomentmessung
- Drehmomentkontrolle (Waage)
- Synchrongenerator des Stirlingmotors
- 3-Phasen-Leitungsverbindung
- Synchronmotor der Wärmepumpe
- Drehmomentmessung
- Lastnachbildung Scrollkompressor