VORRICHTUNG ZUR GEWINNUNG VON ELEKTRISCHER ENERGIE AUS WÄRMEENERGIE

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorrichtungen zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie sind grundsätzlich bekannt. Derartige Vorrichtungen umfassen meist eine Stil lingmaschine als Wärmekraftmaschine. Als Wärmequelle dienen oft konventionelle Brenner, welche zur Erzeugung von Wärmeenergie Rohstoffe wie z.B. Heizöl oder andere Brennstoffe verbrennen. Zum Betrieb muss somit eine Versorgung von nicht erneuerbaren Rohstoffen bereitgestellt werden, was einen autonomen und wartungsfreien Betrieb dieser An- lagen ausschliesst. Zudem ist oft ein Wirkungsgrad zu gering, um eine für eine breite Anwendbarkeit ausreichende elektrische Ausgangsleistung bereitzustellen.

Andere bekannte Vorrichtungen nutzen erneuerbare Energien wie Wind oder Solarenergie. Diese haben jedoch oft den Nachteil, dass bei längerfristiger Flaute oder bei geringer Sonneneinstrahlung über längere Zeit eine ausreichende Versorgung der Wärmekraftmaschine mit Wärmeenergie nicht mehr sichergestellt ist.

Kontinuierlich betreibbare Vorrichtungen sind z.B. aus Anwendungen im Weltraum bekannt. Die Wärmeenergie wird in diesem Fall oft von einem instabilen Radioisotop bereitgestellt, was jedoch im Falle von erdgebundenen Anwendungen ein zu grosses Risiko darstellt. Zudem sind derartige Vorrichtungen sehr kostenintensiv.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine autonom und weitgehend wartungsfrei betreibbare Vorrichtung zur Stromerzeugung bereitzustellen, welche kostengünstig und vielseitig anwendbar ist und eine bedarfsgerechte Versorgung mit elektrischer Energie sicherstellt.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäss den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieser betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Wärmeenergie zur autonomen Anwendung, umfassend eine wärmeisolierte Wärmespeichereinheit mit einem Speichermedium. Für optimale Speichereigenschaften ist die Wärmespeichereinheit bevorzugt mit einer hocheffizienten Wärmeisolation versehen wie z.B. einer (Hoch-)Vakuumisolation. Weiter ist eine Wärmekraftmaschine mit einem Arbeitsmedium vorhanden sowie ein Generator zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischer Energie. Die in der Wärmespeichereinheit gespeicherte Energie ist von der Wärmekraftmaschine in mechanische Energie umsetzbar. Es versteht sich, dass hierbei eine Wärmekraftmaschine mit besonders hohem Wirkungsgrad zum Einsatz kommt. Wärmespeichereinheit und Wärmekraftmaschine sind bevorzugt über wärmeisolierte Mittel zum Wärmeaustausch verbunden, wobei diese Mittel bevorzugt ebenfalls eine hocheffiziente Wärmeisolation aufweisen wie z.B. eine (Hoch-)Vakuumisolation. Die von der Wärmekraftmaschine erzeugte mechanische Energie ist über den Generator in elektrische Energie umsetzbar. Hierzu sind die Wärmekraftmaschine und der Generator über entsprechende Mittel zur Übertragung der mechanischen Energie gekoppelt.

Auf diese Weise lässt sich ein autonomes Energieversorgungssystem mit hohem Wirkungsgrad zur dezentralen Stromerzeugung bereitstellen, welches weitgehend unabhängig und im Wesentlichen wartungsfrei betrieben werden kann. Insbesondere - J -

