Vorrichtung zur Umwandlung von Energie Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von E- nergie .

Bekannt sind Arbeitsmedien, insbesondere Flüssigkeiten, wie beispielsweise flüssiges CO ₂ , welche einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, was bedeutet, dass sich das Volumen des Mediums in Abhängigkeit von der Temperatur stark ändert. Bei einem vorgegebenen Volumen ändert sich dementsprechend der Druck des Arbeitsmediums in Abhängigkeit von der Temperatur.

Die DE 100 07 685 AI offenbart eine Kraftstation mit C0 ₂ Flüs ^¬ sigkeit als Arbeitsmedium, welche die Druckdifferenz zwischen warmer und kalter Flüssigkeit zum Antrieb einer Flüssigkeits ^¬ turbine oder eines Kolbenmotors nutzt. Dazu weist die Kraft- Station einen Hochdruckbehälter, einen Niederdruckbehälter, eine Vorlaufleitung mit mindestens einer Turbine vom Hoch ^¬ druckbehälter zum Niederdruckbehälter und eine Rücklaufleitung vom Niederdruckbehälter zum Hochdruckbehälter mit mindestens einer Druckaufbaueinrichtung auf. Die entspannte und abgekühl- te CO ₂ Flüssigkeit wird über einen Kreislaufprozess durch Wär ^¬ mezuführung wieder in den Druckbehälter mit höherem Druck zurückgeführt. Dabei muss gegen den Druck gearbeitet werden, was einen hohen Energieaufwand erfordert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Umwandlung von Energie bereitzustellen, welche einen günstigen Wirkungsgrad aufweist. Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Umwandlung von Energie bereitzustellen, welche die Druckdifferenz oder die Volumendifferenz zwischen einer warmen oder einer kalten Flüssigkeit zum Antrieb einer Turbine oder eines Kolbenmotors ausnutzt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwandlung von Energie weist ein geschlossenes System auf, in welchem ein Arbeitsme ^¬ dium angeordnet ist, wobei das System einen ersten Behälter und einen zweiten Behälter aufweist, welche mit einer Verbin- dungsleitung verbunden sind, welche wenigstens einen ersten Leitungsabschnitt, einen zweiten Leitungsabschnitt und einen dritten Leitungsabschnitt aufweist, wobei der erste Leitungs ^¬ abschnitt und der dritte Leitungsabschnitt einen Wärmetauscher bilden und derart aneinander geführt sind, dass das Arbeitsme- dium in dem ersten und dem dritten Leitungsabschnitt in den Wärmetauscher gegenläufig strömt, und wobei in dem zweiten Leitungsabschnitt eine Turbine oder ein Kolbenmotor angeordnet ist. Der Wärmetauscher, welcher zwischen Leitungsabschnitten der Verbindungsleitung zwischen den beiden Behältern des Sys- tems gebildet ist, bietet den Vorteil, möglichst effektiv und effizient Wärme zu übertragen. Insbesondere ist es möglich, in dem geschlossenen System im Wesentlichen konstanten Druck zu halten, so dass die Bewegung des Arbeitsmediums nicht gegen den Druck erfolgen muss und somit weniger Energie aufgewendet werden muss, was insbesondere den Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert . Ein Wärmetauscher weist weiterhin den Vorteil auf, dass zur Übertragung von Wärme nur wenig Energie benötigt wird, da es sich um eine reine Umwälzung handelt, die kaum Gegendruck produziert .

Die auf einer Seite zugeführte Wärme führt zur Ausdehnung des Arbeitsmediums, die weggenommene Wärme zur Volumenreduzierung des Arbeitsmediums. Durch diesen Vorgang strömt das Arbeitsme ^¬ dium durch den zweiten Leitungsabschnitt, in welchem die mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden kann .

Vorzugsweise wird eine Flüssigkeit oder ein verflüssigtes Gas mit großer Wärmeausdehnung als Arbeitsmedium verwendet, welche möglichst große Volumenströme ermöglichen, was einen verbes ^¬ serten Wirkungsgrad zur Folge hat.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Arbeitsmedium flüssiges CO ₂ oder flüssiges Methan. Diese Flüssigkeiten weisen die Eigenschaft auf, dass sie ihre Dichte bei Erwärmung ändern und somit aus einem vorgegebenen Volumen heraus expandieren wollen, was zu einer Strömung führt. Diese Strömung kann ausgenutzt werden, um eine Turbine oder einen Kolbenmotor anzutreiben, um mechanische Energien in elektrische Energie umzuwandeln.

