Sun Orbit hat einen einfach aufgebauten effizienten Niedertemperatur Stirlingmotor (Sunpulse) zur Serienreife entwickelt. Diese Maschine besitzt weltweite Alleinstellungsmerkmale und öffnet der Solarenergie, Biomasse und Abwärmenutzung wichtige neue Perspektiven und Märkte.

Mit der “Sunpulse” Maschine ist es gelungen, die Wärme von klassischen, thermischen Sonnenkollektoren effizient in mechanische Arbeit, elektrischen Strom und Kälte umzuwandeln. Da hierbei die Abwärme der Maschine auf nützlichem Temperaturniveau anfällt (typisch: Brauchwassererwärmung) stellt ein solar betriebener Stirlingmotor ein “Total Energie Modul” (TEM) dar.

In Kombination mit einem thermischen Speicher ist die Sun Orbit “Sunpulse” Maschine ein guter Kandidat zur Erzielung lokaler Autonomie bereits in kleinen Einheiten (Einfamilienhaus).

Die entwickelte “Sunpulse” Maschine mit der Wellenleistung von 500W wurde bewusst in dieser geringen Leistungsgröße gebaut.

In Verbindung mit einer hydraulischen Wasserpumpe, die ebenfalls von Sun Orbit entwickelt wurde, erfüllt diese die Anforderung mehrere Millionen dieselbetriebener Wasserpumpen in Indien durch solare Pumpen zu ersetzen.

Dieser Plan ist Teil einer großen Solar-Initiative der indischen Regierung.

Da aus Gründen der Wassereinsparung immer öfters auch während der Nacht gepumpt wird, hat die Lösung mit dem thermischen Speicher gegenüber der konkurrierenden Photovoltaik mit Batteriespeichern ökonomische und ökologische Vorteile.

Auch die Tatsache, dass die heiße Seite des Arbeitsgases Luft bei 80° bis max. 180° liegt, ist aus folgenden Gründen von Bedeutung:

  1. Einfache, markteingeführte, kostengünstige Solarkollektoren realisieren die benötigten Betriebstemperaturen mit gutem Wirkungsgrad (Vakuumkollektoren mit ca. 60% bei 150°C). Die trotz einfachem Aufbau der Maschine optimierte Thermodynamik des Sunpulse Stirlings führt dazu, dass bereits mit diesen niedrigen Temperaturen thermische Wirkungsgrade (Wärme zu mechanischer Wellenenergie) von 12% erreicht werden. Der Rest steht als Brauchwärme zur Verfügung.
  2. Um auch nach Sonnenuntergang, bei schlechtem Wetter oder ‘rund um die Uhr’ betrieben zu werden, muss der Sunpulse Stirlingmotor mit einem Speicher komplettiert werden. Dieser kann, drucklos und mit praktisch überall verfügbarem Pflanzenöl (Sonnenblumenöl, Rapsöl und anderen Ölen) als Wärmespeicher und Transportmedium, betrieben werden. Kombiniert man den Sunpulse Antriebsmotor beispielsweise mit einem elektrischen Generator oder einer Wasserpumpe, die rund um die Uhr betrieben werden sollen, dann weist diese Kombination gegenüber der konkurrierenden Photovoltaik, die auf Akkus zur Speicherung zurückgreifen muss, erhebliche Kostenvorteile auf (und benötigt keine umweltproblematischen und seltenen Materialien).
  3. Wenn der Sunpulse Motor reversibel betrieben wird (d.h. von einer Fremdenergiequelle angetrieben wird) arbeitet er als effiziente Wärmepumpe, beziehungsweise Kältemaschine (Coolpulse). Gerade die dezentrale Erzeugung von Kälte (ohne die Notwendigkeit problematischer Kältemittel), ist im südlichen, ländlichen Raum von größter Bedeutung

    (Lagerung von Lebensmitteln und Früchten; Eiserzeugung; Kühlung von Medikamenten).

    Soll beispielsweise aus Wasser von 20°C Eis erzeugt werden, so arbeitet der Coolpulse mit einer Leistungsziffer von 5. Dies wiederum bedeutet, dass beispielsweise ein typisches PV Pannel mit 150 WT elektrischer Leistung während des Tages 750WT Kälteleistung (Peak) zur Eiserzeugung bereitstellt. Will man rund um die Uhr Kälte erzeugen, kann der Coolpulse durch einen Sunpulse mit Speicher betrieben werden.

  4. Mit der Sunpulse Maschine können dezentral alle Energiebedürfnisse in südlichen Dörfern betrieben werden;

    Wasserpumpen, Kornmühlen, elektrische Generatoren, Luftkompressoren; durch Zuschaltung des thermischen Speichers auch, wenn benötigt, rund um die Uhr. Durch Kombination mit dem Coolpulse auch im Bereich ‘Kälte’.

  5. Besonderen Wert bei der Entwicklung des Sunpulse Systems wurde auf den einfachen Aufbau gelegt, der die Produktion bereits in kleinen, dezentralen mechanische Werkstätten ermöglicht. Ziel ist es, besonders in dörflichen Strukturen, nicht nur Energie und Lebensmittel-Autonomie anzustreben, sondern die Anwohner zu ermächtigen, durch Eigenproduktion, lokale Arbeitsplätze und Wertschöpfung zu erzielen. Neben der bereits erwähnten Möglichkeit der Verwendung von praktisch überall vorhandenen Systemkomponenten wie Stahl, Luft, Glas, Pflanzenölen usw. wurde auch eine Bauweise gewählt, bei der Membrane Kolbenringe und Dichtungen ersetzen, die hohe Präzision der Bauteile voraussetzen. Beim Sunpulse ‘schwimmen’ Arbeits- und Verdrängerkolben in Membranschürze; dies macht große Toleranzen von Zylinder zu Kolben möglich und minimiert Reibungsverluste. Aufgrund der niedrigen Betriebstemperaturen und sanften Druckwechseln wird ein langer, nahezu wartungsfreier Betrieb gewährleistet.

Technische Daten

  • Arbeitsmedium: Luft
  • Interner Druck: Umgebungsluft
  • Durchmesser : 1300 mm
  • Höhe : 1300 mm
  • Schwungraddurchmesser : 1000 mm
  • Gesamthöhe mit Schwungrad : 1140 mm
  • Wellenleistung bei 180 °C : 600 W
  • Elektrische Ausgangsleistung: 0,5 kW (el)
  • Pumpleistung : 400 W
  • Temperatur auf der heißen Seite: ab 150 °C oder höher, erzeugt entweder durch Solarkollektoren bei 5 bar Wasserdruck oder durch auf 200 °C erhitztes Pflanzenöl aus dem Energiegewächshaus auch andere konzentrierende Optiken sind möglich.
  • Kühlung der kalten Seite: gleichzeitiges Wasserpumpen und -kühlen durch integrierte Pumpe
  • Geschätzte Lebensdauer: 20 Jahre
  • elektrischer Wirkungsgrad: 12%
  • Wirkungsgrad als Kraft-Wärme-Kopplung: 90%