nieuws

Cyclone luidt nieuw stoomtijdperk in?

Techniek

Het is weer zo ver, de vertrouwde automotor kan op de schroothoop. We gaan het tweede stoomtijdperk in, volgens Cyclone Power Technologies. Een allesbrander met schone uitwendige verbranding, geen apart koel- of smeercircuit, maximaal koppel bij aanzetten vanaf stilstand. Ideaal, zou je zeggen…

Cyclone luidt nieuw stoomtijdperk in?

De inspiratie komt uit de scheepsbouw en elektrische centrales, waar veel stoomturbines worden gebruikt. Amerikaans scheepswerktuigkundige Harry Schoell ging aan de slag met de modernste stoomtechnieken. Wat kun je daarmee voor kleinere motoren?

Het resultaat is Cyclone Power Technologies, een bedrijf met een motorconcept dat in licentie aangeboden wordt. Tien kant en klare motorontwerpen liggen klaar, van 80 W tot 246 kW.

Stermotor op stoom

De compacte Cyclone-motor valt in twee hoofdcomponenten uiteen. Er is een verbrandingskamer waar superkritisch oververhitte stoom wordt gemaakt. Daaronder ligt een stoommachine, voor grotere vermogens is dat een zuigermachine. Met tegenover elkaar liggende cilinders, voor platte bouw en zo goed mogelijke motorbalans.

Bij de 74 kW sterke Mk V motor gaat het zelfs om een zescilinder in steropstelling. De cilinders hebben samen maar 623 cc inhoud, toch komt er een duizelingwekkend koppel van maximaal 945 Nm uit. Het hele ding weegt 150 kg en is niet groter dan een gewone automotor.

Er is ook een gelijksoortige 150 cc Mk II tweecilinder met 13 kW, voor zoiets als grasmaaiers. De 2023 cc zescilinder Mk VI van 246 kW is gedacht voor vrachtwagens en boten, hij levert ruim 3100 Nm koppel bij stilstand.

Geen nevenaggregaten

Het wordt nog mooier. De zuiger-stoommotoren zijn zelfstartend. Zet de verbranding aan, en ze gaan draaien. De smering wordt verzorgd door hetzelfde water dat als werkmedium dient. Koeling is niet nodig, door uiterst efficiënte warmtehuishouding. Er zijn dus behalve een generator geen nevenaggregaten.

De verbranding is een continu proces, dat vooral in grotere motoren zichzelf onderhoudt. Geen ontsteking nodig, alleen om te starten. Enkele simpele inspuitventielen voor de brandstoftoevoer, geen ingewikkeld motormanagement.

Dat spaart gewicht en motorvolume, scheelt ook in productiekosten. Continue verbranding werkt bovendien schoon, en kan met een breed scala gasvormige of vloeibare brandstoffen overweg. Het gemeten thermisch rendement zou nu op het niveau van een diesel liggen, een goede 30%. Met andere woorden: zo zuinig als een diesel.

Stoomcycloon

Hoe werkt dit wonder? In de verbrandingskamer wordt brandstof ontstoken. Daarmee wordt een warmtewisselaar in het midden van de verbrandingskamer opgestookt. Daar ontstaat stoom, die drijft de zuigermotor aan.

De verbranding gedraagt zich als een cycloon, die van buiten lucht aanzuigt en in het midden uitlaatgas afvoert. Niet of niet geheel verbrande brandstof wordt door de cycloon naar buiten geslingerd, waar het alsnog compleet verbrandt. Bij lagere temperatuur dan in een benzine- of dieselmotor, zodat geen NOx ontstaat.

In de warmtewisselaar wordt water tot 650ºC verhit, waarbij de druk oploopt tot 220 bar. Deze ‘superkritische’ stoom gedraagt zich als een vloeistof. Via een regelklep, om het motorvermogen te sturen, gaat deze stoom naar de zuigermotor.

Mooie kringloop

Na gedane arbeid komt de stoom in een condensor, en gaat via een hogedrukpomp terug naar de warmtewisselaar in de verbrandingskamer. De condensor wordt met lucht gekoeld, opgewarmde koellucht gaat door naar de verbrandingskamer. Onderweg wordt hij nog eens extra opgewarmd door de uitlaat van de verbrandingskamer.

Het water dat uit de condensor komt gaat langs de zuigermachine. Die wordt zo gekoeld, terwijl tegelijk het water voorverwarmd doorgaat naar de verbrandingskamer. Door de extra warmtewisselaars voor inlaatlucht en watercirculatie gaat minder warmte verloren. Ook omdat stoom niet wordt afgeblazen, zoals in klassieke stoommotoren. Er is een gesloten stoom/waterkringloop.

In feite is de Cyclone-motor dus een geperfectioneerde stoommachine. Eentje die snel opstart, in een seconde of tien, vijftien.

De toekomst?

Het opstarten kon nog wel eens een klein probleempje vormen. Koud zal de Cyclone-motor zoals een oude diesel ‘voorgegloeid’ moeten worden. Eenmaal in werking stelt Cyclone Power zich voor dat ook geen transmissie nodig is, gezien het koppelgedrag als van een elektromotor.

Daarom zou de stoommotor bij stilstand van het voertuig ophouden te werken. Hij kent geen stationairloop. Er moet dan iets bedacht worden voor de stroomvoorziening en de aircowerking bij stilstaande auto. Warm zal de motor snel weer ‘op stoom’ zijn zodra je wilt wegrijden, maar hoe snel wordt niet vermeld. Er zal allicht nog een korte bedenktijd zijn.

Toch meent de Cyclone bedenker dat dit motortype de toekomst heeft. Op basis van het feit dat de continue verbranding schoon kan verlopen, zonder uitlaatgasreiniging. En omdat de VS dan eindelijk onafhankelijk wordt van die vermaledijde oliesheiks, daar de stoommotor op allerlei brandstoffen kan lopen. Ook biobrandstof, bijvoorbeeld.

Patenten heeft Cyclone al, één- en tweecilindermotoren zijn werkelijk gebouwd en getest. Zescilinders zijn in aanbouw, kleine motortjes waar de stoom een mini-turbine zou aandrijven bestaan nog alleen op papier. Uiteindelijk moeten anderen het idee oppikken en in serieproductie brengen. Helemaal begonnen is het Tweede Stoomtijdperk nog niet.

Peter Fokker (Redactie Auto & Motor TECHNIEK)

Video: Alle milieuproblemen opgelost met de Cyclone-stoommotor.

Reageer op dit artikel

Gerelateerde tags

Lees voordat u gaat reageren de spelregels