Im Gespräch mit verschiedenen Ing. kristallisieren sich die Komination verschiedener Technologien als Optimum zum Einsatz im Generator heraus:
Multifuel-Wankelmotor (extrem hohe Drehzahl möglich, höhere Drehzahl → laufruhiger, hat eine hohe Abwärme, ist außerdem recht leise)
Abwärme wird mittels thermoelektrischer Generatoren in elektrische Energie gewandelt
als Generator könnte ein Brushless Motor zum Einsatz kommen. Hier zählt vor allem, dass er schnell gedreht wird, ein Wankelmotor dreht extrem schnell und laufruhig - passt also optimal
Außerdem braucht es für verschiedene Kraftstoffe wie BioDiesel eine Vorwärmpumpe. Die Abwärme des Motors kann dies thermisch erwirken, andernfalls muss vor dem ersten Motorstart eine Vorwärmung des Kraftstoffs stattfinden
Ein paar erste Anmerkungen, um MEGA effizient zu machen:
Angestrebt werden sollte in jedem Fall eine niedrige Drehzahl, nicht eine Hohe. Je weniger Bewegung, desto weniger Verschleiß und desto weniger Lastwechsel, bessere Verbrennung, höhere Füllrate usw usf. Effiziente Motoren laufen langsam, Generatoren generell sehr langsam.
Höhere Drehzahl ist nicht generell laufruhiger, sondern eine bessere Wuchtgüte oder weg von den Resonanzen zu sein.
Eine Drehzahlerhöhung/Temperaturerhöhung und damit höheres Td (Temperaturdelta für die TEG Elemente) bringt eine deutlich schlechtere Energiebilanz als eine niedrigere Drehzahl/Temperatur und ein kleineres Td: Die Umwandlungsverluste von einem TEG sind deutlich schlechter als die von Motor+elektromechanischem Generator.
Der Brushlessmotor sollte nicht schnell drehen sondern optimal ausgewählt bzw gewickelt werden: so wenig cogging wie möglich (kleines Rastmoment), ein KV-Parameter (Drehzahl/Volt) der dem ICE (Internal Combustion Engine) angepasst ist, und zwar bei Nennlast(!)spannung so, dass der ICE Wirkungsgrad optimal ist (Leistungsanpassung).
Thermische Maxima müssen beachtet werden auf beiden Seiten (Demagnetisierung, Curietemparatur, Kupferlack), ein BLDC aus dem RC Bereich braucht nachgerüstete Aktivkühlung schon bei unter 25% Last.
Effizient ist ein aufgeladener Motor, bei Diesel noch mehr. Bei kleiner größe aber nicht wirtschaftlich.
Ein BLDC Stator kann umgewickelt werden und somit an die Drehzahl angepasst werden (KV-Parameter). Das ist in jedem Fall effizienter als generell den ICM höher zu drehen. Falls kein transmissionless drivetrain und nicht umgewickelt werden soll, dann Poly-V Riemen: höchsteffiziente Übersetzung und DIY mit konventioneller Drehbank zu fertigen.
Ist eigentlich trivial: Am effizientesten läuft ein Motor bei dem Punkt des niedrigstens spezifischen Verbrauchs (g/kWh). Meist ist das das höchste Drehmoment bei Vollast.
Da ein paar Anmerkungen zu: Benzin hat eine geringere Dichte als Diesel.
Der Motor hat zwar die höchste Effizienz im Bereich der maximalen Füllung und des höchsten Mitteldrucks sowie des höchsten Drehmoments, aber nur wenn bei einem Ottomotor die Drosselklappe ganz geöffnet ist, also unter Volllast. Also muss man den Hahn voll aufreissen und großes Drehmoment anlegen in Form von einer Last
Ein Muscheldiagramm hilft bei der Bestimmung.
Der spezifische Verbrauch ist aber schnell höher, wenn keine Leistungsanpassung stattfindet, also der Generator keine optimale Last erzeugt. In der Praxis müsste man für den niedrigsten Verbrauch also große Akkus aufladen mit dem besten spezifischen Verbrauch und die elektrische Energie dann aus den Akkus zehren (denn hier ist der Wirkungsgrad sehr gut, je nach Innenwiderstand der Akkus), und dann wieder die Akkus in einem Schwung aufladen mit Vollast.
Konkret wäre das eine Konstantleistungsladung vom Ladegerät, als Näherung hinreichend eine Konstantstromquelle.
