DE10352520A1

DE10352520A1 - Umweltfreundliche mit Druckgas betriebene Kraftmaschine und ihr Kreislaufprozess Kaltluftmotor-System

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Publication number: DE10352520A1
Application number: DE10352520A
Authority: DE
Inventors: Klaus Herrmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-11-05
Also published as: PT1529928E; PL1529928T3; ES2320762T3; DK1529928T3; DE10352520B4; EP1529928B1; DE502004008900D1; EP1529928A1; ATE421633T1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer mit Druckgas als Energieträger angetriebenen ortsunabhängigen oder ortsabhängigen Kraftmaschine wird der Energieträger in einem Tank in verflüssigtem Zustand gespeichert. Aus dem Speichertank wird in einen teilgeschlossenen thermodynamischen Kreislaufprozess anteilig in der Recuperation im flüssigen kalten Zustand zugefahren. Das Arbeitsmittel erhöht das Arbeitsvermögen beim Durchströmen von technischen Einheiten, wie Wärmetauscher, Düsen, Diffusor, Brenner, Verdampfer und Verdichter. Unter Einhaltung eines vorgegebenen Betriebsdruckes wird mit einem Impuls-Injektions-Verfahren das Arbeitsmedium geregelt in den Arbeitsraum der Kraftmaschine gefahren. Nach einem physikalisch arbeitenden Verdichtungsstoß erfolgt die Expansion des Arbeitsmittels in der Kraftmaschine. Eine effiziente Bewegungstechnik erzeugt bei sehr niedriger Drehzahl ein hohes Drehmoment. Parallel zur Kraftmaschine läuft eine mechanische und thermische Recuperation der anfallenden Massenkräfte und ihre Wirkungen und speichert diese als Arbeitsvermögen im Systemkreislauf ab. Die Ausnutzung der Primärenergie ist 6,77 mal effektiver als der von Verbrennungsmotoren. Die Kraftmaschine und ihr Systemkreislaufprozess nutzt alle regenerativen Energien und wandelt diese in fünf Nutzenergien in einer Einheit, ohne Schadstoff zu erzeugen. Die Anwendung der Kraftmaschine und ihr Kreislaufprozess ist ökologischer und ökonomischer als die Brennstoffzellentechnik nach dem heuten ...

Description

Diese Patentanmeldung basiert auf alten, bekannten und bewährten Anwendungen, aber mit einem neuen Verfahren zur Gewinnung einer Bewegungsenergie über das Arbeitsmittel Gas. Die Gesetze der Thermodynamik und der technischen Strömungslehre wirken in einem geschlossenen und teilgeschlossenen Kreislaufprozess auf eine Wärmekraftmaschine. Ziel dieser Erfindung ist, erneuerbare, regenerative Energien zu nutzen und die Energieeffizienz zu steigern. Erst gar keine Schadstoffe zu erzeugen, um zu verseuchen, vergiften ist das Ergebnis dieser neuen Technik. Eine Wärmekraftmaschine arbeitet in einem Kreislaufprozess mit hoher Energieeffizienz, schadstofffreier Oxydation mit regenerativen Energien im mobilen und stationären Einsatz. Ich nenne diesen Kreislaufprozess Kaltluftmotor-System (KLM-System).
Das KLM-System schließt alle Energiewandlungen von der Förderung, Gewinnung der Primärenergie, Energiespeicherung, Energiemitteltransport bis hin zur Nutzenergie ein. Das KLM-System arbeitet im Einklang mit den Naturelementen Feuer (Sonne), Luft, Wasser und Erde (Biomasse) umweltfreundlich und mit einem sehr hohen effektiven wirtschaftlichen Nutzen von im Mittel 85 %. Das KLM-System nutz intelligent den thermischen Kreislaufprozess durch potentielle und kinetische Energien und wandelt zusätzlich alle anfallenden Massenträgheitsmomente und ihre Wirkungen eines fahrenden, eines verzögernden Fahrzeuges in kinetische, potentielle Druckenergie und speichert diese Nutzenergie als Arbeitsvermögen in einem Druckspeicher ab. Dazu fährt ein mechanischer und thermischer Recuperationskreislauf und regeneriert Nutzenergie zur Exergie, bevor diese als Anergie für immer verloren geht.
Da das KLM-System über Druckgasspeichertanks verfügt, kann es flexibel arbeiten und die regenerativen Energiequellen abrufen, z.B. Sonnenenergie über die Photovoltaik sehr ökologisch und ökonomisch einsetzen. Die Wärmekraftmaschine ist ein Druckgasmotor, ein Kreiskolbenmotor, der mit langem elastischem Hebelarm ohne Todpunkt in seiner Bewegungstechnik eine effektive Bewegungsenergie erzeugt. Besonders hervorzuheben ist sein hohes Anfahrdrehmoment und seine niedrige Arbeitsdrehzahl max. 900 U/min. Parallel zum Motor arbeiten zwei Recuperatoren (Rotationskolbenmotoren oder Hubkolbenmotor), nutzen die anfallende Volumenänderung des Gases von 80 % – 70 % zur Erhöhung der Exergie des Arbeitsmittels mit einem Energieaufwand Wt von 20 % – 30 % der abgegebenen Nutzenergie. Dazu nutzt das System die anfallende Massenenergie eines fahrenden Autos. Die positive Energie aus Schubbetrieb und Ausbremsung werden mechanisch und thermisch gespeichert und direkt wieder genutzt an Anfahrenergie, z.B. das führt zu einem sehr hohen Wirkungsgrad von bis zu 90 % des Systems. Unterstützt als Energiespareffekt wird die Mobilität durch einen Freilauf zwischen Motor und kinetischen mechanischen Schwung-Kraft-Teil zum Getriebe.
Das Arbeits-, Energieträger- und Energiespeichermedium ist Luft und/oder auch seine Bestandteile wie Stickstoff, Helium, Kohlendioxyd, des weiteren umweltfreundliche organische Arbeitsmedien R 134 a R 407 C oder anorganische/organische Stoffe wie Ammoniak, Alkohol. Die Letztgenannten fahren in einem geschlossenen Arbeitskreislauf.
Die Luft ist ungiftig, ungefährlich und ist im Einklang mit den 4 Naturelementen der Erde, das trifft auch besonders auf den reinen Stickstoff zu. Stickstoff ist ein inertes Gas. Luft gibt es überall kostenlos auf der Welt. Für alle Menschen, alle Völker gibt es durch das KLM System/mit dem KLM-System und seine Anwendung keinen ungerechten Zugang zur Antriebsenergie mehr. Die Armut wird erfolgreich gekämpft.
Luft, Stickstoff, Helium, Kohlendioxyd kann als Druckmedium oder/aber auch im flüssigen Aggregatzustand in Tanks gespeichert werden. Somit sind diese Arbeitsmedien auch Energiespeichermittel; gespeicherte potentielle, kinetische, thermische Energie in Form als Arbeitsvermögen. Besonders hervorzuheben ist das hohe Vermögen an Volumenänderungsarbeit 1 : 2850 Liter. Die Produktion von flüssiger Luft, flüssigem Stickstoff ist nicht groß technisch aufwendig und erfolgt emissionsfrei. Die Wandlung in den flüssigen Zustand sollte grundsätzlich durch die regenerativen Energiequellen Sonne, Wasser, Wind und Biomasse erfolgen. Dadurch fallen keine Schadstoffe und Treibhausgase an. Für ein kg flüssiger Luft/N₂ benötigt man an Strom 0,5 KW. Im Stoffstrom des KLM-Systems ist im Stadtverkehr 1158 kj/kg = WKr KLM (Nutzarbeit) der Bedarf von N₂/Luft ist 6,4 kg auf 100 km, im Überlandverkehr 1013 kj/kg = WKr KLM (Nutzarbeit), der Bedarf an N₂/Luft ist dann 7,2 kg auf 100 km. Die flüssige Luft/N₂ werden in einem Teilkreislauf nur anteilmäßig von 1/6 – 1/8 des Nutzenergiebedarfs zugefahren.
Der effektive mittlere Wirkungsgrad des KLM-Systems ist 85 %, dabei fallen nur 16,5 % des heutigen Primärenergiebedarfs an. Keine zur Zeit entwickelte Technik erreicht diese Effektivität und ist dabei so umweltfreundlich wie das KLM-System.
Die Anwendung des KLM-Systems schafft die Ungleichheit der Energieverteilung auf der Welt ab und bekämpft damit die Armut in vielen Ländern auf dieser Erde. Die Energieeffizienz dieser Wärmekraftmaschine mit ihrem Wärmekreislaufprozess ist so bedeutend, ihr Nutzen so groß, dass ihr praktischer Einsatz im Fahrzeug- und Luftverkehr die Menschheit Aufgrund seiner Vielseitigkeit ist das KLM-System qualitativ sehr wertvoll, ein Exportschlager, ein innovativer neuer Schritt der Mobilität mit gleichen Vorteilen für die Menschheit auf der gesamten Erde. Auch kommt der Mensch mit dieser Technik seiner Generationspflicht nach.