kann aufgrund des Wärmespeichers bei vergleichsweise geringer Energieversorgung wie beispielsweise durch Sonneneinstrahlung, Erdwärme oder Wind bereits eine ausreichende elektrische Ausgangsleistung erzielt werden, indem die Wärmeenergie in einem entsprechend gut isolierten Wärmespeicher zwischengespeichert ist. Gegebenenfalls ist ein Wärmeerzeuger vorzusehen, welcher die Wärmespeichereinheit mit aus anderen Energieformen gewonnener Wärmeenergie beschickt. Grundsätzlich könnte der Wärmespeicher aber auch direkt z.B. von Sonnenenergie beschickt werden. Es hat sich gezeigt, dass Ausgangsleistungen erfindungsgemässer Anlagen im Bereich von bis zu 100 kW liegen können. Somit können Anforderungen erfüllt werden, welche beispielsweise beim Betrieb von Mobilfunkantennen bzw. Signalverstärkern im Mobilfunknetz (so genannten Repeater oder Range-Extendern) erforderlich sind oder aber auch bei autonomen Hausversorgungen. Ebenso können z.B. Funlcfeuer oder Signalbojen, welche oft an unzugänglichen Stellen installiert sind, von einer derartigen unabhängigen Vorrichtung versorgt werden.

Bevorzugt umfasst die Wärmekraftmaschine eine Stirlingmaschine oder eine stirlingartige Maschine, deren Arbeitsmedium im Betrieb in zwei Phasen vorliegt. Insbesondere liegt das Arbeitsmedium in einer flüssigen und einer gasförmigen Phase vor. Damit lässt sich ein besonders guter Wirkungsgrad erreichen, sodass nur eine vergleichsweise geringe Temperatur in der Wärmespeichereinheit erforderlich ist.

So kann die Wärmespeichereinheit für einen Temperaturbereich von -50°C bis 300°C ausgelegt sein. Die Betriebstemperatur des Speichermediums beträgt beispielsweise 270°C bis 300°C. Bevorzugt umfasst das Arbeitsmedium der Wärmekraitmaschine im Wesentlichen Wasser, wobei in diesem Fall die zwei Phasen Wasserdampf und flüssiges Wasser sind. Selbstverständlich können auch andere Arbeitsmedien zum Einsatz kommen. Stirlingartige Wärmekraftmaschinen umfassen dabei auch Hybridformen wie beispielsweise eine Kombination einer herkömmlichen Stirlingmaschine mit einer Dampfmaschine wie weiter unten beschrieben.

In einem heissen Teil des Arbeitsraums der Wärmekraftmaschine ist bevorzugt eine Vakuumisolation oder Hochvakuumisolation vorhanden, so dass die Temperatur des Gehäuses dort heiss bleibt. In einem kalten Teil ist der Arbeitsraum bevorzugt nicht vakuumisoliert und weist Umgebungstemperatur auf.

Zudem kann eine passive oder aktive Kühlung über zusätzliche Kühlelemente erfolgen. Mit Vorteil werden das Speichermedium und das Arbeitsmedium von demselben Medium bereitgestellt.

Insbesondere können diese auch in einem gemeinsamen Kreislauf zirkulieren.

Der heisse Teil des Arbeitsraums der Wärmekraftmaschine kann für einen Temperaturbereich von 10°C bis 270°C ausgelegt sein. Die Betriebstemperatur kann z. B. 200°C betragen. Ferner kann der heisse Teil des Arbeitsraums der Wärmekraftmaschine für einen Druckbereich von bis 60 bar ausgelegt sein. Der Betriebsdruck beträgt z. B. 42 bar.

Es versteht sich jedoch, dass je nach Anwendung auch eine Vorrichtung bevorzugt sein kann, bei welcher das Speichermedium und das Arbeitsmedium von zwei unterschiedlichen Medien bereitgestellt sind. Mit Vorteil werden diese in diesem Fall in zwei gegeneinander abgetrennten Kreisläufen eingesetzt, wobei die beiden Medien vorzugsweise Wasser und Helium oder Wasser und Stickstoff umfassen. Es versteht sich, dass auch andere geeignete Kombinationen denkbar zum Einsatz kommen können.

