конструкция, принцип работы, делаем своими руками

Дата публикации: 12 ноября 2019

Содержание

  • Конструкция двигателя Стирлинга
  • Как работает двигатель Стирлинга
  • Как сделать самостоятельно

В 1816 году преподобный Роберт Стирлинг, стремившийся создать более безопасную альтернативу паровым двигателям, котлы которых часто взрывались из-за высокого давления пара и доступных в то время примитивных материалов, изобрёл новое устройство. Как и другие похожие агрегаты, двигатель Стирлинга преобразует тепловую энергию в механическую. Его существенная особенность заключаются в том, что это разновидность двигателя внешнего сгорания. Это значит, что в нём используется фиксированное количество рабочего тела, обычно воздуха, а тепло, потребляемое им, подводится извне. Это позволяет устройству работать практически на любом источнике тепла, включая ископаемое топливо, горячий воздух, солнечную, химическую и ядерную энергию. Он также может работать с очень низкими температурными перепадами.

Конструкция двигателя Стирлинга

Агрегаты бывают разных форм, большинство из которых — варианты четырёх базовых конфигураций, главные их части следующие:

  1. Источник тепла. Он может быть любой: от огня, производимого горящим углем или дровами, до солнечной света, концентрируемого гелиостатами, поскольку фактическое сгорание топлива не нужно, используется только разница температур между радиатором и источником тепла.
  2. Газ, или рабочее тело, постоянно находится в закрытом баллоне внутри машины. Это может быть гелий, обычных воздух, водород, а также любое другое доступное вещество, которое не меняет своей формы при нагреве и охлаждении. Его основная задача — передать тепловую энергию.
  3. Радиатор. Нужен для охлаждения горячего газа.
  4. Поршни и цилиндры, между которыми движутся газовые заслонки, которые при нагреве расширяются, а при охлаждении сжимаются перед тем, как весь цикл повторится.
  5. Теплообменник, или регенератор. Расположен между радиатором и тепловым источником. Нагретый газ, проходя мимо, отдаёт часть своего тепла, а возвращаясь забирает его. Без этого узла тепло будет уходить, то есть тратиться впустую.

Как работает двигатель Стирлинга

Если рассматривать рабочую схему двигателя Стирлинга на примере альфа-конфигурации, где фиксированное количество воздуха или другого рабочего тела заключено в два цилиндра, один из которых горячий, а другой — холодный, перемещается между ними вперёд и назад. Газ нагревается и расширяется в горячем цилиндре, охлаждается в холодном, там же он сжимается, по ходу отдавая энергию для выполнения механической работы.

Надо отметить, что два поршня соединены с коленчатым валом, но их движения не совпадают по фазе на 90 ° между верхней и нижней частями. Поэтапно это выглядит следующим образом:

  1. Рабочее тело, расширяясь от нагрева, толкает горячий поршень к нижней части цилиндра, поворачивая коленчатый вал. Расширение продолжается, заставляя газ двигаться к холодному цилиндру. Поршень внутри холодного цилиндра, который находится на четверть оборота позади горячего поршня, также толкается вниз.
  2. Газ в максимальном объёме. Импульс маховика на коленчатом валу толкает поршень в горячем цилиндре к вершине его хода, заставляя большую часть газа попадать в холодный цилиндр, толкая холодный поршень вниз. В холодном цилиндре газ охлаждается, давление падает.
  3. Когда горячий поршень достигает вершины своего хода, почти весь газ теперь переместился в холодный цилиндр, где охлаждение продолжается, и рабочее тело сжимается, снижая давление ещё больше, что позволяет холодному поршню подняться. Сила импульса маховика сжимает газ и направляет его обратно к горячему цилиндру.
  4. На этом этапе рабочая жидкость, достигая своего минимального объема, подаётся в горячий цилиндр, где начинает толкать горячий поршень вниз. Газ снова нагревается, его давление увеличивается, он расширяется, толкая горячий поршень вниз во время рабочего хода, и цикл начинается снова.