Die Verwendung von flüssigem CO ₂ als Arbeitsmedium ermöglicht weiterhin eine Temperatur des warmen Bereichs im Bereich von ca. 20°C bis 40°C und eine Temperatur des kälteren Bereichs im Bereich von ca. -10°C bis +10°C. Bei der Verwendung beispiels ^¬ weise von flüssigem Methan kann die Vorrichtung auch unter 0°C betrieben werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das Volumen des ersten Behälters, vorzugsweise mittels eines ersten Schiebers, und/oder das Volumen des zweiten Behälters, vorzugsweise mit ^¬ tels eines zweiten Schiebers, variabel. Das variable Volumen weist den Vorteil auf, dass das Volumen der Behälter an das

Volumen des Arbeitsmediums angepasst werden kann und zudem die Strömung des Arbeitsmediums unterstützt wird. Schieber sind zudem einfach und kostengünstig zu realisieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem ersten Leitungsabschnitt und dem zweiten Leitungsab ^¬ schnitt ein vierter Leitungsabschnitt angeordnet, dessen Volu ^¬ men, insbesondere mittels eines dritten Schiebers, variabel ist und/oder zwischen dem zweiten Leitungsabschnitt und dem dritten Leitungsabschnitt ein fünfter Leitungsabschnitt ange ^¬ ordnet ist, dessen Volumen, insbesondere mittels eines vierten Schiebers, variabel ist. Auch durch diese variablen Volumina wird dem sich ändernden Volumen des Arbeitsmediums in günsti ^¬ ger Weise Rechnung getragen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der dritte Schieber und der vierte Schieber durch einen einzigen fünften Schieber gebildet, was eine kostengünstige und platzsparende Anordnung ermöglicht.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der erste Schieber und der dritte Schieber durch einen einzigen Schieber gebildet und der zweite Schieber und der vierte Schieber durch einen einzigen Schieber gebildet. Auch diese Ausführungsform ermöglicht eine kostengünstige und platzsparende Anordnung. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der erste Schieber und der zweite Schieber und vorzugsweise der fünfte Schieber einen gemeinsamen Antrieb aufweisen. Dies hat einerseits den Vorteil einer kostengünsti ^¬ gen und platzsparenden Anordnung. Andererseits kann eine aufwändige Abstimmung der Bewegung der verschiedenen Schieber aufeinander entfallen, wenn sie durch einen gemeinsamen Antrieb angetrieben werden.

Vorzugsweise sind der erste Schieber und der zweite Schieber und vorzugsweise der fünfte Schieber an einer Koppelstange an ^¬ geordnet, welche mittels des Antriebs bewegbar ist, was eine besonders platzsparende Anordnung ermöglicht.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Leitungsabschnitt zwischen dem ersten Lei ^¬ tungsabschnitt und dem dritten Leitungsabschnitt angeordnet, so dass insbesondere eine symmetrische Anordnung entsteht.

Vorteilhafterweise weist der Wärmetauscher eine kühlere und eine wärmere Seite auf, wobei an der kühleren Seite eine Kühl ^¬ vorrichtung angeordnet ist, welche insbesondere als Wärmetau ^¬ scher ausgebildet ist. Da in einem Wärmetauscher die Tendenz besteht, dass Wärme von der wärmeren Seite zur kühleren Seite strömt, kann durch die Kühlvorrichtung diesem Effekt entgegengewirkt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Heizvorrichtung auf, welche insbesondere als Wärmetauscher ausgebildet ist, wobei als Energiequelle zur Bereitstellung von warmem Wasser in den Wärmetauscher insbesondere Industriewasser oder Umweltwärme verwendet wird. Die Hei zVorrichtung ermöglicht den Energieeintrag von thermischer Energie in das geschlossene System, welche als Wärmetauscher insbesondere besonders effektiv ausgelegt ist. Die Verwendung von Industriewasser oder Umweltwärme oder ähnlichem bietet den Vorteil, dass thermische Energie benutzt werden kann, welche quasi unbegrenzt und in der Regel kostenlos zur Verfügung steht .

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Wärmetauscher eine kühlere und eine wärmere Seite auf, wobei die Heizvorrichtung an der wärmeren Seite und/oder an dem vierten Leitungsabschnitt und/oder an dem zweiten Leitungsabschnitt und/oder an dem fünften Leitungsab ^¬ schnitt und/oder an dem ersten Behälter und/oder an dem zweiten Behälter angeordnet ist.