Eine Einspritzung des Arbeitsmediums in einen Arbeitsraum der Wärme- kraftmaschine erfolgt mit Vorteil über geregelte Einspritzdüsen. Auf diese Weise kann das Arbeitsmedium in flüssiger Phase bevorzugt vernebelt werden, sodass aufgrund der grossen Oberfläche der Tröpfchen ein schneller und optimaler Wärmeübertrag an das Arbeitsmedium in gasförmiger Phase erfolgen kann. Durch die Einspritzung erfolgt ein Wärmeübertrag auf das gasförmige Arbeitsmedium im Sinne eines Rieselwärmetauschers. Bevorzugt ist ein Arbeitskolben der Wärmekraftmaschine als Faltenbalg ausgebildet, vorzugsweise als Faltenbalg aus Metall. Der Faltenbalg kann dabei den Arbeitsraum begrenzen, sodass ein Volumen des Arbeitsraums in Abhängigkeit einer Position des Arbeitskolbens veränderlich ist. Bevorzugt ist der Arbeitskolben als dünnwandiger metallischer Faltenbalg insbesondere mit grosser Oberfläche ausgelegt und gibt dadurch auch Wärme an die Umgebung ab. Der Faltenbalg schliesst den Arbeitsraum der Wärmeki-aftmaschine nach aussen bevorzugt gasdicht ab. Eine Hubbewegung des Arbeitskolbens ist direkt von aussen, insbesondere über eine Schubstange, am Faltenbalg abnehmbar. Zudem kann der Faltenbalg als Kühlelement zur Kühlung des Arbeitsmediums wirken. Ferner bewirkt auch die durch das Ein- und Ausfahren des Faltenbalges erzeugte Luftbewegung während eines Hubes eine Kühlung.

Vorzugsweise ist die Wärmekraftmaschine als Freikolbenmaschine ausgebildet, bei welcher eine direkte Übertragung der zyklischen Bewegung des Arbeitskolbens der Wärmekraftmaschine auf den Generator erfolgt.

Die Vorrichtung kann in einem Frequenzbereich von bis 10 kiloHertz betrieben werden. Die Frequenz bezieht sich auf die Bewegung des Arbeitskolbens. So kann die Vorrichtung insbesondere mit einer Betriebsfrequenz von 100 Hertz betrieben werden.

Bevorzugt ist der Generator als Lineargenerator ausgebildet und mit Vorteil starr mit dem Arbeitskolben verbunden. Der bevorzugte Arbeitshub der Wärmekraftmaschine ist bestimmt durch die Auslegung des Lineargenerators. Vom Hub des Lineargenerators können sich der Arbeitshub sowie die Durchmesser der Kolben ableiten. Bevorzugt ist ein Stator des Lineargenerators fest in der Wärmekraftmaschine z.B. in einem Gehäuse angeordnet. Ein Läufer des Lineargenerators ist, z.B. direkt, mechanisch mit dem Arbeitskolben oder der Schubstange des Arbeitskolbens verbunden und bewegt sich mit dieser mit. Bevorzugt kann die elektrische Leistung des Generators über eine zusätzliche Vorrichtung geregelt werden. Insbesondere umfasst der Generator zu und/oder wegschaltbare Elemente, insbesondere Spulen, mit welchen eine elektrische Leistung des Generators regelbar ist.

Läufer und Stator sind bevorzugt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.

Mit Vorteil weist die Wärmekraftmaschine einen Druckkolben auf, welcher mechanisch, bevorzugt starr, mit dem Arbeitskolben verbunden und über eine regelbare Druckübertragungseinheit derart mit der Wärmespeichereinheit verbunden ist, dass ein in der Wärmespeichereinheit herrschender Druck über den Druckkolben auf den Arbeitskolben übertragbar ist. Auf diese Weise lässt sich ein Hub des Arbeitskolbens über den ohnehin verfügbaren Druck unterstützen. Der Druckkolben kann für einen Druckbereich von bis 60 bar ausgelegt sein. Der Betriebsdruck kann z. B. 18 bar betragen.

Der Druckkolben kann für einen Temperaturbereich von 10°C bis 300°C ausgelegt sein. Die Betriebstemperatur kann z. B. 270°C betragen.

