Thermodynamischer Kreisprozess
kurz HGM ( Hydrogasmotor)
1. Funktionsmodell aus dem Jahr 2015, gefördert vom Land Bayern zum Nachweis der Umsetzbarkeit / Machbarkeitsstudie des Thermodynamischen Hydrogaskreisprozesses
Teststand 2019
Testmotor mit 2 Zylindern
von 50 mm Hubraum auf 80 mm vergrößert
Technische Daten
Arbeitstemperatur: 250 bis 550 Grad
Arbeisdruck: 300 bar
Kolbengeschwindigkeit: 1 Hub/Sec.
Thermische Inputleistung: 22 KW
Elektrische Ausgangsleistung : 5-11KW, je nach Temperatur und Druck
Wirkungsgrad je nach Temperatur: zwischen 20 und 50%
Leistungssteigerung durch Anzahl der Zylinder beliebig erweiterbar
(10 Zylinder ca. 100 KW el.)
Weniger Wärme – mehr Strom
Der Hauptgrund für den verbesserten Wirkungsgrad der Energieumwandlung liegt darin, dass die Verwendung von CO2 als Arbeitsmedium in einem Hydrogaskreisprozess weniger Aufwand erfordert, um einen bestimmten Wärmeeintrag in Strom umzuwandeln. Im Allgemeinen bedeutet ein erhöhter Wirkungsgrad eine höhere Leistung bei gleichem Wärmeeintrag, unabhängig von der Wärmequelle (Abwärme, Solar, Prozesswärme oder Erdgas). Wenn die Brennstoffkosten einen erheblichen Anteil an den Gesamtkosten ausmachen (flüssig- und erdgasbefeuerte Anlagen), ist der Vorteil die Senkung der Brennstoffkosten.
Zu den laufenden Aktivitäten der Nexus GmbH gehören:
Vorteile des Hydrogasmotors
Die CO2-Technologie bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber konkurrierenden Systemen:
Erklärung Phasenübergang CO2 Im überkritischen Bereich.
Überkritisch ist das Gas, wenn es dank Temperatur und Druck einen Punkt überschreitet, an dem seine Eigenschaften zwischen Gas und Flüssigkeit liegen. Es ist dann genauso dicht wie eine Flüssigkeit, hat aber immer noch dieselbe Viskosität wie ein Gas. In diesem Zustand wird das CO2 über den gesamten Prozess gehalten. Es entstehen also keine Verluste wie bei der Umwandlung von Wasser in Dampf und wieder zurück.
Da CO2 seinen kritischen Punkt bei 31 °C und 73 bar hat, ist das Gas in der Brennkammer vom Hydrogasmotor überkritisch. Die Dichtewerte von flüssiger Phase und Gasphase gleichen sich an. Der Stoff ähnelt dann in seinen Fließeigenschaften mehr einer Flüssigkeit als einem Gas. Da CO2 eine 2,5-mal höhere Molmasse als Wasser hat, besitzt es als überkritisches Fluid eine deutlich höhere Dichte als Wasserdampf. CO2-Hydrogasmotoren sind daher bei gleicher Leistung um etwa den Faktor fünf kleiner als Dampfturbinen.
Da sich der Hydrogas-Kreisprozess ausschließlich im überkritischen Bereich bewegt, gibt es (im Gegensatz zum Dampfprozess) keine Siedetreppe, wodurch eine fast
vollständige Regeneration der Phasenwechsel-Wärmeenergie möglich ist.
Durch die oben genannte Kombination kann die von außen zugeführte Wärme beim Hydrogasmotor viel effizienter und kostengünstiger in Bewegung umgewandelt werden als bei allen bisherigen vorhandenen
Wärmekraftmaschinen.