Es ist allgemein bekannt, verdichtete Luft als Energieträger zum Betrieb von Druckluftwerkzeugen und -geräten sowie für Kraftmaschinen zu benutzen. Druckluft- oder Druckgasmotoren gibt es unter der Bezeichnung Rotationskolbenmotoren (Lamellen-, Axialkolben-, Radialkolben- und Trommelkolbenmotoren), Zahnradmotoren, Schraubenmotoren, Flügelzellenmotoren und Druckluftturbinen. Die Drucklufttechnik gilt gemeinhin als sehr robust, zuverlässig und sehr kompakt. Durch die geringe Dichte von Luft und Gasen zeichnen sich die Druckgasantriebe durch ein sehr gutes Schnellstartverhalten aus. Die generelle Verfügbarkeit des Arbeitsmediums in der Atmosphäre und die Speicherbarkeit machen die Druckluftspeichertechnik interessant für Anwendungen zur Speicherung regenerativer Energien. Druckluftspeicher gibt es bereits in der Stromversorgung, bei Spitzenstrombedarf wird ein Fluid, hier Druckluft, einer Turbine zugeführt und diese erzeugt über den Generator Strom. Druckluftenergie erzeugt mit konventionellen Anlagen ist sehr teuer. Hauptursache ist die Umwandlung hochwertiger elektrischer Energie in Druckluft im Verdichter. Die Gesamtwirkungsgrade von Druckluftanlagen sind schlecht. So hat ein handelsüblicher Verdichter bei 8 bar abs. einen spezifischen Leistungsbedarf von etwa 6 KW/m³/min. Demgegenüber steht die mit Druckluftmotoren erzeugbare spezifische Leistung von etwa 1 KW/m³/min. Es ist auch bekannt, Fahrzeuge mit gespeicherter Druckluft von etwa 200 bar Spannung als Antriebsenergie anzutreiben. Es handelt sich um Speziallokomotiven im schlagwettergefährdeten Bergbau unter Tage. Druckluftlokomotiven werden aus besonderem Druckluftleitungsnetz versorgt. Sie sind daher teuer und haben mit der begrenzten Aufnahmekapazität in Druckluftspeicherbehältern nur einen geringen Aktionsradius, der einer Ausbreitung von Druckluftfahrzeugen über Tage entgegenstand. Emst in neuerer Zeit ist es gelungen, einen Fahrzeugantrieb zu entwickeln, der seine Antriebsenergie aus einem Druckluftspeicher bezieht und einen Personenwagen antreibt, dessen Aktionsradius etwa 200 km sein soll und hierfür 300 l Druckluft bei 300 bar benötigen soll. Um die Reichweite dieses Fahrzeuges zu verbessern, ist vorgesehen, den Wagen zusätzlich mit einem Benzintank auszurüsten. Außerhalb der Stadt soll der Fahrer in der Lage sein, die Einrichtung vom Druckluftantrieb auf konventionellen Antrieb durch Verbrennung von Otto-Kraftstoff umzuschalten. Dieser Entwicklung liegt der grundsätzliche Gedanke zugrunde, in dicht besiedelten Stadtgebieten den Schadstoffausstoß von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren erheblich zu senken, da der Antrieb eines Motors durch vorgespannte Luft keinerlei Schadstoff erzeugt. Nachteilig ist aber der hohe Bedarf an Strom zur Erzeugung der Druckluftspeichermasse von bis zu 65 KW um 200 km fahren zu können, dazu teuere Werkstofftechnik für den Motor, um Verbrennung (Explosion) und Expansion der Druckluft (Kälte) ausreichende Standzeiten für den Motor zu haben.

Es großes Institut hat einen Wasserdampfmotor entwickelt. Das Arbeitsmedium Wasser wird in einem Kreislaufprozess geschlossen gefahren. Ein Verdampfer erhält Energie durch eine Verbrennungseinheit modernster Brennstofftechnik und Brennwerttechnik. Sehr schadstoffarme Verbrennung, geregelte Kontrolleinheit verdampft das Wasser, wechselt seinen Aggregatzustand und wird heißes Gas. Das heiße Gas treibt einen Hubkolben-Motor mit einem Kurbelwellengetriebe an. Der Wasserdampf wird dann wieder zurückgefahren über einen Kondensator. Ein klassischer Wärmekreislaufprozess. Nachteilig ist der hohe Exergieverlust bei der Verdampfung vom Arbeitsmedium und dem Brennstoffmedium, dazu die Kurbelwelle mit 2 Todpunkten pro Arbeitsgang. Der Kraftstoff kann Erdgas, Benzin, Diesel oder Biodiesel sein. Diese Wärmekraftanlage hat den gleichen Grundgedanken des KLM-Systems: Eine kontrollierte Verbrennungstechnik über eine Einheit außerhalb des Verbrennungszylinders einer Kraftmaschine. Aber damit hören auch fast schon die gemeinsamen Verbesserungen auf. Der Wirkungsgrad des Anlageverdampfers

denn die Einsparung an Kraftstoff liegt nach eigenen Angaben nur bei 20 % in allen Autoklassen und Kraftstoffen. Trotzdem ist dieser Weg richtig, um die ständig steigenden Anforderungen der Schadstoffgrenzwerte zu erfüllen und endlich vom Explosionsmotor wegzukommen.

