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Thermotechnology

Combined Heat and Power – Stirling Technology

Current status of development at Bosch Thermotechnology

G. Mitchell – Int. Product Management

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Thermotechnology

Content

Bosch Thermotechnology GmbH

Advantages of decentralised power generation

Free Piston Stirling Engine – an excellent solution

A closer look at the Stirling engine

Planned field trial activities 2008 - 2010

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Thermotechnology

Thermotechnology within the Bosch Group

Business sectorConsumer Goods andBuilding Technology

Business sectorIndustrial

Technology

Business sectorAutomotiveTechnology

Thermotechnology divisionBosch Thermotechnik GmbH

Regional companies of Bosch Thermotechnik GmbH

Robert Bosch GmbH

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Decentralised power generation uses both: heat and power High overall efficiency Possible carbon savings using Stirling technology:

0,5–1 t CO2 per unit and year up to 15% carbon saving per house per year

Power can be generated at peak demand Requirement profiles of heat and power overlap Effective in countries with high carbon power mix like Germany,

Netherlands and UK

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Good reasons for decentralised µCHP

relating to Ho62% loss

38% power 13% power

5% loss

82% heat

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Thermotechnology

Comparison energy flow HE boiler to µCHP

gas

10,3 kWh

heat

10 kWh

= 97%

Verlust: 0,3 kWh

85% of the additional gas input is turned into electric power

gas

12 kWh

power1,44 kWh

loss 0,26 kWh

loss 0,3 kWh

loss: 0,56 kWhrelating to Ho

%857,1__.

44,1_

kWhgasadd

kWhpowerel

Heat led:10 kWh heat in both cases

th = 82%

el = 13%

ges = 95%

heat

10 kWh

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Thermotechnology

Pot. carbon saving vs Add. Investment (older

building)

7 500

503020100

2 500

10

000

5 000

0

Sole-Wasser EWP

Luft-Wasser EWP

Solar DHW Stirling µKWK

requirements:detached house (older building) (30.000 kWh/a heating, 2.800 kWh/a hot water) = ca. 10 tons CO2 per yearEU-15 power mixCO2-data according to GEMIS 4.3UK, NL, DE FR, CH

CH, FR DE, NL, UK

PV 1 kW

Solar CH & DHW

reduction of the annual carbon emissions in %

additional Investment in €

40

Gas HE-boiler

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Thermotechnology

Why a free piston Stirling engine?

Free Piston Stirling Engine is maintenance-free and sealed for life

All additional components are well known to service engineers Minimal additional installation work necessary Potential for use with renewable fuels Clean external combustion No friction

best choice of available concepts

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Closer look at the technology

Stirling

Generator

Heater Head

Regenerator

Cooler

Displacer Piston

Alternator

• Fully sealed and pressurised to 30 bar with Helium

Power Piston

N

S

N

S

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The 1st Generation appliance from 2008 at a glance

Completely integrated solution as a floor-standing unit with stratified hot water tank for maximum comfort and efficiency.

height: 1800mm width: 600mm depth: 600mm output: 3-24kW thermal

3-7kW Stirling only1kW max. electric

Optimised Stirling operation for heating and hot water at maximum efficiency.

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Installation of 500 units to prove the maturity of the technology

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Field trial with 500 devices in Europe 2008/2010

Integrated solution with hot water tank for maximum comfort and efficiency

Suites houses with a slightly higher heat demand

The goal is to prove reliability of Stirling technology

UK

NL

D

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The 2nd Generation appliance from 2011

Integrated technology as wall-hung solution or with external tank for hot water with high comfort and efficiency.

height: 900mm width: 600mm depth: 450mm

output: 3-24kWthermal 3-7kW Stirling

only1kW max.

electric

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Thermotechnology

Main advantages

Free Piston Stirling technology is reliable and available The maturity of the engine very good The appliance needs the minimum of additional installation work µCHP offers a good CO2-saving potential

Under the right circumstances customers can expect an

economical benefit Stirling µCHP units offer a cost effective alternative that saves

resources and reduces CO2 in the range of a condensing boiler

with solar DHW

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