| Patentansprüche:
1. Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie, umfassend die exotherme, allenfalls katalytische Zersetzung eines Mediums, vorzugsweise Wasserstoffperoxid, unter Zugabe von Wasser, wobei der aus dem Medium und dem Wasser unmittelbar entstehende Dampf zum Antrieb einer Dampfmaschine genutzt wird, welche mit einem Stromgenerator verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass hoch konzentriertes Medium, vorzugsweise Wasserstoffperoxid, zersetzt und der Dampf nach Austritt aus der Dampfmaschine kondensiert und in das Verfahren rückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kondensierte Dampf zur exothermen Zersetzung des Mediums zugegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieinhalt des Dampfes nach Austritt aus der Dampfmaschine zur Vorwärmung des Wassers genutzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während der Zersetzung des Mediums entstehender Sauerstoff in das Verfahren rückgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoffperoxid mit einer Konzentration von zumindest etwa 70 %, vorzugsweise von zumindest etwa 80 % zersetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf einer Dampfkolbenmaschine aufgegeben wird.
7. Verfahren zum Betrieb eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuges, umfassend die Erzeugung elektrischer Energie an Bord des Kraftfahrzeuges und die Einspeisung dieser Energie in zumindest einen Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 erzeugt und in zumindest einen Akkumulator eingespeist wird, wobei die elektrische Energie für zumindest einen E- lektromotor aus dem Akkumulator entnommen wird.
8. Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, mit je einem Vorratsbehälter für exotherm zersetzbares Medium, vorzugsweise Wasserstoffperoxid, und Wasser, einer Dekompostier- bzw. Brennkammer, allenfalls mit einem Katalysator, für die Zersetzung des Mediums, und einer aus der Dekompostierkammer gespeisten Dampfmaschine mit angeschlossenem Generator, sowie Regeleinrichtungen für das in die Dekompostierkammer einzubringende Medium und Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfmaschine als Dampfkolbenmaschine ausgeführt ist, und dass eine Leitung für den entspannten Dampf zu einer Kühl- bzw. Kondensationseinrichtung führt, deren Abzug mit der Regeleinrichtung für die Zugabe von Wasser verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzug der Kühlbzw. Kondensationseinrichtung auch mit dem Vorratsbehälter für Wasser verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzug der Kühl- bzw. Kondensationseinrichtung für gasförmigen Sauerstoff mit dem Vorratsbehälter für das Medium verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle der Dampfkolbenmaschine unmittelbar den Generator antreibt bzw. sich als Antriebswelle des Generators fortsetzt.
12. Elektrofahrzeug mit zumindest einem Elektromotor und zumindest einem Akkumulator zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 vorgesehen ist, welche zur Aufladung des zumindest einen Akkumulators allein mit diesem Akkumulator verbunden ist. |
Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie, Verfahren zum Betrieb eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuges, sowie Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer
Energie und Elektrofahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie, umfassend die exotherme, allenfalls katalytische Zersetzung eines Mediums, vorzugsweise Wasserstoffperoxid, unter Zugabe von Wasser, wobei der aus dem Medium und dem Wasser unmittelbar entstehende Dampf zum Antrieb einer Dampfmaschine genutzt wird, welche mit einem Stromgenerator verbunden ist, ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuges, umfassend die Erzeugung elektrischer Energie an Bord des Kraftfahrzeuges und die Einspeisung dieser Energie in zumindest einen Elektromotor, sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, mit je einem Vorratsbehälter für Wasserstoffperoxid und Wasser, einer Dekompostier- bzw. Brennkammer, allenfalls mit einem Katalysator, für die Zersetzung des Wasserstoffperoxides, und einer aus der Dekompostierkammer gespeisten Dampfmaschine mit angeschlossenem Generator, sowie Regeleinrichtungen für das in die Dekompostierkammer einzubringende Wasserstoffperoxid und Wasser, und ein Elektrofahrzeug mit zumindest einem Elektromotor und zumindest einem Akkumulator zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie.