Weitere Entwicklung gibt es mit Heizgasmotoren nach dem Stirling-Prozess, als Arbeitsmedium wird Helium gefahren. Dieser Stand der Technik ist fortschrittlicher, umweltfreundlicher als der Verbrennungsmotor mit seiner energievernichtenden Technik, seinem Schadstoffausstoß (Treibhausgas). Diese Systeme werden zur Zeit für die dezentrale Strom- und Wärmeerzeugung als Wärmekraftkopplung in der Praxis erprobt. Die Nachteile des Heizgasmotors sind seine im System anfallenden Volumen der Geräte und die fehlende Dynamik für den Fahrzeugantrieb.

In der Offenlegungsschrift DE 199 11 321 A1 wird eine druckluftbetriebene Kraftmaschine beschrieben, die das Arbeitsmedium Luft in einem separaten vakuum-isolierten Tank im flüssigen Zustand speichert. Diese flüssige Luft wird in einem Verdampfer durch die Umweltwärme verdampft und dann in einen Druckluftmotor expandiert. Zusätzlich werden die anfallenden Massenkräfte eines fahrenden Autos rekuperiert. Das ist der höchste Stand der Technik für ein fahrendes Fahrzeug. Der Nachteil ist der sehr hohe Bedarf an flüssiger Luft, bei Stadtverkehr dem 6 – 8-fachen des KLM-Systems, entspricht 36 – 48 Liter/100 km.

Mit der Gebrauchsmusterschrift DE 201 15 657 U1 wird das gleiche System angewendet und zusätzlich wird nach eine elektrische oder mechanische Wärmequelle als Energiewandler eingeführt. Dazu wird der Hauptbestandteil der flüssigen Luft oder Stickstoff, als Antriebsmedium genannt. Stickstoff ist nicht brennbar, Verbrauch Stadtverkehr ca. 60 Liter/100 km. Die Nachteile sind der hohe Verbrauch an flüssiger Luft oder Stickstoff. Die Reduzierung des Verbrauchs durch die zusätzliche Wärmequelle wird durch den Energieaufwand der Erzeugung aufgebraucht. Zudem ist diese Anmeldung nach dem Zeitpunkt von DE 199 11 321 A1 erfolgt und von dieser vorweggenommen. Das trifft auch in der Grundbasis auf die Gebrauchsmusterschrift DE 202 14 283 V1 zu. Eine direkte Einführung der Arbeitsmittel zu 100 % in den Motor durch einen offenen Kreislauf erfordert weniger technischen Aufwand, aber große Tankvolumen und viel Strom zur Herstellung der flüssigen Luft oder Stickstoff.

Bleibt noch ein Vergleich zur Brennstoffzellentechnik. Diese Technik ist sehr teuer und heute hat diese Technik nur als stationären Betrieb Erfolgsaussichten. Der benötigte Wasserstoff ist explosionsgefährlich und verbraucht viel Primärenergie. Wird er aus fossilen Brennstoffen erzeugt, entstehen Umweltbelastungen. Wenn er aus Methanol erzeugt wird, verbraucht man viel Biomasse. Das Abgasprodukt ist Wassergas. Wassergas ist ein Treibhausgas und beeinflusst das Lokal-Klima erheblich. Im Winter glatte Straßen, Nebel im Sommer, Saunaklima, für die Menschen und die Natur in den Ballungszentren. Wenn die Brennstoffzelle für den Verkehr technisch reif ist in ca. 20 – 40 Jahren nach Informationen der Fachwissenschaftler wird sich genau dieser Nachteil bestätigen, dazu noch akkumuliert durch den Mischbetrieb vom Fahrzeugverkehr mit den Verbrennungsmotoren. Der Wirkungsgrad für die Mobilität ist mit 45 % anzunehmen, denn die Zelle erzeugt mehr Wärme als Bewegungsenergie.

Ziel dieser Erfindung ist daher, den bereits bekannten Druckluftantrieb für stationäre und insbesondere für mobile (ortsunabhängige) Kraftmaschinen, hier vor allem für Fahrzeugmotoren so weiterzuentwickeln, dass die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen aus fossilen Erdölderivaten völlig durch den Einsatz von Druckluft oder Druckgasen wie Helium, Kohlendioxyd, Stickstoff, Ammoniak, Alkoholen, als Arbeitsmittel ersetzt werden können. Dazu alle regenerativen Energiequellen einsetzen können, ökologisch und ökonomisch über die mobilen und stationären Energiespeicher. Das Arbeitsmittel Gas kann problemlos das Arbeitsvermögen eines Gases in einem flüssigen oder gasförmigen Zustand in entsprechende Tanks speichern. Auch soll die Wärme durch geregelte Oxydation durch modernste Brennstoff- und Brennwerttechnik mit regenerativen Kohlewasserstoffen (Biomasse) außerhalb eines Zylinderraumes erzeugt werden. Zusätzlich soll das System durch einen geschlossenen und teilgeschlossenen Kreislaufprozess nach den Gesetzen der Thermodynamik und der technischen Strömungslehre arbeiten. Für den mobilen Einsatz im Fahrzeugverkehr wandelt das System durch die Recuperation alle anfallenden Massenkräfte und ihre Wirkungen aus Schubbetrieb oder Verzögerung in kinetische und potentielle Energien. Diese Energien werden zwischengespeichert als Arbeitsvermögen und bei der weiteren Bewegung sofort als Nutzenergie abgerufen. Exergie vollwertig nutzen und durch Regeneration, Recuperation und Rückgewinnung der Massenträgheitskräfte, Anergie (Vergeudung + Verluste) möglichst aufzuheben. Die Umweltenergie der Luft und der Sonne nutzt das KLM-System in Form von Wärme über die Verdampfung und in Form von Bewegungsenergie über die Photovoltaik direkt im Fahrzeug. Die an sich bekannten Vorteile eines Druckgasmotors können ebenfalls voll genutzt werden. Das erzeugte Drehmoment entspricht dem notwendigen Startmoment und ist gleich dem maximalen Drehmoment. Das Drehmoment ist also am größten, wenn es besonders gefragt wird, beim Anfahren und Beschleunigen. Der Druckgasmotor benötigt keinen Anlassmotor und keinen Beschleunigungsvorgang durch eine Kupplung. Der Druckgasmotor hat keinen energieverbrauchenden Leerlauf. Es ist der ideale Motor für den Stadtverkehr. Der Motorkolben wird über den Druckimpuls eines strömenden Arbeitsmittels über einer Verdichtungsströmung bewegt. Die Verdichtung, diese potentielle Druckkraft, bewegt den Kolben in einem Kreislaufmotor mit langem Hebelarm und ohne Todpunkt kreisförmig vorwärts. Das KLM-System nutzt im Kreislaufprozess entscheidend an den entsprechenden Arbeitspunkten die Gesetze der technischen Strömungslehre über Düsen und Diffuser „die Entspannungs- und Verdichtungsströmung". Die größte Bedeutung gewinnt das KLM-System als Antrieb einer Kraftmaschine, ob stationär oder als Fahrzeugmotor (mobil), durch die völlig fehlende direkte Umweltbelastung der Antriebsenergie. Es werden auch keine Emissionen bei der technischen Herstellung von flüssigem Gas wie Luft, Stickstoff, Helium, Kohlendioxyd usw. verlagert, denn das KLM-System arbeitet nur mit regenerativen Energiequellen, ja dieses System gibt den Regenerationsquellen ökologisch und ökonomisch einen praktischen Sinn und das KLM-System wird durch den vorhandenen Bedarf der mobilen Nachfrage an seiner Bedeutung gewinnen. Das Konzept des KLM-Systems ist eine Energiewandlung zu haben, die im Einklang mit Mensch und Natur ist – für eine friedliche Zukunft -, ökologisch und ökonomisch für alle Länder und Völker.