Регенератор, расположенный в воздушном канале между двумя поршнями, не строго необходим в конструкции двигателя Стирлинга, но служит для повышения эффективности двигателя. Обычно это металлическая или керамическая матрица с большой площадью поверхности, способная поглощать или отдавать тепло. С ее помощью можно снизить расход топлива и повысить общую эффективность рабочего цикла. Канал для переноса газа между двумя цилиндрами по существу мертвое пространство, часто он остается максимально коротким.

Двигатели Стирлинга использовались в различных формах с 1930-х годов в качестве движущей силы для целого ряда транспортных средств с двигателями мощностью 75 кВт и более. Несмотря на то, что ранние разработки были предназначены для автомобильной промышленности, из-за своей низкой удельной мощности двигатель Stirling больше подходит для стационарного применения, а в последние годы его стали больше использовать для производства электрической энергии:

  1. Идеально подходит для использования небольшими комбинированными теплоэнергетическими установками для сбора отработанного тепла. Генераторы двигателя Стирлинга с выходной электрической мощностью от 1 кВт до 10 кВт доступны для бытового применения, а отработанное тепло используется котлом центрального отопления. Общая тепловая эффективность этих установок может достигать 80%.
  2. В некоторых странах такие устройства используются для выработки электроэнергии из тепловой энергии.

Как сделать самостоятельно

Несмотря на кажущуюся простоту, сделать двигатель Стирлинга своими руками в домашних условиях непросто. На это нужно потратить немного времени, уделяя внимание деталям. Никакие станки не потребуются. Вот несколько советов для тех, кто решился на эксперимент.

  1. Создание цилиндра. Можно использовать ёмкость из нержавеющей стали, диаметр которой около 95 мм, а высота 235 мм. Этот материал выдерживает сильный нагрев. Не стоит заменять его на алюминиевую банку. Для изготовления диафрагмы подойдёт пластиковая крышка.
  2. Охладители. Подойдут нескольких жестяных банок диаметром 150 мм. Чтобы сделать водовыпускное отверстие, можно использовать сантехнические детали.
  3. Поршень. Его легко изготовить из проволоки. Понадобится вата, выполненная из нержавеющей стали, которую нужно намотать на сетку из того же материала.
  4. Коленчатый вал — самое сложное. Он должен быть прямым с жесткими изгибами. Нужны подшипники, латунные соединители и 4-миллиметровая стальная катанка.
  5. Маховик. Стальной круг 4 мм толщиной и 170 мм в диаметре, который нужно навинтить на коленчатый вал.
  6. Диафрагма. Понадобится отрезок тонкой резины, её нужно растянуть и нагреть, чтобы придать форму. Как шаблон подойдёт выпуклая пластиковая крышка.
  7. Статор. Содержит примерно одинаковые катушки из медной проволоки. Затем их нужно приклеить к фанерному диску, который будет привинчен к боковой части двигателя.

Когда катушки будут готовы, стоит проверить, что у всех одинаковое сопротивление, а провод без разрывов.


Стирлинг — альтернативный источник электричества и тепла

Содержание статьи

Генерация электроэнергии почти всегда связана с появлением побочного продукта – тепла. Даже фотоэлементы нагреваются, что снижает их КПД. Однако есть целый кластер устройств, в которых тепло не рассеивается, а может быть использовано для бытовых нужд. Сердце таких генераторов – двигатель Стирлинга.

Двигатель внешнего сгорания

Базовое отличие двигателя Стирлинга в том, что топливо сгорает не внутри цилиндра, а снаружи. Следовательно, внутреннее пространство остаётся герметичным и идеально чистым, без нагара и необходимости его обслуживания. Работает он практически бесшумно, так как нет детонации обогащённой топливной смеси.

 

Остальные достоинства можно обозначить так:

  • Абсолютная экологическая безопасность.
  • Простейшая конструкция обеспечивает высокую надёжность.
  • Чрезвычайно высокий моторесурс.
  • Всеядность по отношению к источнику тепла.
  • Очень высокий КПД.

Обеспечить более полное сгорание топлива гораздо легче снаружи цилиндра, чем внутри. Нагрев можно проводить не только углеводородными энергоносителями, но энергией Солнца, используя высокотемпературные солнечные концентраторы. В такой комбинации, КПД альтернативного генератора электроэнергии превышает 30%!