Es sind mehrere Hybridantriebe (Diesel- Elektro- und Benzin- Elektro) bekannt. Des weiteren ist seit 1940 ein Antrieb von Ing. Walther für U-Boote und Flugzeuge mittels H 2 O 2 bekannt. Die NASA experimentierte kurz nach dem 2. Weltkrieg mit H 2 0 2 -Raketen bzw. es wurde ein Gemisch aus Kerosin und H 2 O 2 benutzt - ähnlich dem Walther-Antrieb „heiße Version" mit H 2 O 2 und Diesel. Heute gibt es H 2 O 2 betriebene Torpedos und den James Bond - Raketenrucksack". Elektroautomobile sind aber über das „Spielstadium" bis heute nicht wirklich hinausgekommen, wenn man vom elektrisch betriebenen Postpaketwagen von Prof. F. Porsche in der Nachkriegszeit absieht.
Der Elektroantrieb weist zwar gegenüber dem Verbrennungsmotor als Vorteile erstens die Abgasfreiheit und zweitens die im Vergleich nahezu umgekehrte Drehmomentscharakteristik auf (Verbrennungskraftmotoren haben ihr größtes Drehmoment meist in einem Drehzahlbereich über 2.500 min "1 , während Elektromotoren ihr größtes Drehmoment im untersten Drehzahlbereich besitzen). Die Problematik heutiger Elektroantriebe ist aber die geringe Reichweite, es sei denn man würde die benötige elektrische Energie just in dem Moment erzeugen, wo sie gebraucht wird. Letzteres ist das erklärte Ziel des Antriebs mittels Brennstoffzelle und Wasserstoff.
Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass Wasserstoff entweder dauernd auf minus 256°C gekühlt werden muss (das heißt auch, wenn ein Fahrzeug nicht in Betrieb ist müsste die Wasserstoffkühlung weiter laufen) bzw. der Wasserstoff müsste unter höchstem Druck flüssig gehalten werden. In beiden Fällen käme es im Falle eines Verkehrsunfalls mit größter Wahrscheinlichkeit zu einem Supergau. Die landläufig vertretene Meinung, dass sich
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie, umfassend die exotherme, allenfalls katalytische Zersetzung eines Mediums, vorzugsweise Wasserstoffperoxid, unter Zugabe von Wasser, wobei der aus dem Medium und dem Wasser unmittelbar entstehende Dampf zum Antrieb einer Dampfmaschine genutzt wird, welche mit einem Stromgenerator verbunden ist, ein Verfahren zum Betrieb eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuges, umfassend die Erzeugung elektrischer Energie an Bord des Kraftfahrzeuges und die Einspeisung dieser Energie in zumindest einen Elektromotor, sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, mit je einem Vorratsbehälter für Wasserstoffperoxid und Wasser, einer Dekompostier- bzw. Brennkammer, allenfalls mit einem Katalysator, für die Zersetzung des Wasserstoffperoxides, und einer aus der Dekompostierkammer gespeisten Dampfmaschine mit angeschlossenem Generator, sowie Regeleinrichtungen für das in die Dekompostierkammer einzubringende Wasserstoffperoxid und Wasser, und ein Elektrofahr- zeug mit zumindest einem Elektromotor und zumindest einem Akkumulator zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie.
Es sind mehrere Hybridantriebe (Diesel- Elektro- und Benzin- Elektro) bekannt. Des weiteren ist seit 1940 ein Antrieb von Ing. Walther für U-Boote und Flugzeuge mittels H 2 O 2 bekannt. Die NASA experimentierte kurz nach dem 2. Weltkrieg mit H 2 0 2 -Raketen bzw. es wurde ein Gemisch aus Kerosin und H 2 O 2 benutzt - ähnlich dem Walther-Antrieb „heiße Version" mit H 2 O 2 und Diesel. Heute gibt es H 2 O 2 betriebene Torpedos und den James Bond - Raketenrucksack". Elektroautomobile sind aber über das „Spielstadium" bis heute nicht wirklich hinausgekommen, wenn man vom elektrisch betriebenen Postpaketwagen von Prof. F. Porsche in der Nachkriegszeit absieht.
Der Elektroantrieb weist zwar gegenüber dem Verbrennungsmotor als Vorteile erstens die Abgasfreiheit und zweitens die im Vergleich nahezu umgekehrte Drehmomentscharakteristik auf (Verbrennungskraftmotoren haben ihr größtes Drehmoment meist in einem Drehzahlbereich über 2.500 min "1 , während Elektromotoren ihr größtes Drehmoment im untersten Drehzahlbereich besitzen). Die Problematik heutiger Elektroantriebe ist aber die geringe Reichweite, es sei denn man würde die benötige elektrische Energie just in dem Mo-
ment erzeugen, wo sie gebraucht wird. Letzteres ist das erklärte Ziel des Antriebs mittels Brennstoffzelle und Wasserstoff.
Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass Wasserstoff entweder dauernd auf minus 256 0 C gekühlt werden muss (das heißt auch, wenn ein Fahrzeug nicht in Betrieb ist müsste die Wasserstoffkühlung weiter laufen) bzw. der Wasserstoff müsste unter höchstem Druck flüssig gehalten werden. In beiden Fällen käme es im Falle eines Verkehrsunfalls mit größter Wahrscheinlichkeit zu einem Supergau. Die landläufig vertretene Meinung, dass sich das aus Wasserstoff und Sauerstoff entstehende Knallgas verflüchtigen würde, ist zwar unrichtig, alleine das Verbot für Flüssiggas betriebene Kraftfahrzeuge in nahezu sämtlichen Tiefgaragen und/oder Tunnels führt die Wasserstofftheorie ad Absurdum.
Eine simple Dampf kolbenmaschine, die mit z.B. H 2 O 2 und einer zusätzlichen Flüssigkeit, z.B. H 2 O betrieben wird, ist in der US 6 250 078 B geoffenbart. Hierbei wird die verbleibende Restenergie einfach ausgestoßen. Zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges ist dieser Antrieb ungeeignet, da beispielsweise bei einer angestrebten Leistung von 75 PS an der Antriebswelle ca. 120 kg H 2 O 2 pro Stunde „verfeuert" werden müssten, weil im „Dampfkessel" immer entsprechende Leistung vorhanden sein muss und die Regelung der abzugebenden Leistung nicht über die „Heizung" stattfinden kann, da dies zu schwerfällig wäre (die Reaktionszeit wäre viel zu lange).
Eine exotherme Zersetzung von H 2 O 2 findet auch in der Energieerzeugungsanlage gemäß der GB 1 292 046 A statt, wo jedoch Wasser von außen zugeführt wird, welches daher immer die Umgebungstemperatur haben wird. Die Abgabe von Temperaturenergie an die Umwelt sollte aber möglichst vermieden werden, um so wenig H 2 O 2 wie nur irgendwie möglich zu verbrauchen. Gemäß der GB 1 292 046 A wird darüber hinaus eine Turbine angetrieben. Diese benötigt aber auch entsprechend mehr Dampf als eine Kolbenmaschine und läuft nur in hohen Drehzahlbereichen mit entsprechend brauchbarem Wirkungsgrad (Spaltverluste). Eine sehr hohe Drehzahl ist wiederum zum Betrieb von Generatoren (insbesondere wenn diese klein sein sollen) kontraproduktiv, d.h. es muss ein entsprechendes Getriebe zwischengeschaltet werden, wo dann aber rasch die Grenzen des Machbaren bezüglich Verzahnung erreicht werden. Zusätzlich kommt es zu entsprechend langen Anlauf- und Endphasen, wo die Turbine nicht die konstante Drehzahl hat, die für den Betrieb des Generators notwendig sind, was wiederum entsprechend hohen Verbrauch an Wasserstoffperoxid zur Folge hat.
In der US 6 282 900 Bl ist eine Anlage geoffenbart, bei der in einem Reaktor Carbid und Wasser unter Erzeugung von Acetylen zersetzt werden, wonach das Acetylen verfeuert und zur Dampferzeugung aus Wasser herangezogen wird. Der in die Dampfmaschine, welche als Turbine ausgeführt ist, im von der Carbid-Wasser-Reaktion komplett getrennten
Kreislauf entstehende Dampf wird nach Kondensation wieder rückgeführt. Die exotherme Zersetzung des Carbids mit dem Reaktions-Wasser wird zur Vorwärmung des Wassers im Dampfkreislauf genutzt.