Das KLM-System arbeitet mit einer Effektivität

– dem 4,77-fachen des Otto-Dieselsystems im Stadtverkehr
– dem 4,55-fachen des Otto-Dieselsystems im Überlandverkehr
– dem 4,33-fachen des Otto-Dieselsystems im Autobahnverkehr.

Vergleich Quantität und Qualität der Energiewandlung

Ein 1200 kg-Auto im Stadtverkehr 100 km

Das System verlagert 2,8 KW extern > zu den Kraftwerken und Flüssig-Gas-Produzenten dezentraler Art.

Im KLM-System fordert 7,67 KW = 27612 kj

Im Vergleich der Verbrennungsmotor = 10,4 Liter = 93 KW Primärenergie und erzeugt dabei 74 KW Anergie dazu Treibhausgas 20 kg/CO₂ und 12 Nm³ Wassergas vergiftet.

Eine Verlagerung von 2,8 KW = 6,2 Liter Flüssiggas, diese von einem Windkraftwerk hergestellt, fordert an
Primärenergie= Exergie + Anergie
Strom 3,1 KW 2,8 KW + 0,30 KW

Zur Herstellung von 1 Liter flüssigem Arbeitsmittel Luft/N₂ benötigt die groß technische Anlage 0,5 KW für 1 Liter. PQ = V·be = 6,2×0,5 = 3,1 KW

Angeforderter Primärenergie extern für 6,2 Liter flüssige Luft/N₂ = 3,1 KW Verlagerung, das entspricht einem Primärenergiebedarf von 7 % des heutigen Anfallenden im Fahrzeugverkehr für die Produktion des flüssigen Gases.

Das KLM-System selbst fordert über die Expandereinheit 28.300 kj für die 100 km Stadtverkehr, das entspricht bei einer flammenlosen Oxydation von Biomasse
1,1 Liter Äthylalkohol
0,8 Liter Pflanzenöl, dabei fallen ca. 1,7 kg CO₂ regenerativ an und keine Schadstoffe bei einem Brennnutzungsgrad von 94 % = 60 Watt Anergie. 1200 kg Masse – Stadtverkehr 100 km

Der Primärenergiebedarf 93 KW + 79 KW/2 86 KW im Mittel für den heutigen Fahrzeugverkehr, dabei entstehen 68 KW Anergie = Vergeudung und 19 kg Treibhausgas plus 12 Nm³ Wassergas, mit der ganzen Summe der Schadstoffe und Abwärme verändert der Mensch das Klima.

Das KLM-System ruft nur 14,19 KW Primärenergie ab und es entstehen extern und intern 2,76 KW Anergie, dazu kommen keine Schadstoffe und nicht erneuerbare Gase.

Der gesamte Primärenergiebedarf ist nur 16,5 % des heutigen Bedarfs. Die Gesamte Quantität kann von allen regenerativen Energiequellen mit sehr hoher Qualität erzeugt werden.

Aus importierter Energie mit all den Risiken und Kosten für alle Völker wird über das KLM-System und seine Anwendung Nationale Energie.

Aus IV ist der Exergiegewinn von 374 kj/kg zu entnehmen. Das KLM-System kühlt mit dem kalten Gas den Stoffstrom. Im Kreislaufprozess arbeitet das kalte Gas als Recuperator (Wärmeaustauscher, Verdampfer und Mischwärmeüberträger). Die benötigte Kälteenergie wird über Q12 mit 534 kj/kg zugefahren und gewinnt dabei 374 kj/kg an Exergie. Die Anergie ist 160 kj/kg. Die Exergie des gekühlten Systems steigt bei T < Tb durch die Wärmeabgabe.

Diese effektive Arbeit wird um den Recuperationsfaktor aus der Massenrückgewinnung (Massenträgheitsmomente und ihre Wirkungen) eines verzögernden Autos multipliziert.

Der Recuperationsfaktor ist

Beispiel für Stadtverkehr: 1200 kg Masse hat das Auto, es ruft 12 KW Bewegungsenergie ab, dann ist der flüssige Luft-/Stickstoffbedarf:

Die mechanische thermische Recuperation ist die technische Volumenarbeit des isotherm arbeitenden Verdichters I und des isotrop arbeitenden Verdichters II. Die gesamte Volumenänderungsarbeit ist durch das
Δt = 1040 – 151 = 889 K
V = 2850 l/kg – 2250 l/kg = 600 l/kg (technische Arbeit)
gegeben und entspricht 23 % anfallende Volumenänderungsarbeit des KLM-Systems. Dieser geringe Wert lässt das System optimal in einem teilgeöffneten oder auch geschlossenen Kreislaufprozess arbeiten.

Die Volumenänderungsarbeit ist 4,77 mal effektiver als die des Otto-Motors und 4,55 mal effektiver als die des Diesel-Motors.