Vorzugsweise treibt die Turbine oder der Kolbenmotor einen Ge ^¬ nerator zur Stromerzeugung an, um auf diese Weise besonders einfach mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln zu können.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung strömt das Arbeitsmedium zyklisch vom ersten Behälter in den zweiten Behälter und anschließend vom zweiten Behälter in den ersten Behälter, um eine kontinuierliche Bewegung des Ar- beitsmediums ermöglichen zu können und somit insbesondere kon ^¬ tinuierlich thermische Energie in elektrische Energie umwan ^¬ deln zu können.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführ- lieh erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Aus ^¬ führungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vor- richtung zur Umwandlung von Energie in einem ersten Zustand,

Figur 2 die Vorrichtung gemäß Figur 1 in einem zweiten

Zustand,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Aus führungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vor richtung zur Umwandlung von Energie in einem ersten Zustand und

Figur 4 die Vorrichtung gemäß Figur 3 in einem zweiten

Zustand . Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 10, welchen ein geschlossenes System aufweist, in welchem ein Arbeitsmedium 16 angeordnet ist. Als geschlossenes System ist in diesem Fall ein System zu verstehen, aus welchem das Arbeitsmedium 16 nicht ausdringen kann. Die Vorrichtung 10 weist einen ersten Behälter 12 und einen zweiten Behälter 14 auf, welche über eine Verbindungsleitung 20 miteinander verbunden sind. Das Volumen des ersten Behälters 12 ist variabel ausgestaltet, wozu ein erster Schieber 51 vorgesehen ist, welcher innerhalb des ersten Behälters 12 verschiebbar ist. Das Volumen des zweiten Behälters 14 ist ebenfalls variabel ausgestaltet, wozu ein zweiter Schieber 52 vorgesehen ist, welcher innerhalb des zweiten Behälters 52 verschiebbar ist.

Die Verbindungsleitung 20 weist einen ersten Leitungsabschnitt 21 und einen dritten Leitungsabschnitt 23 auf, welche einen

Wärmetauscher 30 bilden. Die beiden Leitungsabschnitte 21, 23 sind dabei derart angeordnet, dass das Arbeitsmedium 16 in dem ersten Leitungsabschnitt 21 gegenläufig zu der Strömungsrich- tung im dritten Leitungsabschnitt 23 geführt ist. Der Wärme ^¬ tauscher 30 wird somit im Gegenstromprinzip betrieben.

Zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 21 und dem dritten Lei- tungsabschnitt 23 ist ein zweiter Leitungsabschnitt 24 ange ^¬ ordnet, welcher somit insbesondere die beiden den Behältern 12, 14 abgewandten Enden der Leitungsabschnitte 21, 23 des Wärmetauschers 30 verbindet. In dem zweiten Leitungsabschnitt 22 ist eine Turbine 40 oder ein Kolbenmotor angeordnet, welche oder welcher durch das durch den zweiten Leitungsabschnitt 22 strömende Arbeitsmedium 16 angetrieben werden kann.

Der erste Behälter 12 kann über einen sechsten Leitungsabschnitt 26 mit dem ersten Leitungsabschnitt 21 verbunden sein. Der zweite Behälter 14 kann über einen neunten Leitungsabschnitt 29 mit dem dritten Leitungsabschnitt 23 des Wärmetau ^¬ schers 30 verbunden sein.

