Abgrenzung:
Heißgasmotoren
sind thermodynamische Kraftmaschinen. Als Arbeitsmedium werden
ausschließlich
technische Gase verwendet. In ihrem Kreisprozess findet keine
Verbrennung statt
wie beim Otto- und Dieselmotor und der Gasturbine. Auch werden keine
Gase verwendet,
die im Kreisprozess kondensieren und verdampfen wie bei
Wasserdampf-Kraftwerken.
Klassifikation:
Heißgasmotoren,
die Luft als Arbeitsmedium verwenden, nennt man auch Heißluftmotoren.
Um jedoch
bessere Leistungsdichten zu erzielen, sind seit 1947 Helium und
Wasserstoff als
Arbeitsgas üblich.
Es
wird zwischen offenen und geschlossenen Systemen unterschieden.
Bei
offenen Systemen wird Luft eingesaugt, verdichtet, Wärme zugeführt,
entspannt
(wobei Leistung abgegeben wird) und wieder ausgeblasen. Hier spricht
man durchweg
von Heißluftmotoren. Diese sind der Joulemotor
, der Ericssonmotor
und
der Mansonmotor.
Bei
geschlossenen Systemen zirkuliert (Joule-Kreisprozess)
oder oszylliert das Arbeitsgas ohne Kontakt mit der Atmosphäre
ausschließlich
innerhalb der Maschine. Zu den geschlossenen Heißgasmotoren mit
oszyllierendem
Arbeitsmedium gehören der Stirlingmotor, der Ridermotor, der
Franchotmotor und
der Siemensmotor.
Motorverhalten,
Vor- und Nachteile:
Mit
Heißgasmotoren kann man im Allgemeinen keine schnellen Lastwechsel
vornehmen.
Deshalb eignen sie sich nicht als Autoantrieb, allenfalls als
Reichweiten-Verlängerung
für Hybridfahrzeuge. Mit einem Mehraufwand an Toträumen, teuren
Ventilen und
einem Griff in die Elektronik-Trickkiste kann man immerhin Lastwechsel
realisieren, wie sie bei Lokomotiven und Schiffen benötigt werden. Eine
Ausnahme bildet die Phasenwinkel-Leistungsregelung. Sie ist schnell,
muss sich aber erst noch bewähren.
Ein
anderer Nachteil ist das Leistungsgewicht. Hochaufgeladene
Stirlingmotoren sind
immer noch 10% schwerer als leistungsgleiche Dieselmotoren.
Schwachaufgeladene
Heißgasmotoren und offene Systeme sind noch viel schwerer.
Es
gibt aber auch eine ganze Reihe von überragenden Vorteilen und
Fähigkeiten:
Heißgasmotoren
sind sehr leise gegenüber Explosions-Motoren.
Heißgasmotoren
können problemlos mit Biogas, Klär- und Deponiegas sowie Holz betrieben
werden.
Die Schadstoffe im Abgas kann man dabei auf ein Minimum reduzieren, da
die
Flamme wie bei jedem Heizkessel steuerbar ist. Wird Erdgas verbrannt,
entsteht
nur CO2 und Wasserdampf,
bei Solarenergie nicht einmal das.
Die
Probleme, die man gelegentlich mit dem Anlassen von Otto- und
Dieselmotoren
hatte, gehören endgültig der Vergangenheit an. Wenn die Flamme brennt
und die
Temperatur im Erhitzer eine bestimmte Temperatur erreicht hat, sollte
das
Anlassen immer auf Anhieb gelingen.
Das
Abwürgen eines Explosions-Motors verkürzt dessen Lebensdauer rapide.
Dagegen
kann man Heißgasmotoren beliebig oft auf diese unsanfte Art stoppen.
Man sollte
lediglich dabei bedenken, dass die Flamme nach dem Anhalten des Motors
ausgeschaltet werden sollte, damit der Erhitzer nicht durchbrennt.
Die
Lebensdauer eines querkraftentlasteten Heißgasmotors kann das 10-fache
eines
Explosionsmotors erreichen, wenn die automatische Nachfettung an den
rotierenden Wälzlagern Stand der Technik geworden ist. Dann sind
Wartungsarbeiten nur noch bei einigen Brennstoffen außen am Erhitzer nötig.
Heißgasmotoren
werden heute kaum eingesetzt. Aber ihre Vorteile sind derart
bestechend, dass
dieser Zustand nicht gerechtfertigt ist. Es ist damit zu rechnen, dass
spätestens nach dem fossilen Zeitalter der Heißgasmotor aus seiner
Lauerstellung herauskommt.