I.
In I wird die Qualität der Primärenergie für das KLM-System aufgezeigt. Über die regenerativen Energiequellen erzeigt man Strom, dieser wird dann mit sehr geringen Exergieverlusten in dezentralen Gasverflüssigungsanlagen zur Wandlung in den Kraftstoff Flüssiggas geschickt, dort gespeichert in Tanks und auf kürzester Distanz über Containertanks zu den Tankstellen befördert. Die flüssige Luft/Stickstoff verseucht nicht Luft, Wasser und die Erde (Boden), auch geht keine Explosionsgefahr von den inerten Gasen aus. Die Technik ist bekannt und die Logistik sehr ökonomisch. Zusätzlich können aus dem Energiespeicher fünf verschiedene Energien über das KLM-System erzeugt werden:

1. Strom
2. Wärme (Heizung)
3. Bewegung (Motor)
4. Kälte (Klimaanlagen)
5. Kraftstoff

Diese Energien können gleichzeitig aber auch ökonomisch geregelt, einzeln oder nach Bedarf z.B. Bewegung (Motor) mit Heizung oder Klimaanlage abgerufen werden. Dazu kann das System mit einem Wärmenutzungsgrad von 94 – 102 % Wärme erzeugen als Nebenprodukt der Stromerzeugung, der Bewegungsenergie und Klimatechnik. Bei der Verflüssigung der Gase fällt etwa 50 % Wärme an, das ist ein wirtschaftlicher Vorteil für die dezentralen Verflüssigungsanlagen, denn in den Ballungsgebieten wird diese Wärme über die Rohrleitungsnetze verkauft. Das KLM-System wird die gesamte Klimatechnik innovativ ändern, denn die heutige Klimatechnik ist umweltschädlich, verbraucht zu viel Primärenergie, ist technisch aufwendig und birgt Gefahren für die Gesundheit des arbeitenden Menschen in allen geschlossenen Räumen. Durch Mischkühlung erreicht das System sauberes effektives kaltes Gas, Luft/Stickstoff/Sauerstoff, kühlung erreicht das System sauberes effektives kaltes Gas, Luft/Stickstoff/Sauerstoff, geregelt über Biofilter, ständig erneuert, gesunde Atemluft, die keimfrei ist, denn das verflüssigte Gas ist absolut sauber, chemisch rein. Das KLM-System gibt nun geregelt O₂ N₂ Temperatur und Luftfeuchtigkeit ab. Auch wird das KLM-System die autarke Energieversorgung für Einfamilien- bis hin zu Hochhäusern, Fabriken, Behörden usw. gerade zu einen wirtschaftlichen Sinn geben. 5 Energien in einem Energiewandler, dazu flexibel und umweltfreundlich und aus unbegrenzten, nachwachsenden Rohstoffen und Energiequellen. Die Energieformen sind: Strom (1), Wärme (2), Kraftstoff (3), Kälte (4), Bewegungstechnik (5). Nun kann das KLM-System über die Drucklufttechnik zur Spitzenlast-, Notstromerzeugung ökologisch und ökonomisch eingesetzt werden. Das Verhältnis der spezifischen Leistungen von Motor und Verdichter/Recuperator hat einen Wirkungsgrad
Alle regenerativen Energiewandler haben einen großen Nachteil, dass die Energiewandlung hohen Schwankungen aus natürlichen Gegebenheiten ausgesetzt ist. So müssen im Hintergrund der Windkraftwerke die fossilen Kraftwerke zu 80 % Kraftwerksenergie als Regelungsreserven fahren, wird diese Regelungsenergie nicht genutzt, so verpufft diese Energie mit all den Treibhausgasen, die eigentlich eingespart werden sollten.
Mit dem KLM-System können nun die Windkraftwerke, Sonnenkraftwerke usw. über den Druckluftspeicher oder die Verflüssigungsanlage unabhängig arbeiten, denn sie fahren in den Speicher, danach erzeugt das Speichermedium über das KLM-System Kraftstoff oder Strom unter konstanten Betriebsbedingungen. Windkraftwerke können auch direkt über die Verdichtung sehr ökonomisch flüssigen Stickstoff, flüssige Luft, flüssiges Kohlendioxyd, flüssiges Argon, flüssigen Sauerstoff und flüssiges Neon, Helium herstellen und speichern diese Gase in Hochdruckspeicher oder im flüssigen Aggregat-Zustand in entsprechenden Tanks. Dieses Unternehmen kann seine qualitativen Produkte jederzeit, ohne von den Naturkräften direkt abhängig zu sein, am Markt über die Logistik anbieten.
Der spezifische Leistungswirkungsgrad ist = 93 %.
Die Anwendung des KLM-Systems erlöst die Menschheit aus dem Würgegriff der Erdölreserven, des weiteren keine Treibhausgase, kein Ozonloch, keine Vergiftung unserer Atemluft, keine Verseuchung von Wasser und Erde, keine Verschwendung unserer Rohstoffreserven wie Erdöl, Erdgas, Platin, Rhodium, Gold.
Das System und seine Technik ist von höchstem Nutzen für Mensch, Tier und Natur. Es ist der höchste Stand der Technik.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer mit Druckgas als Energieträger angetriebenen stationären oder ortsunabhängigen Kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieträger vor der Zuführung in die Kraftmaschine im flüssigen Zustand gespeichert wird, aus dem Speicher geregelt in einen Kreislaufprozess gefahren wird. Der Energieträger wird im Kreislaufprozess in das Arbeitsmittel Druckgas zurückgeführt und der Kraftmaschine geregelt zugeführt. Die für den Antrieb notwendige Menge des gespeicherten Energieträgers reduziert sich durch den Kreislaufprozess auf 12 % bis 16 % des Bedarfes nach dem heutigen Stand der Technik. Die erforderliche Volumenänderungsarbeit der Verdichter ist nur 23 % der Expansionsarbeit der Kraftmaschine. Der effektive Wirkungsgrad der Kraftmaschine im Kreislaufprozess ist 86 %. Der praktische Wirkungsgrad erhöht sich durch die Recuperation der Massenkräfte einer bewegten verzögerten Masse auf 122 %. Der effektive Nutzungsgrad der Primärenergie ist 6,77-fach optimaler als der einer Otto-Verbrennungsmaschine und 5,55-fach der eines Dieselmotors. Das KLM-System nutzt nach der Thermodynamik die Kompressions- und Expansionsströmung im stationären Fließprozess über die Strömungsmechanik. Die kinetische Energie des Arbeitsmediums wird optimal in Arbeit ungewandelt, im Kreislaufprozess auf der Recuperationsseite die Düsen zur Kühlung und vor der Kraftmaschine zur Druck- und Temperaturerhöhung des Arbeitsmittels. Die kinetische Energie erhöht in dem Kreislaufprozess das Arbeitsvermögen um 45 % der angebotenen Arbeitsenergie. Die Strömungsmechanik vom Arbeitskolben (29) und Arbeitszylinder (27) sind durch eine kugelförmige Ausbildung und der senkrechten Teilung des Kreiskolbens (29, 30) gekennzeichnet. Über die Gegenstrom-Impuls-Injektion (26) erhöht die kinetische Energie die potentielle Druckenergie mal 1,3² und durch die Teilung bieten die Kolben eine vergrößerte Arbeitsfläche von Ak = 2 × 15 = 3-fachen der Planarbeitsfläche an, dadurch verringert sich der Volumenstrom des Arbeitsmittels um 80 % gegenüber dem von Volumenströmungsmaschinen, wie Turbinen und Kreiskolbenmaschinen (Flügelzellen, Zahnrad- und Lamellenmotoren). Das KLM-System hat einen Volumenstrom des Arbeitsmittels Luft/Stickstoff von 4800 Liter pro 1 KW/h bei Nennlast, das entspricht 80 Liter/min. bei 1 KW Leistung, anteilig ist das Flüssiggas 0,8 Liter/min. bei 1 KW Leistung. Ein Druckluftlamellenmotor hat bei Nennlast einen Verbrauch von 1500 Liter/min. bei 1 KW Leistung. Mit der Recuperation der Massenkräfte im Stadtverkehr eines mobilen Fahrzeuges M = 1200 kg. 50 Liter/min. bei 1 KW Leistung. Der Flüssiggasverbrauch ist 0,5 Liter/h bei 1 KW Leistung.