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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/502222
Projekttitel
Realisierung des Funktionsmusters K2 des Thermo-Magnetischen Motors (TMM)

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Kurzbeschreibung
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Publikationen / Ergebnisse
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Schlussbericht
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Erfasste Texte


KategorieText
Kurzbeschreibung
(Deutsch)

Der Thermo-Magnetische Motor (TMM) der Firma Swiss Blue Energy (SBE) wandelt Abwärme unter 80 °C in emissionsfreie Elektrizität um. Im ersten Funktionsmuster TMM K1 wurde das physikalische Prinzip nachgewiesen, durch Nutzung des CURIE-Effekts eine Drehbewegung zu erzeugen. Der Leistungsbedarf der Hilfsantriebe des TMM K1 war jedoch in vielen Betriebspunkten noch grösser als die erzeugte Ausgangsleistung. Die Arbeiten im vorliegenden Projektantrag haben die Realisierung des Funktionsmusters TMM K2 zum Ziel, mit welchem eine positive Gesamtenergiebilanz bei einer elektrischen Ausgangsleistung von mind. 1 kW erreicht werden soll. Daneben sind zukunftsweisende Entwicklungsschritte vorgesehen, die wichtige Erkenntnisse liefern für den anzustrebenden mehrstufigen Betrieb in Kombination mit neuartigen magnetokalorischen Materialien und damit eine Effizienzsteigerung ermöglichen.

Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)

Abwärme in grossen Mengen. Abwärme unter 80 °C wird heute in der Regel zur Bereitstellung von Warmwasser oder Heizenergie genutzt, Niedertemperaturwärme könnte künftig aber auch zur Stromerzeugung herangezogen werden. Wie das in der Praxis gelingt, zeigen Ingenieure der Aargauer Swiss Blue Energy AG mit dem Funktionsmuster eines Thermo-Magnetischen Motors. Bis zur industriellen Reife des neuartigen Kleinkraftwerks ist allerdings noch ein weiter Weg.

Zugehörige Dokumente
Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)

Les exploitations industrielles ou les centrales électriques produisent des rejets thermiques en grandes quantités. Aujourd’hui, les rejets thermiques d’une température inférieure à 80 °C sont utilisés pour fournir de l’eau chaude ou de l’énergie de chauffage. Toutefois, la chaleur à basse température pourrait également servir à la production d’électricité à l’avenir. Les ingénieurs de l’entreprise argovienne Swiss Blue Energy AG montrent comment y parvenir dans la pratique avec le modèle fonctionnel d’un moteur thermo-magnétique. Il reste cependant un long chemin à parcourir avant que ce nouveau type de petite centrale électrique n’atteigne sa maturité industrielle.

Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Deutsch)

Im Rahmen des vorliegenden Projektes hat Swiss Blue Energy mit dem TMM K2 erstmals einen Thermo-Magnetischen Motor (TMM) mit signifikanter elektrischer Nettoleistung entwickelt, der Abwärme auf einem Temperaturniveau von 60 °C in mechanische Energie umwandelt. Damit wurde ein weltweit einzigartiger Meilenstein erreicht. Einerseits konnte der äusserst wichtige Proof of Technology erbracht werden und andererseits wird der TMM K2 helfen, die Bekanntheit und Attraktivität der TMM-Technologie weiter zu steigern. Durch ein neuartiges Strömungskonzept mit deutlicher Reduzierung der Druckverluste gegenüber früheren Anlagen konnte das Back Work Ratio (BWR) um mehr als eine Grössenordnung auf ca. 0.1 verringert werden und damit eine elektrische Nettoleistung in der Grössenordnung von 500 W erzielt werden. Daneben wurde die Separierung der kalten bzw. warmen Fluidströme umgesetzt, sodass das Potential für den mehrstufigen Betrieb (Kaskadierung) rechnerisch abgeschätzt wer-den konnte. Unterstützt wurde Swiss Blue Energy massgeblich durch die Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW), welche die Auslegung der Komponenten durch numerische Simulationen begleitete und für die messtechnische Validierung der Berechnungen hochauflösende Temperaturmessungen der Materialerwärmung/-kühlung bzw. Rotordurchströmung ermöglichte. Für zukünftige Anwendungen bzw. Weiterentwicklungen der TMM-Technologie wird der Fokus aus Effizienz- und Kostengründen auf neuartigen magnetokalorischen Materialien liegen und den damit verbundenen Prozessentwicklungen. Auf dem Gebiet der Materialforschung und -entwicklung arbeitet Swiss Blue Energy intensiv mit internationalen Partnern, primär mit der Technischen Universität Delft, zusammen, um mittelfristig effiziente und preisgünstige Alternativen zum derzeit verwendeten Material (Gadolinium) einsetzen zu können. Swiss Blue Energy ist somit bestens aufgestellt, um zukünftige Schritte in Richtung eines effizienteren und leistungsstärkeren Prototyps angehen zu können.

Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Englisch)

Within the scope of the present project, Swiss Blue Energy has developed the TMM K2, the first Ther-mo-Magnetic Motor (TMM) with significant net electrical power that converts waste heat into mechanical energy at a temperature level of 60 °C. This represents a milestone that is unique in the world. On the one hand, the extremely important Proof of Technology could be provided and on the other hand, the TMM K2 will help to further increase the awareness and attractiveness of TMM technology. Thanks to a novel flow concept with a significant reduction of pressure losses compared to earlier systems, the Back Work Ratio (BWR) could be reduced by more than one order of magnitude to approx. 0.1 and thus a net electrical power in the order of 500 W could be achieved. In addition, the separation of the cold and hot fluid flows was implemented so that the potential for multi-stage operation (cascading) could be estimated mathematically. Swiss Blue Energy was significantly supported by the University of Applied Sciences Northwestern Switzerland (FHNW), which accompanied the design of the components by nu-merical simulations and enabled high-resolution temperature measurements of the material heat-ing/cooling and the flow temperature for the validation of the calculations. For future applications and further developments of TMM technology, the focus will be on novel magne-tocaloric materials and the associated process developments for reasons of efficiency and cost. In the field of materials research and development, Swiss Blue Energy is working intensively with international partners, primarily with the Delft University of Technology, in order to be able to use efficient and low-cost alternatives to the currently used material (gadolinium) in the medium term. Swiss Blue Energy is thus well positioned to take future steps towards a more efficient and powerful prototype.

Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Französisch)

Dans le cadre du présent projet, Swiss Blue Energy a développé pour la première fois, avec le TMM K2, un Moteur Thermo-Magnétique (TMM) d'une puissance électrique nette significative, qui transforme la chaleur résiduelle en énergie mécanique à un niveau de température de 60 °C. Une étape unique au monde a ainsi été franchie. D'une part, la Preuve de Technologie extrêmement importante a pu être apportée et, d'autre part, le TMM K2 contribuera à accroître encore la notoriété et l'attrait de la technologie TMM. Grâce à un nouveau concept d'écoulement avec une nette réduction des pertes de pression par rapport aux installations précédentes, le Back Work Ratio (BWR) a pu être réduit de plus d'un ordre de grandeur à environ 0,1 et une puissance électrique nette de l'ordre de 500 W a ainsi pu être atteinte. En outre, la séparation des flux de fluides chauds et froids a été réalisée, de sorte que le potentiel d'un fonctionnement en plusieurs étapes (cascade) a pu être évalué par calcul. Swiss Blue Energy a été largement soutenue par la Haute école spécialisée du Nord-Ouest de la Suisse (FHNW), qui a accompagné la conception des composants par des simulations numériques et a permis de réaliser des mesures de température à haute résolution de l'échauffement/refroidissement des matériaux ou de l'écoulement du rotor pour la validation des calculs. Pour des raisons d'efficacité et de coûts, les applications futures et les développements de la technologie TMM se concentreront sur de nouveaux matériaux magnétocaloriques et sur les développements de processus qui y sont liés. Dans le domaine de la recherche et du développement de matériaux, Swiss Blue Energy travaille intensivement avec des partenaires internationaux, en premier lieu avec l'Université technique de Delft, afin de pouvoir utiliser à moyen terme des alternatives efficaces et bon marché au matériau actuellement utilisé (gadolinium). Swiss Blue Energy est donc bien placée pour franchir les futures étapes vers un prototype plus efficace et plus performant.

Zugehörige Dokumente