Es ist ferner auch denkbar, dass die Wärmekraftmaschine einen Druckkolben mit einer Druckübertragungseinheit aufweist. Der Druckkolben ist mechanisch, bevorzugt starr, mit dem Arbeitskolben verbunden und steht mit einem in einem Gasdruckbehälter unter Druck stehenden Gas derart in Wirkverbindung, dass sich ein Hub des Arbeitskolbens über den Druckkolben unterstützen lässt. Hierzu ist der Gasdruck im Gasdruckbehälter bevorzugt Steuer- bzw. regelbar. Die Drucküber- tragungseinheit arbeitet bevorzugt in der Art einer Gasdruckfeder, wobei bei einem Vorhub des Arbeitskolbens der mit diesem verbundene Druckkolben mitbewegt wird und dadurch das Gas in der Gasdruckkammer komprimiert. Am Ende des Arbeits- hubes wird der Rückhub des Arbeitskolbens durch das sich expandierende Gas über den Druckkolben unterstützt oder initiiert.

In der Wärmespeichereinheit und in der Wärmekraftmaschine können dabei unterschiedliche Arbeitsdrücke herrschen. In diesem Fall kann die Wärmespeichereinheit zusätzlich einen Wärmetauscher umfassen. Dieser kann im Inneren des Wärmespeichers angeordnet sein.

Weiter wäre es möglich, einen Druckzylinder, an welchem der Druckkolben angeordnet ist, ebenfalls vakuumisoliert, insbesondere hochvakuumisoliert, zu bauen. Ein allfälliges Kondensat am Austritt des Druckzylinders kann z.B. mit einer vakuumisolierten Leitung zum Arbeitsraum des Arbeitskolbens transportiert werden und seine Restwärme abgeben.

Der Restdruck am Austritt des Druckzylinders kann auch zum Antrieb der Pumpe verwendet werden.

Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad der Wärniel raftmaschine weiter gesteigert werden. Bevorzugt ist der Druckkolben als Faltenbalg ausgebildet, vorzugsweise als Faltenbalg aus Metall, wobei ein Innenraum des Faltenbalgs über die Druckübertragungseinheit mit dem Druck der Wärmespeichereinheit beaufschlagt werden kann. Dabei ist eine Hubbewegung des Druckkolbens direkt von aussen am Faltenbalg abnehmbar. Die Wärmekraftmaschine kann auch einen Regenerator zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Arbeitsmedium umfassen. Hierzu ist das Arbeitsmedium in bestimmten Prozessphasen über den Regenerator bevorzugt vom kalten zum heissen Teil des Arbeitsraumes und umgekehrt verschiebbar. Der Regenerator kann auch in den Verdrängerkolben integriert sein. Weiter ist mit Vorteil ein Wärmeerzeuger zur Speisung der Wärmespeichereinheit mit Wärmeenergie vorhanden, wobei die Wärmespeichereinheit derart an die Wärmeki-aftmaschine und den Wärmeerzeuger angepasst dimensioniert ist. dass eine für einen Betrieb ausreichende Versorgung der Wäraiekraftmaschine mit Wärmeenergie sichergestellt ist.

Der Wärmeerzeuger ist bevorzugt im Wesentlichen von emeuerbaren Energien speisbar, insbesondere Solarenergie, Windenergie oder Erdwärme. Ebenfalls denkbar sind Biogasanlagen oder andere frei verfügbare Energien. Es ist beispielsweise auch denkbar, dass elektrische Energie z. B. über Widerstandselemente in Wärmeenergie gewandelt wird, welche zum Erwärmen des Speichermediums genutzt wird. Dies kann beispielsweise bei Windkraftanlagen Sinn machen, bei welchen sich die Erzeugung der elektrischen Energie nicht nach dem aktuellen Bedarf sondern nach den aktuellen Windverhältnissen richtet. Die Wärmenergie lässt sich nun in der Wärmespeichereinheit speichern.

Ferner kann auch die direkt oder indirekt aus Bremsvorgängen erzeugte Abwärme, zum Beispiel von Fahrzeugen, wie Strassen- oder Schienenfahrzeugen, oder Prüfständen, wie Turbinenprüfständen, genutzt werden, um das Speichermedium zu erwärmen.