Zwischen dem Wärmetauscher 30 und dem zweiten Leitungsab- schnitt 22 ist ein vierter Leitungsabschnitt 24 angeordnet, dessen Volumen variabel ausgebildet ist. Dazu ist ein dritter Schieber 53 vorgesehen, welcher insbesondere in dem vierten Leitungsabschnitt 24, insbesondere quer zur Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 16, verschiebbar angeordnet ist. Zwischen dem dritten Leitungsabschnitt 23 des Wärmetauschers 30 und dem zweiten Leitungsabschnitt 22 ist ein fünfter Leitungsabschnitt 25 vorgesehen, dessen Volumen variabel ausgestaltet ist. Dazu ist ein vierter Schieber 54 vorgesehen, welcher insbesondere in dem fünften Leitungsabschnitt 25, insbesondere quer zur Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 16, verschiebbar angeord ^¬ net ist. Zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 21 und dem vierten Leitungsabschnitt 24 kann ein siebenter Leitungsab ^¬ schnitt 27 vorgesehen sein. Zwischen dem fünften Leitungsab- schnitt 25 und dem dritten Leitungsabschnitt 23 des Wärmetau ^¬ schers 30 kann ein achter Leitungsabschnitt 28 vorgesehen sein . Es ist möglich, den ersten Behälter 12 und den vierten Leitungsabschnitt 24 mit dem variablen Volumen aneinander angrenzend anzuordnen. Dies ermöglicht insbesondere, dass der erste Schieber 51 und der dritte Schieber 53 durch einen einzigen Schieber 56 realisiert werden können. Ebenso ist es möglich, den zweiten Behälter 14 und den fünften Leitungsabschnitt 25 mit dem variablen Volumen aneinander angrenzend anzuordnen und dementsprechend den zweiten Schieber 52 und den vierten Schieber 54 durch einen einzigen Schieber 57 auszubilden. Bei dem Arbeitsmedium 16 handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit mit einem großen thermischen Ausdehnungskoeffi ^¬ zienten, beispielsweise um flüssiges CO2 . Dieses weist die Ei ^¬ genschaft auf, die Dichte bzw. das Volumen in Abhängigkeit von der Temperatur stark zu ändern. Da Flüssigkeiten stark in- kompressibel sind, entstehen bei einem vorgegebenen Volumen hohe Drücke. Besteht die Möglichkeit für die Flüssigkeit, aus dem Volumen auszutreten, entsteht eine entsprechende Strömung, welche, wie nachfolgend beschrieben, ausgenutzt wird, um die Turbine 40 oder einen Kolbenmotor anzutreiben.

Bei der Vorrichtung 10 ist in den Behältern 12, 14 flüssiges CO2 einer höheren Temperatur, im Folgenden auch als warmes CO2 bezeichnet, angeordnet. In dem vierten Leitungsabschnitt 24, dem zweiten Leitungsabschnitt 22 und dem fünften Leitungsab- schnitt 25 ist flüssiges CO2 einer niedrigeren Temperatur als der Temperatur in dem ersten Behälter 12 oder dem zweiten Behälter 14, im Folgenden kaltes CO2 genannt, angeordnet. Der Wärmetauscher 30 weist eine wärmere Seite 31 und eine kältere Seite 32 auf, wobei die wärmere Seite 31 an den Enden des ers ^¬ ten und dritten Leitungsabschnitts 21, 23 angeordnet ist, wel ^¬ che den Behältern 12, 14 zugewandt sind, während die kältere Seite 32 an den Enden des ersten und dritten Leitungsab- Schnitts 21, 23 angeordnet ist, welche dem zweiten Leitungsab ^¬ schnitt 22 zugewandt sind. Durch die Betreibung des Wärmetau ^¬ schers 30 im Gegenstromprinzip ist es bei entsprechender Dimensionierung des Wärmetauschers 30 möglich, die Temperaturen des durch die Leitungsabschnitte 21, 23 gegenläufig strömenden Arbeitsmediums 16 nahezu vollständig auszutauschen.

Über eine Heizvorrichtung 75 wird der Vorrichtung 10 Wärme zugeführt. Dazu ist die Heizvorrichtung 75 vorzugsweise als Wär ^¬ metauscher ausgebildet, welche insbesondere Wärme an den ers- ten Behälter 12, die wärmere Seite 31 des Wärmetauschers 30 und den zweiten Behälter 14 abgibt. Es ist auch möglich, Wärme lediglich einer Komponente der Vorrichtung 10 zuzuführen. Dabei wird als Energiequelle für den Wärmetauscher der Heizvorrichtung 75 vorzugsweise Umweltwärme oder Industriewärme ver- wendet, welche quasi unbegrenzt und in der Regel kostenlos zur Verfügung steht .