In der DE 34 04 090 Al ist ein Dampfmotor beschrieben, bei dem Eisenoxyd und Koks miteinander reagieren, bei dem dann deren Reaktionswärme Wasser zum Verdampfen bringt, und dieser Dampf als auch das entstehende Kohlendioxid eine Dampfkolbenmaschine antreiben. Es handelt es sich also um eine Dampfmaschine mit echter Verbrennung jenseits von 1000 C 0 , gezündet mittels Lichtbogens, ähnlich dem Thermitschweißverfahren beim Schweißen von Eisenbahnschienen. Daher entstehen hier feste, zu entsorgende Rückstände, welche sich darüber hinaus etwa so verhalten wie Schleifmittel auf einer Schleifscheibe, was die Lauffähigkeit einer dadurch angetriebenen Maschine drastisch verkürzt. Durch Hindurchleiten des Abdampfes aus der Dampfmaschine wird das „Speisewasser" vorgewärmt. Die rückgewonnene Energie (beim Bremsen, etc.) wird in Heizstäben gespeichert, welche mit wärmespeicherndem Material ummantelt sind. Damit werden diese Heizstäbe in kurzer Zeit eine Temperatur erreicht haben, welche die Ummantelung samt der Heizstäbe zum Schmelzen bringen wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war also ein speziell für den Einsatz in Elekt- rofahrzeugen geeignetes Verfahren zur Stromerzeugung und ein optimiertes Verfahren zu Betrieb eines derartigen Fahrzeuges. Ein weiteres Ziel der Erfindung war eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie, insbesonders für den Einbau in Elektrofahrzeuge, und auch ein gegenüber herkömmlichen Konstruktionen verbessertes Elektrofahrzeug.
Zu Lösung der gestellten Aufgabe ist das eingangs beschriebene Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass hoch konzentriertes Medium, vorzugsweise Wasserstoffperoxid, zersetzt und der Dampf nach Austritt aus der Dampfmaschine kondensiert und in das Verfahren rückgeführt wird. Durch den erfindungsgemäß geschlossenen Wasserkreislauf mit begrenzter und im wesentlichen unveränderlicher Menge, typischerweise ca. 60 kg Wasser im H 2 O - Tank, ist einerseits die Unabhängigkeit von externer Wasserversorgung gegeben sowie auch die Möglichkeit, dieses Wasser auf für den Prozess optimale Temperatur zu konditionieren.
Vorteilhafterweise wird dabei der kondensierte Dampf zur exothermen Zersetzung des Mediums zugegeben, so dass ein mit geringsten Verlusten arbeitender Kreislauf vorliegt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Energieinhalt des Dampfes nach Austritt aus der Dampfmaschine zur Vorwärmung des Wassers genutzt wird. Damit werden die Verluste auch an Energie möglichst gering gehalten bzw. wird nicht für die Stromerzeugung nutzbare Wärmeenergie doch noch im Prozess sinnvoll genutzt.
Ein weiterer Vorteil im Sinn eines möglichst geschlossenen Kreislaufs mit geringstmöglichem Bedarf an externer Versorgung ist dann gegeben, wenn während der Zersetzung des Mediums entstehender Sauerstoff in das Verfahren rückgefühlt wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass Wasserstoffperoxid mit einer Konzentration von zumindest etwa 70 %, vorzugsweise von zumindest etwa 80 % zersetzt wird. Bei Dekompostierung von H 2 O 2 mit einer Sättigung über 70 %, welches gleichzeitig daran gehindert sich ungehemmt ausdehnen zu können, werden unter Umständen schlagartig Temperaturen über 600 0 C erreicht. Dies ermöglicht die Hinzugabe der stöchiometrisch richtigen Menge Wasser, wobei der so entstandene Dampf dann zur weiteren Energiegewinnung genutzt werden kann und dabei einen Großteil seiner Energie in Form von hydrodynamischer und thermodynamischer Arbeit abgibt.
Vorteilhafterweise wird dabei der Dampf einer Dampfkolbenmaschine aufgegeben, insbesonders einer entsprechend langsam laufenden Kolbenmaschine, deren Drehmoment mehr oder weniger konstant und nicht drehzahlabhängig ist. Dampfkolbenmaschinen haben überdies den Vorteil, dass sie im Langsambetrieb einen sehr hohen Wirkungsgrad haben und direkt an den Generator geflanscht werden können, so dass ein Zwischengetriebe vermieden werden kann.
Beim eingangs beschriebenen Verfahren zum Betrieb eines elektrisch betriebenen Kraftfahrzeuges, wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die elektrische Energie gemäß einem der vorhergehenden Absätze erzeugt und in zumindest einen Akkumulator eingespeist wird, wobei die elektrische Energie für zumindest einen Elektromotor aus dem Akkumulator entnommen wird. Auf Grund der Entkoppelung von Stromerzeugung und Versorgung des oder aller Elektromotoren ergibt sich eine Optimierung für den Betrieb des Fahrzeuges. Für beispielsweise eine Leistung der E-Motoren von insgesamt ca. 75 PS ist ein Generator mit ca. 25 PS Leistungsaufnahme ausreichend, da er ja nur konstant die Akkus laden muss. Aus den Akkus können aber kurzfristig (für Beschleunigung oder Bergauf-Fahrt) durchaus 75 PS gezogen werden - sie werden dann nur rascher „leer". Beim Bremsen oder bei Bergabfahrt kommt von den E-Motoren mehr oder weniger der beim Beschleunigen oder Bergauffahren verbrauchte „Mehrstrom" ja wieder zurück an die Akkus, da E-Motoren umgekehrt ja als Generator verwendet werden können. Zusätzlich dazu könnten die Akkus des Fahrzeuges ja in der Garage bereits an der Steckdose aufgeladen werden - wenn heutige Elektroautos für ca. 2 Stunden Energie in den Akkus haben, sollte mit ca. 70 kg H 2 O 2 an Bord eine Fahrzeit von etwa 6 Stunden erreichbar und damit ein Elektroauto auch im täglichen praktischen Einsatz verwendbar sein.
Die eingangs erläuterte Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie ist zum Erreichen des gesteckten Ziels erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfmaschine als Dampfkolbenmaschine ausgeführt ist, und dass eine Leitung für den entspannten Dampf zu einer Kühl- bzw. Kondensationseinrichtung führt, deren Abzug mit der Regeleinrichtung für die Zugabe von Wasser verbunden ist. Durch die Rückführung des Dampfes und den somit geschlossenen Wasserkreislauf kann eine externe Wasserversorgung vermieden bzw. stark begrenzt werden. Für den Prozess an sich ergeben sich die Vorteile, dass das im Verfahren zirkulierende Wasser durch die erzeugte Wärmeenergie auf für den Prozess optimale Temperatur gebracht werden kann. Die Verwendung einer Dampfkolbenmaschine mit ihrem mehr oder weniger konstanten und nicht drehzahlabhängigen Drehmoment führt, speziell im Langsambetrieb zu einem sehr hohen Wirkungsgrad, wozu auch beiträgt, dass durch die Möglichkeit der unmittelbaren Anflanschung an den Generator ein den Wirkungsgrad verringerndes Zwischengetriebe vermieden werden kann.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Abzug der Kühl- bzw. Kondensationseinrichtung auch mit dem Vorratsbehälter für Wasser verbunden ist, so dass auch momentan nicht gebrauchtes Wasser nicht verloren geht, sondern im Tank für weitere Verwendung zur Verfügung gehalten wird.
Wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Abzug der Kühlbzw. Kondensationseinrichtung für gasförmigen Sauerstoff mit dem Vorratsbehälter für das Medium verbunden ist, werden die Vorteile des autarken, die Umwelt möglichst wenig beeinträchtigenden Systems weiter ausgebaut.
Der Wirkungsgrad der Vorrichtung kann bei gleichzeitiger baulicher Vereinfachung dadurch erhöht werden, dass die Kurbelwelle der Dampfkolbenmaschine unmittelbar den Generator antreibt bzw. sich als Antriebswelle des Generators fortsetzt.
Bei einem Elektrofahrzeug mit zumindest einem Elektromotor und zumindest einem Akkumulator zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie wird das genannte Ziel erfϊndungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie gemäß einem der vorhergehenden Absätze vorgesehen ist, welche zur Aufladung des zumindest einen Akkumulators allein mit diesem Akkumulator verbunden ist. Die Stromerzeugung ist somit von der Versorgung des oder aller Elektromotoren entkoppelt und jeder Bereich kann für sich optimiert werden. überdies muss das Energieerzeugungssystem nicht unmittelbar den Strom für die Elektromotoren liefern, so dass sich auch die Regelung wesentlich einfacher darstellt, sondern nur konstant die Akkus laden.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand der beigefügten Abbildung, welche eine schematische Darstellung des Energieerzeugungssystems bis hin zu den Elektromotoren eines Elektrofahrzeuges zeigt, näher erläutert.
Aus einem Tank 2 wird über einen Regler 4 ein sich exotherm, allenfalls katalytisch, zersetzendes Medium, vorzugsweise hochprozentiges H 2 O 2 (vorzugsweise mit einer Sättigung über 70 %) in eine Brenn- bzw. Dekompostierkammer 5 eingespritzt. Unter bestimmten Bedingungen (Katalysator, z.B. aufgedampftes Platin, aber auch ausreichend hoher Temperatur) dekompostiert dieses H 2 O 2 , da es sich dabei um eine instabile Lösung handelt, in H 2 O und 0. Bei dieser Zersetzung wird Energie, unter Umständen schlagartig, in Form von Wärme frei, wenn die Reaktionsprodukte gleichzeitig daran gehindert werden, sich ungehemmt ausdehnen zu können, So können Temperaturen von über 600 0 C erreicht werden. Selbstverständlich kann das Wasserstoffperoxid auch in anderen Formen verwendet werden, beispielsweise in Pulver- oder Tablettenform, und nach Eintrag in die Dekompostierkammer 5 durch beispielsweise einen Schneckenförderer mit Wasser in Kontakt gebracht werden.
Bei Hinzugabe der stöchiometrisch richtigen Menge H 2 O aus dem Tank 1 über den Regler 3 entsteht gesättigter Dampf mit einer Temperatur von ca. 136°C, welcher vorzugsweise eine Dampfkolbenmaschine 10 antreibt und dabei einen Großteil seiner Energie in Form von hydrodynamischer und thermodynamischer Arbeit abgibt.
Danach wird der Dampf vorzugsweise eine Resttemperatur von ca. 105 0 C bei Normaldruck aufweisen und in weiterer Folge im Kühler 11 vorzugsweise unter 100 0 C abgekühlt. Je nach Bedarf wird das kondensierte Wasser in den Tank 1 und der bei der Zersetzung des Wasserstoffperoxides entstandene Sauerstoff in den Tank 2 für das H 2 O 2 abgegeben und/oder wiederum über die Regler 3 bzw. 4 in die Brenn- bzw. Dekompostierkammer 5 eingespritzt. Erstens wird dadurch verhindert, dass der H 2 0 2 -Tank 2 Luft von außen aufnehmen muß, und zweitens wird der gewonnene Sauerstoff gespeichert und kann beim Wiederauftanken mit H 2 O 2 abgegeben und anderen Verwendungszwecken zugeführt werden. überschüssiger Wasserdampf und überschüssiger Sauerstoff können ohne schädliche Nebenwirkungen in die Atmosphäre ausgeblasen werden. Der hohen Temperatur des Wassers entsprechend muss im laufenden Prozess weniger dekompostierfähiges H 2 O 2 eingespritzt und wiederum in gesättigten Wasserdampf umgewandelt werden.
Um eine Dampfkolbenmaschine 10 mit ca. 25 PS zu betreiben, sind ca. 250 kg gesättigter Wasserdampf mit ca. 140 0 C pro Stunde notwendig. Ausgangsseitig wird dieser Dampf immer noch über 105 0 C haben. Bei Abkühlung im Kühler 11 auf unter 100 0 C wird auch kolbenausgangsseitig Unterdruck erzeugt. Mit der Wärmeenergie des entspannten Dampfes kann vorteilhafterweise auch das Wasser im H 2 O Tank 1 erwärmt werden, so dass dieses mit
ca. 95 0 C in die Dekompostierkammer 5 eingespritzt und dem Wasserstoffperoxid zugegeben werden kann. Damit ist für gleiche Dampfmenge wie bei herkömmlichen Verfahren erfindungsgemäß weitaus weniger H 2 O 2 (vergleichsweise nur 37,5 % der üblichen Menge) notwendig, wie aus der folgenden Tabelle zu ersehen ist.
H 2 O 2 Verbrauch for 250 kg gesättigten Dampf mit ca. 140 °C
H 2 O 2 -
ZersetzungsDampf H 3 t o H 2 O Verbrauch/
H 2 O 2 temperatur 140 C° 20 C° 95 C° Stunde
[kg] [C°] [kg] [kg] [kg] [kg]
1,00 700,00 5,83 4,83 42,86
1,00 700,00 15,56 14,56 16,07
Die für den Betrieb beispielsweise eines Elektrofahrzeuges benötigte Energie wird mittels zumindest eines Generators 9 erzeugt, der unmittelbar, d.h. ohne Zwischengetriebe direkt angeflanscht, von der Dampfkolbenmaschine 10 betrieben wird. Diese Dampfkolbenmaschine 10 mit ihrer konstanten Drehmomentcharakteristik wird mit für die Generatoren 9 niedriger, vorzugsweise auch konstanter Drehzahl betrieben, was wiederum für den Betrieb eines Generators (9) vorteilhaft ist. Des weiteren kann die Dämpfmaschine konstruktiv für genau diesen Drehzahlbereich optimal ausgelegt werden. Die von den Generatoren 9 erzeugte elektrische Energie wird in wiederaufladbaren Batterien 7 gespeichert, von welchen Batterien 7 der oder die Elektromotoren 8, die den alleinigen Antrieb des Fahrzeuges darstellen, gespeist werden. Vorteilhaft wirkt sich dabei aus, dass Batterien kurzzeitig extrem hohe Leistungen abgeben können.
Die Funktionsweise bei Inbetriebnahme eines Fahrzeuges mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem könnte, unter der Annahme voll aufgeladener Akkumulatoren 7, wie folgt dargestellt werden. Der Antrieb wird beim Starten durch Umlegen eines Schalters und/oder Betätigen eines Regelwiderstandes in Betrieb genommen. Eine vorzugsweise elektronische Kontrolleinheit 6 überwacht dabei den Ladezustand der Batterien 7. Wenn dieser unter einen vordefinierten Wert abfällt, wird die Dampfmaschine 10 durch Einspritzen von H 2 O 2 aus Tank 2 über Regler 4 in die Brenn~/Dekompostierungskammer 5 in Betrieb genommen. Dieselbe Kontrolleinheit 6 überwacht Druck und Temperatur der Brenn- /Dekompostierungskammer 5 und regelt die Einspritzung von H 2 O 2 aus Tank 2 über Regler 4
und/oder H 2 O aus Tank 1 über Regler 3 im richtigen Verhältnis. Steigt die Temperatur zu hoch an, wird entsprechend mehr H 2 O eingespritzt.
Erfindungsgemäß ergibt sich daraus noch ein materialtechnischer Vorteil, weil hohe Temperaturen, wie sie z.B. in Verbrennungskraftmotoren vorkommen, gänzlich vermieden werden können. Dies ermöglicht den Einsatz von nicht-hochtemperaturbeständigen Materialien (Edelstahl, Duraluminϊum, Keramik und Polymere). Des weiteren ergibt sich erfϊndungs- gemäß der Vorteil, dass der größtmögliche Anteil der Wärmeenergie in Arbeit umgewandelt wird und nicht wie z.B. beim Verbrennungskraftmotor der größte Teil der Wärmeenergie weggekühlt werden muss. Selbstverständlich sind alle Komponenten vorzugsweise wärmeisoliert ausgeführt.
Sobald die Batterien 7 vom Generator 9 - oder vom rückgeführten Strom der Motoren 8 aus Brems- oder Verzögerungsenergie gewonnen - voll geladen sind, wird die durch gezieltes Einspritzen von H 2 O über Regler 3 kontrollierte Kettenreaktion dadurch gestoppt, dass die Zufuhr von H 2 O 2 durch Regler 4 unterbunden wird. Erfindungsgemäß wird dadurch die Unabhängigkeit von externen elektrischen Aufladequellen erreicht, was aber die Möglichkeit des Aufladens der Batterien 7 aus externen Quellen naturgemäß nicht ausschließt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass H 2 O 2 im Falle eines Unfalls zwar in die Umwelt austritt und unter Umständen auf Grund des natürlichen Vorhandenseins von Katalysatoren (Chlorophyll, Rost, Platin, hochprozentiges Silber, Blut u.v.a.m.) die Selbstdekompostierung eintritt, wobei jedoch auf Grund der freien Ausdehnung und in diesem Fall ungehemmten Ausdehnungsmöglichkeit des H 2 O 2 , nur Temperaturen um die 60 0 C erreicht werden.
Sinkt der Ladestand der Batterien 7 auf Grund des Verbrauches durch die Motoren 8 oder anderer Zusatzgeräte (Licht usw.) unter den vordefinierten Stand, setzt die Kontrolleinheit 6 den „Ladevorgang" wieder ein. Erfindungsgemäß ergibt sich hier zusätzlich der Vorteil, dass dies auch geschehen kann, während die Motoren 8 nicht betrieben werden. Der Ladevorgang kann zusätzlich durch Solarelemente unterstützt werden.
Patentansprüche: