Bei der Verwendung als direkter Stromerzeuger mit Lineargenerator wird die Energie nicht mehr in Form von komprimiertem Gas abgegeben, daher ist auch keine Überspülung erforderlich.
Die Motorkolben (1) können deshalb im Verhältnis zu den Rückwurfkolben (2) grösser ausgelegt werden. Das Volumen des Spülluftbehälters (5) sowie die über die Einlassventile (6) anzusaugende Luftmenge wird den Erfordernissen angepasst.
In die Rückwurfkolben (2) werden Selten-Erden Permanentmagnete eingebaut, vorzugsweise NdFeB- Magnete. Der Lineargenerator (C) wird in das Gehäuse des Rückwurfzylinders (4) eingebaut.
Startvorgang
Der Motor wird entweder mit Strom über die Lineargeneratoren gestartet, mit einem Federsystem über das Gleichlaufgestänge (auf dem Bild nicht dargestellt) oder mit Einblasen von Druckluft in die Rückwurfzylinder (4). Die Kolben werden dabei in der äusseren Stellung arretiert und nach Erreichen des notwendigen Luftdrucks entsperrt.
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Der enorm hohe Wirkungsgrad in Kombination mit der langenLebensdauer, der einfachen und kompakten Bauweise und der Eignung für verschiedenste Brennstoffe von Wasserstoff über Bio- und Erdgas bis Diesel und Palmöl bietet bestechende Vorteile. Die Anwendungen sind vielseitig:
Kraft-Wärme-Kopplung / Energie-Contracting
KWK ist einer der grössten und am schnellsten zu erreichende Markt für den Freikolben- Stromerzeuger.
Die Darstellung zeigt eine Kaskadenschaltung mit vier gekoppelten Lineargeneratoren. Je nach Bedarf können diese in Sekundenbruchteilen zu- und abgeschaltet werden. Dadurch ergibt sich ein hervorragender Wirkungsgrad im Teillastbereich.
Ein hoher Verbundwirkungsgrad ist im Sommer nutzlos, wenn die meiste Energie in Form von Wärme abgegeben wird:
Freikolben- Systeme können mehr Strom (42%) bei weniger Wärme produzieren im Vergleich zu konventionellen Diesel- bzw. Erdgasgeneratoren (28%).
Freikolben- Generatoren können bezüglich Wirkungsgrad mit Brennstoffzellen mithalten, bei einem Bruchteil der Herstellkosten. Dabei sind sie vielstofftauglich und können in kürzester Zeit zu- und abgeschaltet werden.
Bei konventionellen Kolbenmotoren
ergeben sich bei 4000 bis 8000 Stunden Betriebszeit pro Jahr hohe Revisions- bzw. Betriebskosten.
Freikolbenmotoren hingegen können nahezu wartungsfrei betrieben werden:
Der Freikolbenmotor als Range Extender in Verbindung mit Regelelektronik, Speicherbatterie und elektrischen Radnabenmotoren senkt Kosten, Gewicht und Platzbedarf eines solchen Antriebssystems erheblich.
Konventioneller Kurbelwellenmotor und Generator verschmelzen zu einer einzigen, leichten und kompakten Einheit. Auch hier ist es denkbar, mehrere Motoren in Kaskade zu schalten.
Diese Konfiguration ermöglicht dem Fahrzeugdesigner völlig neue Freiheitsgrade.
Hybridflugzeuge, zivile und militärische UAV
Die enorm kompakte, robuste Bauweise eines Freikolben- Hybridantriebes und das geringe Leistungsgewicht eröffnen neue Möglichkeiten der gerade beginnenden Ära des Hybridfluges.
Im Vergleich zu konventionellen Hybridantrieben haben militärische UAV weniger Gewicht zu transportieren und weisen eine deutlich niedrigere Infrarot-Signatur auf.
Exoskelette und andere miniaturisierte Anwendungen
Die hohe Engergiedichte macht den Freikolben- Lineargenerator zum idealen Antrieb für elektrische und elektrohydraulische Anwendungen.
Hier dargestellt in Form des Vorbilds aller modernen Exoskelette: Der Caterpillar Power Loader aus "Aliens - die Rückkehr".
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