Da in der Regel in einem Wärmetauscher 30 die Tendenz dazu besteht, dass Wärme von der wärmeren Seite 31 zur kälteren Seite 32 strömt, ist an der kälteren Seite 32 des Wärmetauschers 30 eine Kühlvorrichtung 70 angeordnet, die diesem Effekt mög ^¬ lichst entgegenwirkt. Vorzugsweise ist auch die Kühlvorrich ^¬ tung 70 als Wärmetauscher ausgebildet. Figur 1 zeigt die Vorrichtung 10 in einem ersten Zustand, bei welchem in dem ersten Behälter 12 flüssiges CO ₂ mit einer höhe ^¬ ren Temperatur angeordnet ist, welches dementsprechend be ^¬ strebt ist, ein großes Volumen einzunehmen. Das flüssige CO ₂ strömt somit aus dem ersten Behälter 12 durch den sechsten Leitungsabschnitt 26 in den ersten Leitungsabschnitt 21 des Wärmetauschers 30 und wird in diesem abgekühlt, bis es als kaltes CO ₂ in den siebten Leitungsabschnitt 27 und anschließend den vierten Leitungsabschnitt 24 strömt. Die Bewegung wird durch eine Bewegung des sechsten Schiebers 56 unterstützt, durch welchen das Volumen des ersten Behälters 12 verkleinert und das Volumen des vierten Leitungsabschnitts 24 dementspre ^¬ chend vergrößert wird (vgl. Figur 2) . Das flüssige CO ₂ strömt weiter durch den zweiten Leitungsabschnitt 22 und treibt dabei die Turbine 40 an. Mit Hilfe der Turbine 40 kann ein Generator angetrieben werden. Insgesamt wird somit die über die Heizvorrichtung 75 zugeführte thermische Energie über mechanische E- nergie in elektrische Energie umgewandelt.

Das flüssige CO ₂ strömt durch den fünften Leitungsabschnitt 25 und den achten Leitungsabschnitt 28 in den dritten Leitungsab ^¬ schnitt 23 des Wärmetauschers 30, in welchem es bei Durchströ ^¬ men des Wärmetauschers 30 wieder aufgeheizt wird und dabei das Volumen entsprechend vergrößert, so dass das Volumen des zwei ^¬ ten Behälters 14 insbesondere mittels des siebten Schiebers 57 ebenfalls entsprechend vergrößert wird. Dabei wird in gleichem Maße das Volumen des fünften Leitungsabschnitts 25 entspre ^¬ chend verkleinert. Figur 2 zeigt diesen Zustand, in welchem sich in dem zweiten Behälter 14 eine große Menge an warmem flüssigem CO ₂ befindet, während das Volumen des ersten Behäl ^¬ ters 12 deutlich verringert ist. Ist dieser Zustand erreicht, kehrt sich die Strömungsrichtung des flüssigen CO ₂ um und das flüssige CO ₂ expandiert nun über den neunten Leitungsabschnitt 29 in den dritten Leitungsabschnitt 23 des Wärmetauschers 30, um dort wiederum abgekühlt zu werden und anschließend den zweiten Leitungsabschnitt 22 zu durchströmen, um erneut die Turbie 40 anzutreiben. Anschließend fließt das flüssige CO ₂ durch den vierten Leitungsabschnitt 24 und den siebten Leitungsabschnitt 27 wieder in den ersten Leitungsabschnitt 21 des Wärmetauschers 30, um dort wieder aufgeheizt zu werden und anschließend in den ersten Behälter 12 zu strömen, dessen Vo- lumen dabei wieder vergrößert wird. Danach wird wieder der in Figur 1 dargestellte Zustand erreicht, woraufhin sich die Strömungsrichtung des flüssigen CO ₂ erneut umkehrt. Auf diese Weise kann ein zyklischer, kontinuierlicher Prozess ermöglicht werden, in welchem quasi kontinuierlich elektrische Energie mittels der Turbine 40 erzeugt wird.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Vorrichtung 110, welche ein geschlossenes System aufweist, in welchem ein Arbeitsmedium 116 angeordnet ist. Als geschlossenes System ist in diesem Fall ein System zu verstehen, aus welchem das Arbeitsmedium 116 nicht ausdringen kann. Die Vorrichtung 110 weist einen ersten Behälter 112 und einen zweiten Behälter 114 auf, welche über eine Verbindungsleitung 120 miteinander verbunden sind. Das Volumen des ersten Behälters 112 ist variabel ausgestal- tet, wozu ein erster Schieber 151 vorgesehen ist, welcher innerhalb des ersten Behälters 112 verschiebbar ist. Das Volumen des zweiten Behälters 114 ist ebenfalls variabel ausgestaltet, wozu ein zweiter Schieber 152 vorgesehen ist, welcher innerhalb des zweiten Behälters 152 verschiebbar ist.