Ferner ist auch denkbar, in industriellen Prozessen erzeugte Abwärme, z. B. von Schmelzöfen oder Lackierstrassen, zu nutzen, um das Speichermedium zu erwärmen.

Mit Vorteil ist ein geschlossener Übertragungskreislauf mit einem Übertragungsmedium vorhanden, über welchen die vom Wärmeerzeuger erzeugte Wärme auf das Speichermedium der Wärmespeichereinheit übertragbar ist.

Die Wärmespeichereinheit umfasst hierzu bevorzugt einen Wärmetauscher. Dieser ist insbesondere im Innern des Wärmespeichers angeordnet. Über den Wärmetauscher ist die Wärmeenergie zwischen dem Übertragungskreislauf und dem Speichermedium der Wärmespeichereinheit austauschbar ist.

Vorzugsweise umfasst das Speichermedium der Wärmespeichereinheit dabei eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser oder eine wässrige Salzlösung. Das Speicher- medium der Wärmespeichereinheit ist mit Vorteil in einem Innentank vorhanden, der über die Wärmeisolation gegen die Umgebung thermisch weitgehend isoliert ist, wobei die Wärmeisolation bevorzugt als Hochvakuumisolation ausgebildet ist, sodass die zugeführte Wärme weitgehend verlustfrei im Speichermedium speicherbar ist. Bevorzugt ist der Innentank der Wärmespeichereinheit aus rostfreiem Stahl gefertigt und derart ausgebildet, dass er einem Innendruck von bis zu 80 bar, insbesondere bis zu 100 bar, standhalten kann. Der Betriebsdruck kann beispielsweise bei 40 bar liegen.

Mit Vorteil ist wenigstens ein weiterer geschlossener Übertragungskreislauf vorhan- den, über welchen die Wärmeenergie von der Wärmespeichereinheit zur Wärmekraftmaschine Übertragbai- ist. Bei Bedarf enthält die Wärmespeichereinheit hierzu einen Wärmetauscher. Dieser ist insbesondere im Innern des Wärmespeichers angeordnet. Über den Wärmetauscher ist die Wärmeenergie zwischen dem Speichermedium der Wärmespeichereinheit und dem Übertragungskreislauf austauschbar. Weiter ist mit Vorteil eine Fernsteuereinheit vorgesehen, mit welcher die Vorrichtung ferngesteuert und fernüberwacht werden kann, insbesondere drahtlos, sodass die Vorrichtung als unabhängiges Stromgewinnungssystem einsetzbar ist, insbesondere wie eingangs erwähnt.

Die zur Erläuterung der Ausführungsbeispiele verwendeten Zeichnungen zeigen schematisch:

Fig. 1 Komponenten einer erfindungsgemässen Vorrichtung als Blockdiagramm; Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung.

Das Blockdiagramm in Fig. 1 zeigt Komponenten einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Stromerzeugung. Ein Wärmeerzeuger A, welcher von weitgehend beliebigen Energiequellen wie z.B. erneuerbaren Energien wie Sonnen-, Wind-, Wasserenergie, Biogas oder Abwärme gespeist sein kann, erzeugt Wärme, welche an eine Wärmespeichereinheit B übertragen wird. Diese treibt über einen Wärmekreislauf eine Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator C an. Ein Abnehmer D kann den so erzeugten Strom verbrauchen. Bevorzugt sind die Komponenten A-C in einer unabhängig einsetzbaren Einheit zusammengefasst, welche als allein stehende Komponente zur Versorgung von Verbrauchern jeder Art mit elektrischer Energie eingesetzt werden kann.

Figur 2 zeigt ein Schema einer möglichen Ausführungsform einer erfmdungs- gemässen Vorrichtung E.