Для сравнения – лучшие серийные фотоэлементы демонстрируют КПД только 24%. Именно бесшумность была решающим фактором для установки двигателя Стирлинга на подводные лодки последних серий в Японии и Швеции.

В середине 80-х годов 20-го века, в США собрали и установили двигатель Стирлинга в автомобиль Chevrolet Celebrity!(Chevrolet Celebrity MOD 2 Stirling)

 

На фото автомобиль AMC Spirit Stirling experimental engines

 

Результаты были поразительны: глушитель, смазка и катализаторы были уже не нужны, экономия топлива достигала 45%, а ускорение практически не изменилось.

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

Двигатели Стирлинга используются НАСА(NASA) даже в космических аппаратах.

Но у них есть и недостатки.

Для получения максимально достижимого на практике КПД, необходимо обеспечить очень высокую разницу температур в холодной и горячих частях цилиндра. В противном случае, снижается «удельная мощность».

На фото автомобиль P-40 OPEL STIRLING ENGINE

Идеальным рабочим телом (газом) является водород, но его молекулы настолько малы, что им удаётся «напитывать» материал цилиндра. Следующий по эффективности газ – гелий, но он дорогой. А КПД снижается на 5%. Но можно использовать и азот, и аммиак, и даже осушенный воздух. Но мощность будет ниже идеальной.

Серийные генераторы и микроТЭЦ на двигателе Стирлинга

Однако все эти недостатки не помешали фирме «Филипс» (Philips Stirling Engine), создать для массового производства проект переносного электрогенератора Стирлинга модель MP1002CA ещё в начале 50-х годов.

Он был предназначен для работы от любого горючего, вплоть до пальмового масла, и генерировал 0,2 кВт электроэнергии. Обиходное название – «Генератор для бунгало». Но к моменту производства, выяснилось, что он не может конкурировать по стоимости с аналогами на двигателе внутреннего сгорания. Поэтому их выпустили не более пятнадцати дюжин. И те разошлись по учебным заведениям, для наглядной демонстрации.

В наше время небольшие фирмы разрабатывают аналогичные устройства. Например в г. Магнитогорске, фирма «ЭНЕРГОТОНИКА» выпускает многотопливный мини теплоэлектрогенератор с двигателем Стирлинга ГДС-150.

Его масса всего 37 кг, он может работать на любом топливе, хоть на дровах, хоть на газе.

В режиме 7/24 работает несколько месяцев. Но в таком режиме он вырабатывает 0,2 кВт электричества + тепло для отопления. На короткий промежуток устройство выдаёт до 1кВт.

К коттеджу такой источник альтернативной энергии не подключишь, а вот в лесной заимке, охотничьей сторожке, на рыбацком стане или в избушке лесника, или для кемпинга ГДС-150 будет вписываться идеально.

Для частного жилого дома «ЭНЕРГОТОНИКА» под заказ выпускает микроТЭЦ «АМТЭС-5/25ДО». Работает она на дровах (опилки, щепки, стружка), выдаёт в час 5 кВт электроэнергии и 25 кВт тепла, стоит 850 т.р.

Корейская фирма выпускает аналогичное устройство Navien Hybrigen SE.

Работает он на газе, и производит только 1 кВт электричества, а по цене гораздо дороже — 1,07 млн. р.

Немцы выпускают микроТЭЦ VITOTWIN 300-W Mikro-KW. Используя только газ, установка выдаёт 1 кВт электрической энергии и 6 кВт тепла. Стоит более 20,5 т. евро.

Обратите внимание, что все эти микроТЭЦ работают на двигателе Стирлинга. Только в западных странах они называются «m-CHP»

Сложности отечественного производителя

По техническим параметрам, российские микро ТеплоЭлектростанЦии на двигателе Стирлинга ни чем не уступают иностранным аналогам, а даже превосходят их по «всеядности». В ценовом сегменте они тоже выигрывают, но при внимательно изучении, оказывается, что стоимость может быть снижена в 3-5 раз!