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet wie in II und III schematisch gezeichnet. Den Kreislaufprozess nenne ich KLM-System: Kaltluftmotor-System. Vom Tank (1) geht das flüssige Arbeitsmittel geregelt (2) in den Verdampfer (3), der in der Expansionseinheit (4) eingeschlossen ist und hier die Wärme Q des Stoffstroms absenkt. Das nun verdampfte Gas unter 24 bar Arbeitsdruck wird nun geregelt (5) über die Entspannungsdüse (6) auf 10 bar in die Mischkühlung der Expansionseinheit (4) gefahren. Hierbei kühlt der Stoffstrom auf 210 K ab. Gleichzeitig erhöht die Entspannung die Exergie des Arbeitsmediums 19 kj/kg Stoffstrom. Mit der Regelstrecke (7) und der Regelstrecke (8) werden der Druck im Tank (1) und der Expansionseinheit 4 über die Expansionsdüse (9) geregelt, dabei wird Kälte von 160 kj/kg erzeugt. Das ist ein zusätzlicher Exergiegewinn von 27 kj/kg Stoffstrom für das System. Über die Leitung (10) saugt der Recuperator (11) einen Stoffstrom von 210 K und 10 bar an und verdichtet diesen auf 36 – 46 bar geregelt über die Regelstrecken (12) in den Regenerator (15), danach in den Wärmetauscher (16) der Expandereinheit (17). Über die Rohrleitung (18) und der Regeleinheit (12) fährt das Arbeitsmedium über die Diffusorströmung (19) und Druckverteiler (20) in die Expandereinheit (17). Hier fällt ein Arbeitsdruck durch Verdichtungsstoß und Wärmezufuhr von bis zu 55 bar an, dazu erreicht das Arbeitsmittel 547 K. Die Brennstoffeinheit (21) erhöht die kinetische Energie über die Expandereinheit (17) sowie gleicht den Druckenergieverlust von dem Diffuser (19) aus, die Arbeitsmitteltemperatur steigt auf jetzt 857 K. Q 43 ist 215 kj/kg. Das Arbeitsmedium wird in der Regeleinheit (22) auf einen konstanten Arbeitsdruck geregelt gefahren. In der Einheit (23) wird das Volumen geregelt bestimmt und in der Impulseinheit (24) wird die Zeit des Impulses nach abgerufenem Leistungsbedarf gesteuert. Der Stoffstrom wird über den Verteiler (25) in die Diffusoreinheiten (zwei – zwölft Einheiten) (26) über den kugelförmigen Druckverteiler (27), der fest mit dem Motorzylinder verbunden ist, als Impulsgegenstrom – Energie gefahren. Dabei entsteht ein Verdichtungsstoß, dem 1,3²-fachen der kinetischen Energie (Strömungsenergie). Der Druck erhöht sich in Sekundenbruchteilen auf 88 bar, die Temperatur auf 1040 K. Der Kreiskolbenmotor (34) des KLM-Systems bietet ein Expansionsvolumen vom 1 bis 90-fachen des Eingangsvolumens an, damit nutzt das System im besten Maße die Expansionsarbeit eines vorgespannten Gases. In diesem Fall entspannt das Arbeitsmedium von 88 bar auf 0,97 bar. Die Temperatur fällt von 1040 K auf 289 K. Anschließend schieben die Kolben (29, 30) das Gas über die Düse (36) in die Saugseite des Recuperators (37). Das Arbeitsmittel hat jetzt auf der Saugseite 2,5 bar und 240 K. Alles über 2,5 bar geht über die Abgas- und Schalldämpfereinheit (35) ins Freie, das ist 1/6 bis 1/10 des Arbeitsstroms mit einer Temperatur von ca. 280 K, also ohne Anergie und Schadstoffe. Der Recuperator (37) ist ein Rotationskolbenverdichter, der mit hoher Effektivität isotherm das Arbeitsgas von 2,5 bar auf 12 bar verdichtet. Über die Düse (39) strömt das Arbeitsmittel mit 240 K und 9 bar in die Expansionseinheit (4). Der Recuperator wird im Prozess vom Regelkreis (38) gekühlt, die Leitung führt dann die Wärme zur Brenneinheit (21) und wärmt diese vor. Der Recuperator (37) sitzt auf der Motorwelle (31, 32) und arbeitet mit diesem im gleichen Takt. Der Recuperator (11) wird aus dem mechanisch kinetischen Kraftteil (60, 61) über Riementrieb unter Ausnutzung der Massenträgheitsmomente und seine Wirkungen angetrieben.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet wie in II und III schematisch gezeichnet. Der Speicher (14) ist der Energiespeicher der mechanischen und thermischen kinetischen Recuperationen des Arbeitsmediums in Druckgas. Der Recuperator (11) fährt und verdrängt das Arbeitsmedium über die Regeleinheit (13), den Überschuss oder Recuperationsanteil in den Druckgasspeicherkessel (14). Auch die Expandereinheit (17) verdrängt den Überdruck von 55 bar über die Regeleinheit (46) in denselben Speicher. Bei einer Talfahrt eines Autos oder Verzögerung durch Schubbetrieb wird die zurückgewonnene Energie als Arbeitsvermögen des Gases im Speicher (14) gefahren. So entsteht keine Anergie. Dabei fallen keine Energiekosten an und auch die Umwelt wird nicht belastet. Bei sehr langen Talfahrten, wenn die Einheit (4) leergefahren ist, öffnet sich die Einheit (68) und der Recuperator (11) saugt Luft aus der Atmosphäre und speichert im Druckkessel (14) das Arbeitsmedium als Arbeitsvermögen. Die Einheit (69) befreit das Arbeitsmittel von Wasser und Schadstoffen. Aus dem Speicher (14) fährt das System geregelt laufend über die Regeleinheit (45) das Arbeitsmittel in die Expansionseinheit (4), dabei gewinnt das System über die Expansionsdüse (45) 130 kj/kg Stoffstrom an Kälte. Das ist eine Exergieerhöhung von 97 kj/kg.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet wie in II und III schematisch gezeichnet. das KLM-System setzt nicht nur indirekt, sondern auch direkt die regenerativen Energiequellen ein. Eine Photovoltaikanlage montiert auf das Dach, die Haube im Einklang vom Dessin (Form) des Autos oder Hauses ergibt eine nutzbare Energiewandlung. Der Wechselrichter (55) wird gespeist aus einer der vielen regenerativen Quellen. In der Batterie (56) wird die Energie chemisch gespeichert und von dort über den Wechselrichter (57) geregelt der Motor (58) mit Strom von 220 Volt gespeist. Der Motor (58) treibt den Verdichter (47) an. Über die mechanische Kupplung (59) kann der Motor (58) auch den Verdichter (11) antreiben. Die Kupplung (60) kann eine Verbindung bis zum Motor (58) über (59) schließen, z.B. bei langer Talfahrt eines Autos. Dann wird das ganze System über den Schubbetrieb versorgt und gewinnt Exergie aus den Massenkräften, bevor diese zur Anergie werden und das ohne Kosten und ohne die Umwelt zu belasten. Über die Leitung (46) saugt der Verdichter (47) das Arbeitsmittel von 36 bar und verdichtet es auf 80 bar und drückt dann das Arbeitsmedium über die Regelstrecke (48) in den Wärmetauscher (49). Der Verdichter (47) wird durch die Atmosphäre vorgekühlt, trotzdem erreicht das Arbeitsmittel 340 K. Mit dem Kühlwasser aus der Einheit (41) wird das Arbeitsmedium vorgekühlt und eine Wärme von 85 kj/kg recupiert. Das vorgekühlte Arbeitsmedium wird durch den Gegenströmer (50) gefahren, dabei vom Rücklauf (52) der Gasverflüssigung auf 110 K abgekühlt. Das auf 110 K abgekühlte Arbeitsmedium wird in der Expansionseinheit (51) zum Teil verflüssigt und in dem Tank (1) gespeichert. Der Überschuss an kaltem Arbeitsmittel wird über die Rücklaufleitung (53) und der Regelstrecke (8) in die Expansionseinheit (9) und (5) geregelt gefahren. Dieser Kreislauf gewinnt 97 kj/kg Stoffstrom an Exergie. Als Alternative für Energiespeicherung ohne die Kosten und die Masse der Apparate (49 bis 53) bleibt die Rückführung über die Regelstrecke (55), denn über (45) gibt es einen erheblichen schnellen Exergiegewinn.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet wie in II und III schematisch gezeichnet. Der mechanische Antriebsteil (61) besteht aus dem Freilauf (62), der den Motor (34) vom Getriebe und der Schwungscheibe (63) bei Schubbetrieb trennt. Die Schwungscheibe (63) sorgt für gleichmäßigen Rundlauf und dynamischen Antrieb. Die Einheit (63) ist direkt verbunden über einen Freilauf mit der mechanischen Recuperationseinheit (65), diese besteht aus einer Kupplung (64) mit Getriebe und einer oder mehreren Spiralfedern. Diese Spiralfeder speichert potentielle Energie zu 99 % und wandelt über das Getriebe (66) die Energie in Drehbewegung, also in Fortbewegung um. Ein Wechselgetriebe (67) sorgt für Vorlauf oder Rücklauf. Die me chanische Recuperation ist von hoher Qualität für die Energiewandlung und bringt einen Exergiegewinn für ein mobiles Fahrzeug 60 % im Stadtverkehr 40 % im Überlandverkehr 25 % im Autobahnverkehr In Berg- und Talfahrt ist der Exergiegewinn 95 %. Dieser Exergiegewinn erfolgt ohne Kosten und ohne die Umwelt zu belasten. Eine Mechanische Überlastung wird über die Einheit (64) vermieden. Bei Dauerlast über die Speicherkapazität wird über die Einheit (60) der thermische Recuperationskreislauf in Betrieb gesetzt, denn auch dieser hat einen hohen spezifischen Leistungsrückgewinn von 92 % in der Recuperation bei sofortiger Nutzung.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5. Das KLM-System arbeitet mit den umweltfreundlichen Arbeitsmitteln Luft und Stickstoff in einem teilgeschlossenen Kreislaufprozess. Wird der Motor (34) über die Einheit (35) geschlossen und die Expansionseinheit (4) von Mischkühlung auf zwei getrennte Systeme gefahren, so kann jetzt ein Arbeitsmittel in einen geschlossenen Kreislaufprozess gefahren werden. Als Arbeitsgas bieten sich an das Helium, das Kohlendioxyd, Wasser, Ammoniak, Alkohole und organische Kältemittel. Der Kältekreislaufprozess ist mit den Arbeitsgasen Luft und Stickstoff als offener Prozess zu fahren. Das Arbeitsmittel fährt dann über die Einheit (44) oder (41) in die Atmosphäre. Auch der Kältekreislaufprozess kann geschlossen als Kältemaschinenprozess V und FA gefahren werden. Es werden natürliche Kältemittel wie Ammoniak oder Alkohole und umweltfreundliche organische Kältemittel R 134 a, R 407 c und Kohlendioxyd. In A wirkt der Regenerator (15) als Kondensator und die Expandereinheit (4) als Verdampfer. Ein Gasverdichter hält den Kreislauf über den Motor (58) aufrecht. In V führt die Expandereinheit (17) Wärme zu, die über den Regenerator (15) mit genutzt wird, in der Expansionseinheit (4) wird der Rücklauf vom KLM-System Arbeitsmittel gekühlt, die Exergie erhöht, in einem weiteren Kondensator wird das Kältemittel vollständig kondensiert, eine Pumpe befördert das flüssige Arbeitsmittel zurück in die Expandereinheit.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet wie in II und III gezeichnet der Regelkreis B. Über diesen Regelkreis kann das System autonom über die Photovoltaik flüssige Luft oder flüssigen Stickstoff herstellen. Natürlich kann auch aus Nachtstrom oder einer Brennstoffzelle flüssiges Gas hergestellt werden, z.B. wenn ein Auto in der Garage abgestellt ist. Dieser Zusatz Regelkreis B ist aber auch ein Speicher des Arbeitsvermögens (Exergie) bei einer Talfahrt eines Autos. Im Schubbetrieb erzeugt das System über die Einheit B flüssiges Gas, Druckgas speichert es im flüssigen Gastank. Wenn ein Auto bergauf fährt und dabei 3 KW Leistung aufgenommen hat, gewinnt das System über die Recuperation und die Einheit B 2,1 KW als Arbeitsvermögen bei der Talfahrt zurück. Damit fährt das Auto bei gleichmäßiger Bewegung 60/70 km/h 21 km Strecke. Hat das Auto eine 1 KW Photovoltaik-Anlage, so speichert das System 8 Liter flüssige Luft bei einer Sonneneinstrahlung von 10 Stunden, damit ergibt sich eine zusätzliche Fahrleistung von 110 km für 1 Tag. Rechnet man nach den statistischen Einstrahlungszeiten für Mittel-Europa, so ergibt sich eine zusätzliche Jahresfahrleistung für ein 1200 kg Auto von 5526 km, für Süd-Europa von 9730 km ohne Rohstoffe abzurufen, ohne die Umwelt zu belasten, das dazu noch im Stadtverkehr. Das System ruft nur noch Biomasse über die Expandereinheit von 0,8 bis 1,5 Liter pro 100 km ab.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet wie in II und III gezeichnet. Über die Diffuserdüsen (26) und den kugelförmigen Druckverteiler (27) erhält das kompremible Arbeitsmedium einen hohen Verdichtungsstoß. Druck und Temperatur steigen. Es ist nach der Strömungslehre ein physikalischer Vorgang, den die Einheiten (23 und 24) kontrolliert. Dieser Verdichtungsstoß ist potentielle Druckenergie, die von den Kolben (29,30) aufgefangen und über einen langen Hebelarm auf die Motorwellen (31, 32) ohne Todpunkt übertragen werden, denn der Motor hat eine rechts- und eine linksdrehende Welle, die oszillierend arbeiten. So sind auch die Kolben mittig, senkrecht geteilt und bieten zwei Arbeitsflächen an, dazu je eine Expansions- und eine Verschiebefläche. Durch die Halbkugelfläche vergrößert sich die Arbeitsfläche um 1,5 mal die angebotenen rechteckigen Planfläche des Raumes, so dass nicht nur eine verdoppelte Arbeitsfläche zur Verfügung steht, sondern diese noch beidseitig um 1,5 mal vergrößert wird. Ein Motor kann eine beliebige Anzahl an Kolbenpaaren haben. Hat der Motor zwei Kolbenpaare (29, 30) je einer rechteckigen Fläche A, so bieten sich (2 × 2) × 1,5 Arbeitsfläche an auf der Expansionsseite. Das ist eine hohe Energienutzung und verringert den Volumenstrom des Arbeitsmediums um 80 %. F = AK·2×2×1,5·p p = 88 bar AK 5 cm2 F = 5·2·2×1,5×5 bar F = 26400 N Fimpuls = F·ti t = 0,1 Sekunde Fi = 2640 Ns Motordurchmesser 20 cm ist das Drehmoment ab erster Umdrehung Mmax Mmax = 528 Nm Dazu bietet die Expansionskammer ein Expansionsvolumen von bis zum 90-fachen des Eingangsimpulsvolumens an. Ein Anschlag mit mehreren Dauer-Magneten (33) hält die Kolbenpaare (29) immer wieder nach dem Arbeitstakt am selben Punkt bis zum Lavaldruck des Diffusors (26) fest zusammen. Kommt der Verdichtungsstoß, so baut sich eine kinetische und potentielle Druckkraft auf, über dem Lavaldruck fliegen die Kolben in einer Kreisbahn auseinander. Die Magneten (33) ziehen die Kolben beim Verschiebungstakt wieder zusammen und die Haltearbeit wird zurückgewonnen. Als Alternative kann das KLM-System bereits entwickelte Kreiskolbenmotore so auch Flügelzellenmotore fahren. Hier bieten sich besonders Kolbenmotore und Verdichter an. Auch Hubkolbenmotore, wenn diese das KLM-System haben, eignen sich. Der Wirkungsgrad fällt dann um 20 bis 30 %.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet wie in IV gezeichnet. Das KLM-System ist flexibel und eine hohe Energieeffizienz. Die Wirkungsgrade des teilgeschlossenen Kreislaufprozesses mit dem Arbeitsmedium Luft/Stickstoff sind IV.

