МенюРубрики

Сучасний двигун Стірлінга

Двигун Стірлінга альтернативне джерело електрики і тепла

Генерація електроенергії майже завжди пов'язана з появою побічного продукту – тепла. Навіть фотоелементи нагріваються, що знижує їх ККД. Однак є цілий кластер пристроїв, в яких тепло не розсіюється, а може бути використане для побутових потреб. Серце таких генераторів – двигун Стірлінга.

Rozetka UA

Двигун зовнішнього згоряння

Базове відміну двигуна Стірлінга в тому, що паливо згорає не всередині циліндра, а зовні. Отже, внутрішній простір залишається герметичним і ідеально чистим, без нагару і необхідності його обслуговування. Працює практично безшумно, так як немає детонації збагаченої паливної суміші.

 

Інші достоїнства можна позначити так:

  • Абсолютна екологічна безпека.
  • Найпростіша конструкція забезпечує високу надійність.
  • Надзвичайно високий моторесурс.
  • Всеїдність по відношенню до джерела тепла.
  • Дуже високий ККД.

Забезпечити більш повне згоряння палива набагато легше зовні циліндра, ніж усередині. Нагрівання можна проводити не тільки вуглеводневими енергоносіями, але енергією Сонця, використовуючи високотемпературні сонячні концентратори. У такій комбінації, ККД альтернативного генератора електроенергії перевищує 30%!

Для порівняння – найкращі серійні фотоелементи демонструють ККД тільки 24%. Саме безшумність була вирішальним фактором для установки двигуна Стірлінга на підводні човни останніх серій в Японії та Швеції.

В середині 80-х років 20-го століття, в США зібрали і встановили двигун Стірлінга автомобіль Chevrolet Celebrity!(Chevrolet Celebrity MOD 2 Stirling)

 

На фото автомобіль AMC Spirit Stirling experimental engines

 

Результати були вражаючі: глушник, мастило і каталізатори були вже не потрібні, економія палива сягала 45%, а прискорення практично не змінилося.

На фото автомобіль NASA’s Stirling-engined Dodge D-150

Двигуни Стірлінга використовуються НАСА(NASA) навіть у космічних апаратах.

Але у них є і недоліки.

Для отримання максимально досяжного на практиці ККД, необхідно забезпечити дуже високу різницю температур в холодній і гарячих частинах циліндра. В іншому випадку, знижується «питома потужність».

На фото автомобіль P-40 OPEL STIRLING ENGINE

Ідеальним робочим тілом (газом) є водень, але його молекули настільки малі, що їм вдається «вбирати» матеріал циліндра. Наступний по ефективності газ – гелій, але він дорогий. А ККД знижується на 5%. Але можна використовувати і азот, і аміак, і навіть осушене повітря. Але потужність буде нижче ідеальною.

Rozetka UA

Серійні генератори і микроТЭЦ на двигуні Стірлінга

Однак всі ці недоліки не завадили фірмі «Філіпс» (Philips Stirling Engine), створити для масового виробництва проект переносного електрогенератора Стірлінга модель MP1002CA ще на початку 50-х років.

Він був призначений для роботи від будь-якого пального, аж до пальмової олії, і генерував 0,2 кВт електроенергії. Популярну назву – «Генератор для бунгало». Але до моменту виробництва, з'ясувалося, що він не може конкурувати по вартості з аналогами на двигуні внутрішнього згоряння. Тому їх випустили не більше п'ятнадцяти дюжин. І ті розійшлися по навчальним закладам, для наочної демонстрації.

В наш час невеликі фірми розробляють аналогічні пристрої. Наприклад р. в Магнітогорську, фірма «ЕНЕРГОТОНІКУ» випускає багатопаливний міні теплоелектрогенератор з двигуном Стірлінга ГДС-150.

Його маса всього 37 кг, він може працювати на будь-якому паливі, хоч на дровах, хоч на газі.

В режимі 7/24 працює кілька місяців. Але в такому режимі він виробляє 0,2 кВт електрики + тепло для опалення. На короткий проміжок пристрій видає до 1кВт.

До котеджу таке джерело альтернативної енергії не підключиш, а ось в лісовій займанщиною, мисливській сторожці, на рибальському стані або в хатинці лісника, або для кемпінгу ГДС-150 буде вписуватися ідеально.

Для приватного житлового будинку «ЕНЕРГОТОНІКУ» під замовлення випускає микроТЭЦ «АМТЭС-5/25». Вона працює на дровах (тирса, тріски, стружка), видає в годину 5 кВт електроенергії і 25 кВт тепла, коштує 850 т. р.

Корейська фірма випускає аналогічний пристрій Navien Hybrigen SE.

Працює він на газі, і виробляє тільки 1 кВт електрики, а за ціною набагато дорожче — 1,07 млн. р.

Німці випускають микроТЭЦ VITOTWIN 300-W Mikro-KW. Використовуючи тільки газ, установка видає 1 кВт електричної енергії та 6 кВт тепла. Варто понад 20,5 т. євро.

Зверніть увагу, що всі ці микроТЭЦ працюють на двигуні Стірлінга. Лише в західних країнах вони називаються «m-CHP»

Складності вітчизняного виробника

За технічними параметрами, російські мікро Теплоелектростанції на двигуні Стірлінга ні чим не поступаються іноземним аналогам, а навіть перевершують їх по «всеїдності». У ціновому сегменті вони теж виграють, але при уважно вивченні виявляється, що вартість може бути знижена в 3-5 разів!