Die Verbindungsleitung 120 weist einen ersten Leitungsabschnitt 121 und einen dritten Leitungsabschnitt 123 auf, wel ^¬ che einen Wärmetauscher 130 bilden. Die beiden Leitungsabschnitte 121, 123 sind dabei derart angeordnet, dass das Ar- beitsmedium 116 in dem ersten Leitungsabschnitt 121 gegenläu ^¬ fig zu der Strömungsrichtung im dritten Leitungsabschnitt 123 geführt ist. Der Wärmetauscher 130 wird somit im Gegenstromprinzip betrieben. Zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 121 und dem dritten Leitungsabschnitt 123 ist ein zweiter Leitungsabschnitt 124 ange ^¬ ordnet, welcher somit insbesondere die beiden den Behältern 112, 114 abgewandten Enden der Leitungsabschnitte 121, 123 des Wärmetauschers 130 verbindet. In dem zweiten Leitungsabschnitt 122 ist eine Turbine 140 oder ein Kolbenmotor angeordnet, wel ^¬ che oder welcher durch das durch den zweiten Leitungsabschnitt 122 strömende Arbeitsmedium 116 angetrieben werden kann. Der erste Behälter 112 kann über einen sechsten Leitungsabschnitt 126 mit dem ersten Leitungsabschnitt 121 verbunden sein. Der zweite Behälter 114 kann über einen neunten Leitungsabschnitt 129 mit dem dritten Leitungsabschnitt 123 des Wärmetauschers 130 verbunden sein.

Zwischen dem Wärmetauscher 130 und dem zweiten Leitungsabschnitt 122 ist ein vierter Leitungsabschnitt 124 angeordnet, dessen Volumen variabel ausgebildet ist. Dazu ist ein dritter Schieber 153 vorgesehen, welcher insbesondere in dem vierten Leitungsabschnitt 124, insbesondere quer zur Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 116, verschiebbar angeordnet ist. Zwischen dem dritten Leitungsabschnitt 123 des Wärmetauschers 130 und dem zweiten Leitungsabschnitt 122 ist ein fünfter Leitungsab ^¬ schnitt 125 vorgesehen, dessen Volumen variabel ausgestaltet ist. Dazu ist ein vierter Schieber 154 vorgesehen, welcher insbesondere in dem fünften Leitungsabschnitt 125, insbesondere quer zur Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 116, verschieb ^¬ bar angeordnet ist. Zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 121 und dem vierten Leitungsabschnitt 124 kann ein siebenter Lei- tungsabschnitt 127 vorgesehen sein. Zwischen dem fünften Leitungsabschnitt 125 und dem dritten Leitungsabschnitt 123 des Wärmetauschers 130 kann ein achter Leitungsabschnitt 128 vor ^¬ gesehen sein. Es ist möglich, den vierten Leitungsabschnitt 124 mit dem va ^¬ riablen Volumen und den fünften Leitungsabschnitt 125 mit dem variablen Volumen aneinander angrenzend anzuordnen. Dies ermöglicht insbesondere, dass der dritte Schieber 153 und der vierte Schieber 154 durch einen einzigen Schieber 155 realisiert werden können. Eine Volumenvergrößerung des vierten Leitungsabschnittes 124 geht somit mit einer entsprechenden Volu ^¬ menverkleinerung des fünften Leitungsabschnitts 125 einher und umgekehrt. Der erste Schieber 151 und der zweite Schieber 152 arbeiten vorzugsweise gegen Gas, insbesondere CO ₂ Gas.

In diesem Ausführungsbeispiel ist es weiterhin möglich, die Bewegung des ersten Schiebers 151, des zweiten Schiebers 152 und des fünften Schiebers 155 miteinander zu koppeln. Der ers- te Behälter 112, der vierte Leitungsabschnitt 124, der fünfte Leitungsabschnitt 125 und der zweite Behälter 114 sind derart nebeneinander angeordnet, dass eine Koppelstange 162 vom ers ^¬ ten Behälter 112 durch den vierten Leitungsabschnitt 124 und den fünften Leitungsabschnitt 125 in den zweiten Behälter 114 geführt werden kann. Dazu sind beispielsweise der erste Behäl ^¬ ter 112, der vierte Leitungsabschnitt 124, der fünfte Lei ^¬ tungsabschnitt 125 und der zweite Behälter 114 in einem einzigen Gehäuse angeordnet, wobei eine Trennwand 164 zwischen dem ersten Behälter 112 und dem vierten Leitungsabschnitt 124 so- wie eine weitere Trennwand 166 zwischen dem fünften Leitungs ^¬ abschnitt 125 und dem zweiten Behälter 114 angeordnet sind. Die Trennwände 164, 166 sind in ihrer Position fixiert. Dabei werden die Trennwände 164, 166 von der Koppenstange 162 im We ^¬ sentlichen senkrecht durchsetzt. An der Koppelstange 162 sind der erste Schieber 151, der zweite Schieber 152 und der fünfte Schieber 155 in Längsrichtung der Koppelstange 162 fest angeordnet. Die Koppelstange 162 ist mittels eines Antriebs 160 antreibbar. Bei Bewegung der Koppelstange 162 entlang ihrer Längsrichtung werden somit gleichzeitig alle drei Schieber 151, 152, 155 bewegt. Eine Vergrößerung des Volumens des ers ^¬ ten Behälters 112 führt dabei gleichzeitig zu einer Verkleine ^¬ rung des Volumens des vierten Leitungsabschnitts 124, einer Vergrößerung des Volumens des fünften Leitungsabschnitts 125 und einer Verkleinerung des Volumens des zweiten Behälters 114.

