Wissenschaftler der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig) präsentieren auf der Hannover Messe 2014, die vom 7. bis 11. April stattfindet, erstmals ein Modell des von ihnen entwickelten Stirling-Motors, der Abwärme effizient in elektrische Energie umwandeln kann. Abwärme (ein "Zuviel" an Wärme) fällt z.B. in metallverarbeitenden Betrieben wie Gießereien an und geht momentan meist verloren.
Die von den Maschinenbau-Ingenieuren entwickelte Maschine wandelt die Abwärme unter Verwendung der Formgedächtnis-Legierung Nitinol in Bewegung um, aus der mithilfe eines Generators elektrische Energie erzeugt wird.
Die Maschinenbau-Absolventen Eric Timmermann, Alexander Knut und Heiko Engelhardt stellen erstmals die Ergebnisse ihres seit 2011 laufenden Forschungsprojekts auf einer Messe vor. Heiko Engelhardt: „Überschüssige Wärme fällt in vielen Betrieben an. Besonders in der metallverarbeitenden Industrie, die ihre Werkstoffe erhitzen muss, um damit zu arbeiten. Die eingesetzte Wärme wird anschließend nicht mehr benötigt und ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Hier setzt unser Projekt an. Das Ziel ist, bereits geringe Temperaturdifferenzen von etwa 35 Kelvin ausnutzen zu können, da ein Großteil der Abwärme auf einem geringen Temperaturniveau vorliegt.“
Dafür nutzen die Ingenieure die Formgedächtnis-Legierung
Nitinol, die aus Nickel und Titan besteht.
Formgedächtnis-Legierungen lassen sich verbiegen, können jedoch
unter Temperatureinfluss ihre alte Form wieder annehmen – sich
„erinnern“. Diese Eigenschaft machen die Wissenschaftler sich
zunutze: Sie ordneten mehrere Nitinoldrähte auf einem Rad an und
lassen dieses durch mit Abwärme gewärmtes Wasser drehen. Dabei
verformt sich der verwendete Nitinol-Draht durch die
Wärmeeinwirkung in die eine, bei Abkühlung in die andere Richtung.
Durch die so entstandene Bewegung wird ein Generator angetrieben
und elektrischer Strom erzeugt.
Projektmitarbeiter Alexander Knut: „Ziel war die Optimierung der
von uns konzipierten Nitinol-Maschine. Aber während der Forschungen
haben wir festgestellt, dass die Effizienz, also der Wirkungsgrad,
eine untergeordnete Rolle spielt. Abwärme steht schließlich in
großer Menge zur Verfügung. Es kommt hingegen darauf an, dass die
Wärmekraftmaschine wartungsarm ist und möglichst wirtschaftlich
arbeitet – also maximal Energie produziert, aber in der Anschaffung
minimal kostet.“
Das Projekt „STIRTAC“ (Leitung: Prof. Klaus Wozniak, wissenschaftliche Leitung: Prof. Detlef Riemer) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms „IngenieurNachwuchs“ vom 01.08.2011 – 31.07.2014 gefördert.
Man findet die HTWK Leipzig am Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“ der Hochschulen aus Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen in Halle 2, Stand C37.
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