Eine Kernkomponente dieses Systems ist eine stirlingartige Wärmekraftmaschine mit einer Kombination einer herkömmlichen Stirlingmaschine und einer Danipf- maschine. Als Generator kommt ein Lineargenerator zum Einsatz. Ein Freikolben— Stirlingmotor 1 mit Verdränger, Arbeitskolben, Regenerator und Einspritzung ist über eine Schubstange stan" an einen Lineargenerator 2 gekoppelt. Dabei können auch mehrere Lineargeneratoren, z.B. parallel oder sternförmig angeordnet sein. Ein schneller Druckzylinder 3 ermöglicht eine Kompression im Stirlingmotor und ist über eine vakuumisolierte Druckleitung 4 mit schnellem Regelventil an eine Wärmespeichereinheit 16 gekoppelt.

Zwischen Druckzylinder 3 und Wärmespeichereinheit 16 ist je nach Ausführungsart ein Druckspeicher 20 angeordnet. Der Druckspeicher 20 kann auch von der Wärmespeichereinheit 16 unabhängig ausgebildet sein. Die Wärmespeichereinheit 16 umfasst einen vakuumisolierten Speichertank 5 für heisses Wasser/Dampf-Gemisch. Die Wärmespeichereinheit 16 ist über einen Wärmeerzeuger 9 mit Wärmeenergie versorgt. Die Wärmeenergie vom Wärmeerzeuger 9 wird über einen Wärmetauscher 6 in das Speichermedium 17 im Speichertank 5 eingeleitet. Die Druckleitung 4 schliesst dabei derart an den Speichertank an, dass Dampf bzw. die gasförmige Phase entnommen werden kann, d.h. bzgl. der Schwerkraftrichtung in einem oberen Bereich. Typischerweise beträgt ein Betriebsdruck im Speichertank etwa 80 bar bei einer Temperatur von etwa 300 Grad Celsius. Die flüssige Phase des Speichermediums 17 kann über eine vakuumisolierte Druckleitung 7 mittels Pumpe 8 dem Arbeitsraum des Stirlingmotors 1 zugeführt werden.

Die Wärmeenergie zwischen dem Übertragungskreislauf und dem Speichermedium 17 der Wärmespeichereinheit 16 ist über einen Wärmetauscher 21 Übertragbai-. Der Wärmetauscher 21 ist hier im Inneren der Wärmespeichereinheit 16 angeordnet.

Die Druckleitung 7 schliesst derart an den Speichertank 5 an, dass die flüssige Phase entnommen werden kann, d.h. in einem unteren Bereich. Die flüssige Phase wird für einen effizienten Wärnieübertrag in den Arbeitsraum über Einspritzdüsen 22 eingespritzt bzw. vernebelt.

Figur 2 zeigt vier Arbeitsschritte im Zyklus einer Ausführungsform E der erfmdungs- gemässen Vorrichtung.

Die vier Takte des Zykluses sind in Fig. 2 schematisch dargestellt und weiter unten detaillierter beschrieben. Die Vorrichtung weist einen Arbeitskolben 10 und einen Verdrängerkolben 1 1 auf. Basierend auf einem Freikolbenprinzip schwingen der Verdrängerkolben 1 1 und der Arbeitskolben 10 während dem Betrieb als Feder-Masse-System hin- und her. Dabei ist der Verdrängerkolben 1 1 in einem Arbeitsraum 12 der Vorrichtung angeordnet und hat keine mechanische Verbindung nach aussen. Der Arbeitskolben 10 umfasst eine Kolbenfläche 10.1 und einen Faltenbalg 10.2. In Hubrichtung gegenüber dem Arbeitskolben 10 ist ein Druckzylinder 13.2 mit einem Druckkolben 13 angeordnet und mit der Kolbenfläche 10.1 des Arbeitskolbens 10 über eine Kolbenstange 14 starr verbunden. Der Druckkolben 13 ist ebenfalls als Faltenbalg 13.1 ausgebildet und über Regelventile RV1 und RV2 mit einem Wärmespeicher 5 verbunden. Im Beispiel hat der Druckkolben 13 weitgehend denselben Durchmesser wie der Arbeitskolben 10 bzw. der Arbeitsraum 12 (d.h. die Volumenänderung bei gleichem Hub ist dieselbe). Dies ist nicht zwingend nötig und kann je nach Erfordernis auch anders gewählt werden.

