foto van de zee


Het verbrandingsproces in onze benzine- en dieselmotoren produceert hoofdzakelijk warmte terwijl we arbeid (beweging) nodig hebben. De warmte opnieuw gebruiken in een motor met externe warmtebron (stirlingmotor of stoommachine) levert een tweede arbeidsproces op . Dit verhoogd het totaal rendement aanzienlijk van deze gecombineerde dubbelmotor.

De oplossingen voor de toekomst.
De verbrandingsmotor met brandstoffen als diesel, benzine of lpg biedt de huidige oplossing voor het personen- en vrachtvervoer over de weg. Als olie schaars wordt en ook het milieu moet worden ontzien, zijn andere oplossingen nodig. Bio-brandstof en waterstof zijn vervangers van olie. Efficiëntere technieken zijn de brandstofcel, de hybride techniek en de dubbelmotor-techniek
Hybride techniek.
Hybridevoertuigen gebruiken een verbrandingsmotor voor constante snelheden en een elektrische motor om extra vermogen te leveren bij het starten of versnellen. De elektrische motor wordt aangedreven door een accu die tijdens het rijden opgeladen wordt en de energie terugwint tijdens het remmen. De voordelen van de huidige hybride voertuigen zijn (dus) het grootst bij gebruik in de stad.
animatie dubbelmotor

De dubbelmotor.
De dubbelmotor kent twee arbeidsprocessen. Het eerste arbeidsproces wordt geleverd door een verbrandingsmotor. Het tweede, opvolgende, arbeidsproces wordt gevoed door de restwarmte van het eerste proces en kan geleverd worden door een stirlingmotor of stoommachine. Door het hergebruik van de restwarmte is een dubbelmotor efficiënter en ook milieuvriendelijker. De dubbelmotor kan goed gecombineerd worden met de hybride techniek. De dubbelmotor kan ook als zelfstandige oplossing worden toegepast. BMW heeft bijvoorbeeld als aanpassing op hun bestaande benzinemotoren een oplossing op basis van stoom ontwikkeld.

Het concept ontwerp.
Mijn conceptontwerp is in eerste instantie gericht op het gebruik voor automobielen zowel binnen hybride - als een zelfstandig toepassing. Een voor de handliggende oplossing is om de warmte uit de uitlaatgassen en het koelwater op te vangen en in te zetten als warmtebron voor een stirlingmotor die op de krukas verbonden is met de verbrandingsmotor.

Het ontwerp is een compacte variant van deze oplossing en is daarmee qua ruimtegebruik en gewicht toepasbaar voor praktisch alle typen personenauto's. Het doel van de compacte oplossing is:
1. Voorkomen van warmteverlies in het koelsysteem en het uitlaatsysteem tot waar de warmte wordt afgetapt (warmtewisselaar);
2. Het beperken van kosten, volume en gewicht van de dubbelmotor.

Om de gewenste compactheid te bereiken wordt in het ontwerp de dubbelcilinder geïntroduceerd. In het centrum bevindt zich de cilinder van de verbrandingsmotor. Deze motor wordt in zijn geheel omsloten door een donutvormige cilinder van de stirlingmotor. De nabijheid van de beide motoren maakt het mogelijk deze al op de zuigerstangen met elkaar te verbinden..

Het ontwerp is in de conceptfase.
Voor de opbouw van het conceptontwerp, zie de tekeningen.

opbouw van binnen naar buiten
opbouw dubbelmotor
verbrandingsmotor donutvorm stirlingmotor koeling warmtewisselaar

Rendement en CO2 uitstoot.
De CO2-uitstoot voor een middenklasser auto is nu bijvoorbeeld 178 gram per kilometer (zie RDW Brandstofverbruiksboekje 2007, binnenweg + buitenweg ECE cyclus). Gebruik van een dubbelmotor verlaagt de waarde naar 113 gr/km. Met de hybride techniek gaat de CO2-uitstoot verder omlaag naar 91 gr/km. Er is een direct verband tussen de CO2-uitstoot en het verbruik. Hoe lager de CO2-uitstoot, des te lager het gebruik.

De vrijwillige doelstelling van de auto-industrie voor 2008 is 140 g/km voor het vlootgemiddelde. Voor 2012 wordt 130 g/km wettelijk verplicht (EU). Met nog 10g/km extra voor maatregelen buiten de invloedsfeer van de auto-industrie, bedraagt de verplichte waarde zelfs 120 g/km. Een goed rendement van een auto met weinig CO2-uitstoot is onderdeel van een compleet traject, dat wil zeggen vanaf de bron van brandstofproductie tot en met het autowiel. In de tabel hiernaast vindt u een indicatie van dat traject.

(bron ExxonMobil, excl dubbelmotor)

VAN BRON TOT WIEL - ENERGIE EFFICIËNTIE (%)

Brandstof / Voertuig Brandstof-
productie
Brandstof-
gebruik
Totaal
Waterstofbrandstofcel
(H2 uit benzine, aan boord)
81 27 22
Waterstofbrandstofcel
(H2 uit aardgas in tankstations)
52 41 21
Dieselhybride 84 25 21
Dieselhybride+dubbelmotor 84 33 28
Benzinehybride 81 21 17
Benzinehybride+dubbelmotor 81 29 23
Waterstofbrandstofcel
(vloeibare H2 uit aardgas, centraal)
41 41 17
Conventionele benzine 81 17 14
C benzine+dubbelmotor 81 25 20
Waterstofbrandstofcel 
(H2 uit elektrolyse in tankstations)
28< 41 11


free-piston variant van dubbelmotor
Free-piston variant van de dubbelmotor als elektriciteitsgenerator.

 Links Dubbelmotor - Stirlingmotor

 
logo wikipedia Wikipedia pagina over Stirlingmotor logo NASA free piston stirling engine ontwikkeld door NASA
logo BMW BMW turbosteamer logo Innosys Nederlands ontwikkelbureau voor op elektriciteit gebaseerde oplossingen.

 

 

 
copyright: Henk Bos