Deel 4.

Moderne stoomtechniek

De Zoelly en Parsons stoomturbines worden nu nog steeds gebruikt in kerncentrales. Met de warmte die bij de kernsplitsing van uranium vrijkomt wordt water tot stoom verhit waarna die door een turbine gaat. Maar dat is niet de enige hedendaagse toepassing van stoom. Met het steeds dichterbij komen van de laatste voorraden fossiele brandstoffen, wordt er gezocht om deze efficiënter te gebruiken, wat dan ook weer zijn goede gevolgen zal hebben voor de opwarming van de aarde en het broeikaseffect. Daarom zijn er hierover diverse projecten bezig. Vooral de stoomauto krijgt heel wat aandacht.

De stoomauto

De stoomauto wordt steeds realistischer. Om een inzicht te krijgen in de vele modellen van stoomauto’s ga ik hun evolutie bespreken.

In de 19^de eeuw zijn er wel wat proeven met door stoom aangedreven auto’s gedaan, maar er was, buiten dat ze niet werkten, niet zoveel bijzonders aan.

Begin 20^ste eeuw

Er bestaan wel stoomauto’s, maar ondanks hun lichte carrosserie wogen ze door de zware stoomketel te veel om goed te kunnen rijden. Maar een aantal kon wel snel rijden: zo reed Fred Mariott (1872-1956) in 1906 met de Stanley Steamer (alle Stanley stoomauto’s werden door de fabrikant Stanley Steamers genoemd) een topsnelheid van 205,5km/uur. Het zou pas tot in 2009 duren voordat een moderne stoomauto dit record zou verbreken. De stoomauto's hadden nog een voordeel: omdat de cilinder van stoomauto's meestal direct op de as zaten, moesten er geen koppeling en versnellingsbak zijn. Een zuigerstoommachine kan immers op verscheidene snelheden werken, wat van de brandstofmotoren indertijd niet gezegd kon worden. Maar omdat rond 1920 de benzine auto’s veel goedkoper (zo’n 8 keer!) en makkelijker te bedienen waren dan de stoomauto’s, stierven de stoomauto’s een stille dood…

In de jaren ‘70 met de oliecrisis

Met de hoge brandstofprijzen begint het idee van de stoomauto terug in het zicht te komen: onder leiding van Dr. Ove Platell experimenteerde SAAB met een prototype van een stoomauto. Vooral de ketel kreeg aandacht: 28 elektronisch gestuurde buisjes in parallel zetten samen warmte om in zo’n 120 kW stoom. Per uur verbruikte de machine ongeveer 60 liter water, dat dan meer dan 1700 keer uitzette. Maar het wordt pas echt speciaal als je weet dat de binnendiameter van de buisjes slechts 1mm was en dat het 13 kilo zware geheel slechts de grootte van een autoaccu had!

Om na het starten van ketel direct te kunnen wegrijden, waren er luchtdruktanks in de auto aangebracht. Zolang de ketel nog niet helemaal opgewarmd was en dus ook nog niet genoeg stoom produceerde, konden de cilinders op luchtdruk werken.

De Brit Peter Pellandine had in de jaren '70 een fabriekje waar kleine, lichte sportwagentjes met een 1000 cc motor geproduceerd werden. Die autootjes hadden door het glasvezelchassis een gewicht van slechts 480 kg en trokken daardoor op van 0 tot 100 km/u in nog geen 5 seconden. In 1974 ontwierp hij een lichte stoomauto. Als basis voor zijn stoomauto nam hij hetzelfde chassis als voor de brandstofautootjes. Voor de aandrijving gebruikte hij een dubbelwerkende compoundstoommachine, die een vermogen van 40 pk leverde.

In 1977 deed hij een tweede poging met een driecilinder versie. Deze had een stalen chassis en een kevlar romp, en net als het eerder geproduceerde brandstofmodel een gewicht van ongeveer 480kg. Wat aan de specificaties van de wagen vooral opviel was het grote koppel bij stilstand. Dit betekent dat de auto snel snelheid kon maken. Zo ging die stoomauto binnen de 8 seconden van 0 tot 100km/u.

Hij heeft ondertussen nog enkele andere modellen ontworpen, maar het is nooit een echt groot succes geworden.

Pelland steamcar.

Waarom stoom?

Maar waarom het zou het nou eigenlijk zuiniger zijn om op stoom in plaats van diesel of benzine te rijden? Dit is omdat de verbranding in een verbrandingsmotor niet zo efficiënt is. Het is immers de vorming van CO2 die de motor laat draaien, en niet de vrijkomende warmte. Dit is omdat de brandstof een verbinding met zuurstof vormt waardoor deze naar gasvormige toestand gaat. Door dat het een gas wordt, wordt het kg/m³ lager en het volume/kg dus groter. De warmte die meer dan 70% van de vrijkomende energie uitmaakt, is dus voor niets nodig en verspilling. Bij een stoomketel wordt de warmte van de verbranding en niet de volumevergroting gebruikt, waardoor deze veel rendabeler is.

In 1996

Aan de Ezee ontwikkeld door Enginion is er eigenlijk niets echt nieuws, maar de combinatie van één bekend één minder bekend ding geeft geen slecht resultaat.

Om de stoomkracht in beweging om te zetten, is er een dubbele wankelmotor. Normaal werkt de wankelmotor op benzine, maar hij doet het ook op stoom. Bovenaan wordt er door twee buizen (6) stoom toegevoerd, die dan de driehoekige zuiger (5) opzij duwt. Zo gaat de as ronddraaien. Om een optimaal laag stoomverbruik te garanderen is de stoomtoevoer elektronisch gestuurd.

Om de stoom te maken wordt er een "Caloric Porous Structure Cell" of kortweg "CPS Cell", gebruikt. Hoewel die de dienst van ketel vervult, lijkt deze daar noch vanbinnen noch vanbuiten op. In een sponsachtige ring (11) reageert de brandstof met zuurstof. Doordat er geen vlam is wordt er minder roet uitgestoten. Maar er wordt nog altijd CO2 geproduceerd, maar dat is niet giftig om in te ademen. De vrijgekomen warmte verwarmt dan een reeks dunne buisjes (13) waar de stoom in gevormd wordt.

In 1996 vonden ze bij Enginion dat de markt nog niet klaar was voor de stoomauto, en richten hun onderzoek op stationaire machines voor de verwarming van huizen, als elektriciteitsgenerator, ...

De Ezee.         1.: Luchtinlaat. 2.: Uitlaat.

In 2007

Met zo'n CPS Cell wordt er geen gebruik gemaakt van de bij de verbranding ontstane druk van de CO2 zoals bij een verbrandingsmotor. Een combinatie van de twee is misschien wel de beste oplossing. Zo ontwikkelde BMW de zogenaamde "Turbosteamer". Met de warmte van de uitlaatgassen wordt er stoom gemaakt. De hete uitlaatgassen worden eerst door een gesloten bak geleid vooraleer deze de auto verlaten. Door die bak lopen waterbuizen. Om zo veel mogelijk warmte uit de uitlaatgassen te onttrekken, zijn er in die bak twee watercircuits. Het eerste circuit, het hoogtemperatuurcircuit, drijft een kleine stoommotor aan die direct aan de as van de brandstofmotor gekoppeld is. Het tweede circuit, het laagtemperatuurcircuit, drijft opnieuw een tweede stoommotor aan, die direct op de eerste gekoppeld is. Met dat systeem kan het verbruik tot 15% verlaagd worden. Bovendien levert de stoommotor een vermogen van 14 pk extra.

Maarniet alleen in auto's zijn er ontwikkelingen. Ook in de luchtvaart werden er nog niet zo lang geleden enkele ontdekkingen gedaan.

Zo wil de Russische raketgeleerde Vladimir Balepin water in straalmotoren van vliegtuigen inspuiten. Door de warmte van de uitlaatgassen wordt het water stoom en zorgt dit voor extra stuwkracht, en wordt de motor meer gekoeld zodat er vanwege de lagere temperatuur van de onderdelen niet zo'n dure materialen en brandstoffen gebruikt hoeven te worden.