Die Nutzleistung wird durch einen Lineargenerator 15 erzeugt. Der Lineargenerator 15 umfasst einen Stator 15.1 , welcher ortsfest in der Wännekraftmaschine angeordnet ist. Ein Läufer 15.2 des Lineargenerators 15 ist fest mit der Kolbenstange 14 verbunden. Die Wärmezufuhr in einem heissen Teil 12.1 des Arbeitsraums 12 erfolgt durch heisses Wasser 17 aus dem Wärmespeicher 5. Die Wärmeabfuhr erfolgt im oberen Gehäuseteil, in einem kalten Teil 12.2 des Arbeitsraums 12. Die Wärme wird dabei über den Faltenbalg 10.2 des Arbeitskolbens 10 sowie gegebenenfalls über Kühlkörper 18 abgeführt. Der Wärmespeicher 5 ist über einen Wärmeerzeuger 9 beheizt.

Takt I-II: Der Arbeitsraum 12 hat das grösstmögliche Volumen und der grösste Teil des gasförmigen Arbeitsmediums befindet sich im kalten Teil 12.2 zur Wärmeabfuhr. Beim Übergang vom Zustand I zu II wird das Druckregelventil RV1 geöffnet und der Druckkolben 13 drückt den Arbeitskolben 10 via Kolbenstange 14 nach unten. Das gasförmige Arbeitsmedium wird verdichtet und würde sich erwärmen.

Durch die Wärmeabfuhr via Faltenbalg 10.2 und Kühlkörper 18 wird die entstandene Wärme jedoch abgeführt, womit die Temperatur des Arbeitsmediums konstant bleibt (isotherme Kompression). Takt II-III: Von Zustand II zu III verschiebt sich der Verdrängerkolben 1 1 nach oben. Dabei wird das Arbeitsmedium aus dem kalten Teil 12.2 durch einen Regenerator 19 in den heissen Teil 12.1 des Arbeitsraums 12 verschoben. Das gasförmige Arbeitsmedium erwärmt sich einerseits im Regenerator 19 und andererseits durch das eingesprühte Wasser 17 aus dem Wärmespeicher 5. Dies bewirkt eine Druckerhöhung, während das Volumen des Arbeitsraumes 12 konstant bleibt.

Takt III- IV: Diese Druckerhöhung wird im Übergang von Zustand III zu IV genutzt um den Arbeitskolben 10 nach oben zu drücken. Gleichzeitig erfolgt im Druckzylinder 13 eine Druckreduktion durch das Reduzierventil RV2. Dies ist der eigentliche Arbeitstakt zur Erzeugung von Strom im Lineargenerator. Die Bewegung des Arbeitskolbens 10 vergrössert das Volumen des Arbeitsraumes 12.

Das Arbeitsmedium würde sich abkühlen, wird jedoch wegen der Wärmezufuhr auf konstanter Temperatur gehalten. Der Verdrängerkolben 1 1 verschliesst während der Bewegung in die obere Lage eine Öffnung zum Regenerator 19 im kalten Teil 12.2. Es bildet sich ein federndes Luftpolster welches den Impuls für die folgende Bewegung des Verdrängerkolbens 1 1 nach unten bewirkt.

Takt IV- 1: Der so ausgelöste Übergang von Zustand IV zu I bringt den Motor in die Ausgangslage I zurück. Das gasförmige Arbeitsmedium wird vom heissen 12.1 in den kalten Motorenteil 12.2 geschoben und kühlt sich im Regenerator 19 und durch die Kühlrippen 18 ab. Der Druck wird dabei reduziert während das Volumen des Arbeitsraumes 12 konstant bleibt. Genau wie in der oberen Endlage bildet der Verdrängerkolben 11 auch hier ein Luftpolster um später die Bewegung von Zustand II nach III auszulösen.

Die Arbeitstakte können tabellarisch wie folgt zusammengefasst werden: