Stromerzeugung: nächste Evolutionsstufe
Neuer Generator nimmt Kurs auf bezahlbaren Klimaschutz
Der MaGG-One ist laut Produzent SWEngin der weltweit erste lauffähige Freikolben-Lineargenerator mit Zentralbrennraum in Kompaktbauweise. Er macht eine bezahlbare und jederzeit verfügbare CO₂-freie Stromversorgung möglich - für die Einhaltung der weltweiten Klimaziele.
Der Weltenergierat schätzte bereits 2017, dass die weltweite Stromnachfrage bis 2040 um 59 Prozent zunimmt. Auch ein massiver Ausbau der erneuerbaren Energiesysteme, wie die Nutzung von Windkraft und Solarenergie, wird diesen Anstieg allein nicht decken können.
Als Antwort auf die anstehenden Herausforderungen, die ein global steigender Strombedarf unter der gleichzeitigen Einhaltung der Klimaziele und deren Wirtschaftlichkeit mit sich bringen, hat SWEngin am Institut für Kraftfahrzeugkonzepte des Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Stuttgart den MaGG-One (Master-Adaptabel-Global-Generator) – einen Freikolbenlineargenerator mit Zentralbrennraum (FKLG-ZBR) – in Kompaktbauweise entwickelt und auch bereits den weltweit ersten lauffähigen Prototypen realisiert.
Die spezielle Konstruktionsweise, die auf eine effiziente und langlebige Stromerzeugung ausgelegt ist, ist eine softwarebasierte Fusion eines Motors mit einem Stromgenerator. Der MaGG-One erzeugt mit den linearen Bewegungen seiner Kolben direkt Strom. Die Umsetzung über eine Kurbelwelle entfällt und durch die so ermöglichte variable Verdichtung entsteht die sogenannte Flex-Fuel-Fähigkeit.
Damit kann der MaGG-One über die klassischen Kraftstoffe wie Benzin, Diesel und Erdgas hinaus auch zukünftige Brennstoffe wie eFuels oder Wasserstoff verwenden, was ihn zusätzlich unabhängig macht von der Geschwindigkeit des Umbaus einer bestehenden oder spezifischen Lade- und Tankinfrastruktur – und wird so zur zukunftsweisenden Brückentechnologie.
Die integrierte Software erkennt den verwendeten Kraftstoff beziehungsweise das verwendete Kraftstoffgemisch und stellt die Parameter zur optimalen Stromerzeugung innerhalb des Generators automatisch und selbstständig um. Sie ermöglicht eine individuelle Anpassung ohne konstruktive Änderungen an den jeweils vorhandenen flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff – und dies im laufenden Betrieb. Dadurch wird der optimale Wirkungsgrad für jeden Kraftstoff und jedes Kraftstoffgemisch zu jedem Zeitpunkt erreicht und das sowohl im Voll- als insbesondere auch im Teillastbetrieb.
Kompakt, leise und skalierbar – und so überall einsatzfähig
Die Abmessungen eines 30-kW-Moduls werden sich zum Beispiel auf nur circa 70 cm x 50 cm x 15 cm belaufen, was den MaGG-One zu einem kompakten Energielieferanten macht. Sein platzsparender sowie geräuscharmer Einsatz sind zwei ausschlaggebende Argumente bei der Einführung in unterschiedlichste Anwendungsfelder. Auch wo große Mengen an Strom gebraucht werden, kann der MaGG-One zum Einsatz kommen, denn wie bei einem Baukastensystem lassen sich einzelne Systeme modular schalten und somit auch die Energieerzeugung skalieren.
Der MaGG-One eignet sich laut Hersteller optimal als zentrales Energiesystem beispielsweise im mobilen Sektor sowie in dezentralen Energiesystemen und Notstromversorgungen. Er bleibt flexibel nutzbar und anpassungsfähig. Egal ob im Schiff, im PKW, Bahnverkehr oder in der Industrie. Diese Eigenschaften machen aus dem MaGG-One einen sektorübergreifenden Energielieferanten, der für alle Anwendungsfelder Strom bereitstellen kann – sowohl für den Haupt- als auch den Ausgleichsbedarf.
Die Bauweise des Generators ist schlicht und verzichtet weitestgehend auf seltene oder teure Materialien, wodurch er darüber hinaus zum Beispiel mit nur 10 Prozent der Herstellkosten im Vergleich zur Brennstoffzelle auch die kostengünstigere und nachhaltige Alternative auf dem Markt sein wird.
The Road to Zero Emission
Die EU-Mitgliedstaaten einigten sich darauf, dass ab 2035 neu zugelassene PKW und LKW bis 3,5 t gar kein CO₂ mehr ausstoßen dürfen und Verbrennungsmotoren sollen nur noch mit klimaneutralen Kraftstoffen (eFuels) betrieben werden, welche mithilfe von Strom aus erneuerbaren Energien hergestellt werden. Diese Restriktionen und Regelungen (die in 2026 nochmals auf ihre Realisierbarkeit überprüft werden), beziehen sich zunächst nur auf den Personenkraftverkehr und Kleinkraftwagen. Schwerere Nutzfahrzeuge wie Lkw, Baumaschinen und Landwirtschaftsmaschinen fallen unter die Ausnahmeregel und dürfen bis auf Weiteres mit Diesel betrieben werden. Allerdings werden prognostisch sehr bald auch weitere Sektoren der Industrie und Wirtschaft mit politischen Vorgaben in Bezug auf Energieverbrauch und -beschaffung betroffen sein.
»Im industriellen Kontext ist der Einsatz von reinen batteriebetriebenen Lösungen kapazitär nicht realistisch, entsprechende Alternativen sind derzeit vor allem für den Mobilitäts-Sektor nur als simulierte Lösungen vorhanden«, so SWEngin-Geschäftsführer Professor Dr. Manfred Gröger. Da der MaGG-One je nach Treibstoff wenig bis keine Treibhausgase ausstoße, setze er genau an diesem Punkt an und biete eine innovative, flexible und marktreife Lösung für entstehende Probleme und Engpässe, die kurzfristig bereitgestellt werden könne und hohe CO₂-Einsparpotenziale bei allen Anwendungen ermögliche.
Mittels softwarebasierter, stetiger Anpassung an den verwendeten Kraftstoff sowie den Wegfall der Kurbelwelle arbeitet der MaGG-One kontinuierlich im optimalen Wirkungsgrad. Die hohe Effizienz geht mit geringen Emissionen Hand in Hand: Durch das HCCI-Brennverfahren wird der vorhandene Kraftstoff nicht nur mit einem besseren Wirkungsgrad umgesetzt, es entstehen auch nahezu keine Stickstoffoxide. Mit dem MaGG-One können nach Unternehmensangaben bereits jetzt die CO₂-Emissionen bei den klassischen fossilen Brennstoffen um 25 Prozent reduziert werden. Und bei Verwendung moderner Brennstoffe ist so das Ziel »Zero Emission« umsetzbar.
Ziel des Unternehmens ist es, das neue Stromerzeugungskonzept zeitnah in allen Anwendungsfeldern auf dem Markt einzuführen, um möglichst schon heute eine erschwingliche und zugleich ressourcenschonende Energieversorgung zu realisieren.
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
Kommentar
Feuer unterm Dach!
Stromversorgungsbranche 2024
Mehr als verhaltener Jahresbeginn
Wachstum geringer als erwartet
Unangenehme Überraschung für die Stromversorgungsbranche