Керівник фірми «ЕНЕРГОТОНІКУ» Віктор Закомолдин дав досить докладне пояснення. Виявляється в Росії абсолютно зруйновані всі виробничі потужності, які раніше випускали найпростіші комплектуючі для дизельних двигунів та інші дрібні деталі. Закуповувати їх доводиться в Китаї. А доставка з розмитненням збільшує вартість в 7-10 разів! Політика Держпідтримки, оголошена урядом, виявилася фікцією.

При виході на серійне виробництво з вітчизняних комплектуючих, вартість всієї продукції буде знижена в 3,5-5 разів! Яка може бути тоді конкуренція, у німецької m-CHP ціною 1,7 млн. руб, з вітчизняної микроТЭЦ за 300 т. р., якщо за технічними характеристиками Російський аналог вже вийшов у відрив.

Адже працюючи в режимі максимальної продуктивності, магнітогорський микрогенератор АМТЭС-5/25
споживає всього 10 кг тирси та тріски в годину! видаючи 5 кВт електроенергії і 25 кВт тепла. Фактично — золота жила

З такою микроТЭЦ на двигуні Стірлінга, житло стане на 100% енергонезалежним. Наприклад, можна поставити котедж в полі, і до нього не треба буде тягнути лінію електропередач, газопровід! А одна проектна розробка цих комунікацій буде коштувати набагато більше мільйона. Згодом, належить оплачувати постійно зростаючі тарифи на газ і електроенергію.
У складі магнітогорській микроТЭЦ, є бункер на 0,7 куб. м. Одного повного завантаження вистачає на 2 доби безперервної роботи. Тепло можна використовувати не тільки для опалення житла, але і для лазні, зберігати в теплоакумуляторах.
І головне нічого не треба вигадувати! Все вже є, але великі замовники орієнтовані на вуглеводневі енергоносії, і прив'язку споживача до центральних енергомереж.

Може бути після закінчення епідемії коронавіруса COVID-19, ситуація почне виправлятися. Але поки до 70% деталей закуповується в Китаї, змін чекати не доводиться.

Альтернативні джерела тепла для генератора Стірлінга

Скрупульозне вивчення різних підходів генерації електрики з використанням альтернативних джерел енергії розкрили цікаву особливість. Виявляється, що при комбінації високотемпературних сонячних концентраторів з двигуном Стірлінга, ККД підвищується до системи 34%!

Починаючи з 2005 року, спочатку в США, потім в Іспанії і навіть у Великобританії, почали встановлювати альтернативні генератори електрики, для яких не потрібні такі високотехнологічні матеріали як фотоелементи. Схематично таку конструкцію можна представити як параболічне дзеркало, у фокусі якої поміщали генератор на двигуні Стірлінга.

Ефект був приголомшливий! Таке поєднання найпростіших пристроїв практично не мала недоліків:

  • Безшумність роботи;
  • Відсутність будь-яких викидів в атмосферу;
  • Двигуни не вимагають обслуговування;

Для роботи в нічний час, розробники придумали хитру систему накопичення надлишкової теплової енергії в локальних підземних теплоаккумуляторах.

Нагрітий теплоносій закачується в невеликі підземні сховища з високим ступенем теплоізоляції протягом світлового дня. Вночі по системі ізольованих трубопроводів цей теплоносій подається на робочий циліндр генератора Стірлінга, і генерація не зупиняється. Продуктивність знижується майже на 50%, але виробництво електроенергії йде безупинно цілодобово!

Перевагу перед сонячними панелями проявлялося і в стабільності роботи при мінливій хмарності. Адже якщо Сонце закривається хмарами, то фотоелементи різко знижуються продуктивність, а альтернативний генератор Стірлінга продовжує працювати.

Одна така сонячна тарілка Стірлінга на піку виробляє 34 кВт електроенергії. Компанія United Sun Systems з 2015 року випустила понад 20 тисяч таких пристроїв. Успішно функціонують серйозні електростанції, наприклад Imperial або Calico, які генерують понад 800 МВт електроенергії з найнижчою собівартістю.

Деякі з випускаються конструкцію, наприклад SunCatcher, добре масштабуються, і невеликі сонячні тарілки Стірлінга потужністю 3-5 кВт встановлюються на дахах будинків з 2010 року.

Альтернативний генератор Стірлінга в свій будинок

Цей сегмент альтернативної енергетики практично не освоєний на пострадянському просторі. Позначається політика уряду, яка перешкоджає розвитку на практиці альтернативної енергетики. Наголос робиться на нафтогазовий сектор, як в колоніальних країнах.

Для особистих потреб, умільці таку перспективну комбінацію почнуть розглядати найближчим часом. Відразу, як тільки закінчиться переформатування країни, прихованої під маскою коронавирусной епідемії COVID-19.


Ймовірно, Вам також сподобаються такі матеріали:

Автономне електропостачання


 

Спасибі, що дочитали до кінця! Не забувайте підписатися на наш канал, Еслі стаття Вам сподобалася!

Слідкуйте за нами у twitter: https://twitter.com/Alter2201

Діліться з друзями, залишайте ваші коментарі

Добавляйтесь в нашу групу в ВК:

ALTER220 Портал про альтернативну енергію

і пропонуйте теми для обговорень, разом буде цікавіше!!!

 

Коментарі

Додати коментар

Вашу адресу email не буде опубліковано. Обов'язкові поля позначені *

\n\n<\/ins>\n","html_block":"\n\n<\/ins>\n","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});\n\n<\/ins>\n","html_block":"\n\n<\/ins>\n","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});","html_block":"","group":"0","resolution_from":"\u221e","resolution_to":"\u221e"}]});\n<\/ins>\n\n<\/center>","html_block":"