Bei dem Arbeitsmedium 116 handelt es sich wie bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise um eine Flüssigkeit mit einem großen thermischen Ausdehnungs ^¬ koeffizienten, beispielsweise um flüssiges CO2 .

Bei der Vorrichtung 110 ist in den Behältern 112, 114 flüssi- ges CO2 einer niedrigeren Temperatur, im Folgenden auch als kaltes CO2 bezeichnet, angeordnet. In dem vierten Leitungsab ^¬ schnitt 124, dem zweiten Leitungsabschnitt 122 und dem fünften Leitungsabschnitt 125 ist flüssiges CO2 einer höheren Tempera ^¬ tur als der Temperatur in dem ersten Behälter 112 oder dem zweiten Behälter 114, im Folgenden warmes CO2 genannt, angeord ^¬ net. Der Wärmetauscher 130 weist eine wärmere Seite 131 und eine kältere Seite 132 auf, wobei die wärmere Seite 131 an den Enden des ersten und dritten Leitungsabschnitts 121, 123 ange ^¬ ordnet ist, welche dem zweiten Leitungsabschnitt 122 zugewandt sind, während die kältere Seite 132 an den Enden des ersten und dritten Leitungsabschnitts 121, 123 angeordnet ist, welche den Behältern 112, 114 zugewandt sind. Durch die Betreibung des Wärmetauschers 130 im Gegenstromprinzip ist es bei ent ^¬ sprechender Dimensionierung des Wärmetauschers 130 möglich, die Temperaturen des durch die Leitungsabschnitte 121, 123 ge ^¬ genläufig strömenden Arbeitsmediums 116 nahezu vollständig aus zutausehen . Über eine Heizvorrichtung 175 wird der Vorrichtung 110 Wärme zugeführt. Dazu ist die Heizvorrichtung 175 vorzugsweise als Wärmetauscher ausgebildet, welche insbesondere Wärme an den vierten Leitungsabschnitt 124 und/oder den fünften Leitungsab- schnitt 125 abgibt. Es ist auch möglich, Wärme lediglich einer Komponente der Vorrichtung 110 zuzuführen. Dabei wird als E- nergiequelle für den Wärmetauscher der Heizvorrichtung 175 vorzugsweise Umweltwärme oder Industriewärme verwendet, welche quasi unbegrenzt und in der Regel kostenlos zur Verfügung steht.

Da in der Regel in einem Wärmetauscher 130 die Tendenz dazu besteht, dass Wärme von der wärmeren Seite 131 zur kälteren Seite 132 strömt, ist an der kälteren Seite 132 des Wärmetau- schers 130 eine Kühlvorrichtung 170 angeordnet, die diesem Ef ^¬ fekt möglichst entgegenwirkt. Vorzugsweise ist auch die Kühl ^¬ vorrichtung 170 als Wärmetauscher ausgebildet.

Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbei- spiel ist in den Behältern 112, 114 kaltes flüssiges CO ₂ ange ^¬ ordnet, während in dem vierten Leitungsabschnitt 124 und dem fünften Leitungsabschnitt 125 sowie dem zweiten Leitungsab ^¬ schnitt 22 warmes flüssiges CO ₂ angeordnet ist. Figur 3 zeigt die Vorrichtung 110 in einem ersten Zustand. In dem zweiten Behälter 114 ist eine größere Menge an Arbeitsmedium 116 ange ^¬ ordnet als in dem ersten Behälter 112. Das in dem zweiten Behälter 114 angeordnete kältere CO ₂ strömt durch den neunten Leitungsabschnitt 129 in den dritten Leitungsabschnitt 123 des Wärmetauschers 130, wird dort aufgeheizt und dehnt sich in den fünften Leitungsabschnitt 125 aus. Diese Bewegung wird durch die Bewegung der Schieber 152, 155 unterstützt, welche das Vo ^¬ lumen des zweiten Behälters 114 verkleinert und das Volumen des fünften Leitungsabschnitts 125 entsprechend vergrößert. Anschließend strömt das warme flüssige CO ₂ durch den zweiten Leitungsabschnitt 122 und die Turbine 140 wird angetrieben. Insgesamt wird somit die über die Heizvorrichtung 175 zuge ^¬ führte thermische Energie über mechanische Energie in elektri- sehe Energie umgewandelt.

Nach Durchströmen des zweiten Leitungsabschnitts 122 und des vierten Leitungsabschnitts 124 wird das CO ₂ in dem ersten Lei ^¬ tungsabschnitt 122 des Wärmetauschers 130 weiter abgekühlt und strömt anschließend durch den sechsten Leitungsabschnitt 126 in den ersten Behälter 112, dessen Volumen bei Bewegung der Koppelstange 162 entsprechend vergrößert wird. Anschließend befindet sich die Vorrichtung 110 in dem in Figur 4 dargestellten Zustand. Anschließend kehrt sich die Strömungsrich- tung des Arbeitsmediums 116 um, bis wieder der in Figur 3 dargestellte erste Zustand erreicht wird und sich anschließend erneut die Strömungsrichtung umkehrt. Auf diese Weise kann ein zyklischer, kontinuierlicher Prozess ermöglicht werden, in welchem quasi kontinuierlich elektrische Energie mittels der Turbine 140 erzeugt wird.

Selbstverständlich kann in beiden Ausführungsbeispielen die Position von jeweils warmen und kalten Arbeitsmedium 16, 116 vertauscht werden. In den Fällen ist ebenfalls ein Vertauschen der Position der Kühlvorrichtungen 70, 170 mit den Positionen der Heizvorrichtung 75, 175 nötig. Schließlich ist zu beachten, dass die Temperatur innerhalb eines sogenannten warmen Bereichs oder innerhalb eines sogenannten kalten Bereichs schwanken kann, je nachdem, an welcher Stelle Wärme zugeführt wird und in Abhängigkeit davon, wie viel Wärme dem Arbeitsme ^¬ dium bei Durchströmen durch die Turbine 40, 140 oder einen Kolbenmotor entzogen wird. Bezugs zeichenliste

10 Vorrichtung

12 erster Behälter

14 zweiter Behälter

16 Arbeitsmedium

20 Verbindungsleitung

21 erster Leitungsabschnitt

22 zweiter Leitungsabschnitt

23 dritter Leitungsabschnitt

24 vierter Leitungsabschnitt

25 fünfter Leitungsabschnitt

26 sechster Leitungsabschnitt

27 siebter Leitungsabschnitt

28 achter Leitungsabschnitt

29 neunter Leitungsabschnitt

30 Wärmetauscher

31 wärmere Seite

32 kältere Seite

40 Turbine

51 erster Schieber

52 zweiter Schieber

53 dritter Schieber

54 vierter Schieber

56 sechster Schieber

57 siebter Schieber

70 Kühlvorrichtung

75 Hei zVorrichtung

110 Vorrichtung

112 erster Behälter

114 zweiter Behälter

116 Arbeitsmedium 120 Verbindungsleitung

121 erster Leitungsabschnitt

122 zweiter Leitungsabschnitt

123 dritter Leitungsabschnitt

124 vierter Leitungsabschnitt

125 fünfter Leitungsabschnitt

126 sechster Leitungsabschnitt

127 siebter Leitungsabschnitt

128 achter Leitungsabschnitt

129 neunter Leitungsabschnitt

130 Wärmetauscher

131 wärmere Seite

132 kältere Seite

140 Turbine

151 erster Schieber

152 zweiter Schieber

153 dritter Schieber

154 vierter Schieber

155 fünfter Schieber

160 Antrieb

162 Koppelstange

164 Trennwand

166 Trennwand

170 Kühlvorrichtung

175 Hei zVorrichtung