Der effektive Wirkungsgrad des KLM-Systems ist gleich dem theoretischen Wirkungsgrad nach Carnot. Der praktische Wirkungsgrad des KLM-Systems wird durch die Rückgewinnung der Massenkräfte bei der Verzögerung durch den Schubbetrieb um den Recuperatorfaktor erhöht. Der Recuperatorfaktor ist für den Stadtverkehr 1,6 den Überlandverkehr 1,4 den Autobahnverkehr 1,25

Die Verdichterarbeit der Recuperatoren 11 und 37 ist 23 % der Volumenänderungsarbeit plus der mechanischen Reibungsarbeit.
Damit ergibt sich ein praktischer Wirkungsgrad für den Stadtverkehr

Der praktische Nutzungsgrad des KLM-Systems ist
6,77 mal besser in der Ausnutzung der Primärenergie als der Otto-Motor und 5,55 mal besser als der Dieselmotor. Der mittlere Primärenergie-Wirkungsgrad von der Quelle/Fördennrelle zum Autorad ist 12,6 % für den Verbrennungsmotor und 83,5 % für das KLM-System. Es gibt kein Energiewandel-System, das diesen effizienten Nutzen der wertvollen Primärenergie hat. Dazu nach regenerativ und umweltfreundlich.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet wie in II, III und V gezeichnet. Die Expandereinheit (17) wird über die Brennstoffeinheit (21) mit Wärmeenergie versorgt. Die Oxydation von der Biomasse (Alkohole und Pflanzenöle) erfolgt nach modernster Brennwert- und Brennstofftechnik geregelt und kontrolliert ohne Schadstoffe, regenerativ. Zusätzlich wird die Verbrennung effektiver mit angereichertem vorgewärmten sauerstoffreichen Arbeitsmitteln über den Regelkreis (40) versorgt. Der Recuperator (15) wärmt das Arbeitsmedium vor und kühlt die Abgase auf 290 K ab. Über die Regelstrecke (42) wird die Einheit (41) mit Wärmeenergie versorgt und somit können Fahrgastraum oder ganze Häuser geheizt werden. Gleichzeitig kann die Einheit (17) auch zur Kälteerzeugung wie nach V eingesetzt werden. In der Einheit (17) wird das Arbeitsmittel bis zum 4-fachen seines Eintrittsvolumens gestreckt. Über die Regelstrecke (42) wird der gekühlte Energiestrom zur Einheit (4) zurückgefahren. Ein großer Vorteil ist, dass die Heizleistung bereits vor der Abfahrt geregelt ca. 10 Minuten, ohne dass der Antriebsmotor laufen muss, abgerufen werden kann. Die Heizleistung ist bei einer Nennleistung des Antriebsmotors/der Kraftmaschine von 15 KW, 480 kj/kg pro kg Stoffstrom.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet wie in II und III gezeichnet. Aus der Expansionseinheit (4) versorgt der Regelkreis (43) über das Expansionsventil EV die Klimaeinheit (44) mit kaltem Arbeitsmittel, diese gibt nun über die Regeleinheit (45) kaltes Gas in den Fahrgastraum, Mischraum oder andere Räumlichkeiten ab. Durch die Strömungsgesetze ergibt sich ein Kältegewinn ohne technische Arbeit abzurufen. Durch die Expansion von 10 – 1,1 bar ergibt sich eine Kälteleistung von 150 kj/kg Stoffstrom. Ein Arbeitsmittelstrom von 6,25 kg = 8 m³/h klimatisiert einen Fahrgastraum eines Mittelklasseautos bei einem + von 24°C, ohne dass die technische Arbeit einer Klimaanlage anfällt. Das trifft natürlich auf alle anderen Räumlichkeiten auch zu. Der Anteil der flüssigen Luft ist 1 kg Masse. Ein sehr großer Vorteil ist, dass die Klimatisierung des Fahrgastraumes geregelt in einem Zeitraum von 10 Minuten vor der Abfahrt bereits beginnt, ohne dass der Antriebsmotor laufen muss. Die Gesamtkälteleistung des KLM-Systems ist bei einer Nennleistung des Antriebes von 15 KW, 419 kj/kg Stoffstrom.