Руководитель фирмы «ЭНЕРГОТОНИКА» Виктор Закомолдин дал довольно подробное объяснение. Оказывается в России абсолютно разрушены все производственные мощности, которые раньше выпускали простейшие комплектующие для дизельных двигателей и другие мелкие детали. Закупать их приходится в Китае. А доставка с растаможкой увеличивает стоимость в 7-10 раз! Политика Господдержки, объявленная правительством, оказалась фикцией.

При выходе на серийное производство из отечественных комплектующих, стоимость всей выпускаемой продукции будет снижена в 3,5-5 раз! Какая может быть тогда конкуренция, у немецкой m-CHP ценой 1,7 млн. руб, с отечественной микроТЭЦ за 300 т.р., если по техническим характеристикам Российский аналог уже вышел в отрыв.

Ведь работая в режиме максимальной производительности, магнитогорский микрогенератор АМТЭС-5/25ДО
потребляет всего 10 кг опилок и древесной щепы в час! выдавая 5 кВт элетроэнергии и 25 кВт тепла. Фактически — золотая жила

С такой микроТЭЦ на двигателе Стирлинга, жильё станет на 100% энергонезависимым. Например, можно поставить коттедж в поле, и к нему не надо будет тянуть линию электропередач и газопровод! А одна проектная разработка этих коммуникаций будет стоить гораздо больше миллиона. Впоследствии, предстоит оплачивать постоянно растущие тарифы на газ и электроэнергию.
В составе магнитогорской микроТЭЦ, имеется бункер на 0,7 куб. м. Одной полной загрузки хватает на 2 суток беспрерывной работы. Тепло можно использовать не только для отопления жилья, но и для бани, хранить в теплоаккумуляторе.
И главное ничего не надо изобретать! Всё уже имеется, но крупные заказчики ориентированы на углеводородные энергоносители, и привязку потребителя к центральным энергосетям.

Может быть после окончания эпидемии коронавируса COVID-19, ситуация начнёт исправляться. Но пока до 70% деталей закупается в Китае, изменений ждать не приходится.

Альтернативные источники тепла для генератора Стирлинга

Скрупулёзное изучение разных подходов в генерации электричества с использованием альтернативных источников энергии вскрыли любопытную особенность. Оказывается, что при комбинации высокотемпературных солнечных концентраторов с двигателем Стирлинга, КПД системы повышается до 34%!

Начиная с 2005 года, сначала в США, затем в Испании и даже в Великобритании, начали устанавливать альтернативные генераторы электричества, для которых не требовались такие высокотехнологичные материалы как фотоэлементы. Схематично такую конструкцию можно представить как параболическое зеркало, в фокусе которой помещали генератор на двигателе Стирлинга.

Эффект был потрясающий! Такое сочетание простейших устройств практически не имело недостатков:

  • Бесшумность работы;
  • Отсутствие любых выбросов в атмосферу;
  • Двигатели не требуют обслуживания;

Для работы в ночное время, разработчики придумали хитрую систему накопления избыточной тепловой энергии в локальных подземных теплоаккумуляторах.

Нагретый теплоноситель закачивается в небольшие подземные хранилища с высокой степенью теплоизоляции в течении светового дня. Ночью по системе изолированных трубопроводов этот теплоноситель подаётся на рабочий цилиндр генератора Стирлинга, и генерация не останавливается. Производительность снижается почти на 50%, но выработка электроэнергии идёт безостановочно круглые сутки!

Преимущество перед солнечными панелями проявлялось и в стабильности работы при переменной облачности. Ведь если Солнце закрывается облаками, то фотоэлементы резко снижаются производительность, а альтернативный генератор Стирлинга продолжает работать.

Одна такая солнечная тарелка Стирлинга на пике вырабатывает 34 кВт электроэнергии. Компания United Sun Systems с 2015 года выпустила более 20 тысяч таких устройств. Успешно функционируют серьёзные электростанции, например Imperial или Calico, которые генерируют более 800 МВт электроэнергии с самой низкой себестоимостью.

Некоторые из выпускаемых конструкцию, например SunCatcher, хорошо масштабируются, и небольшие солнечные тарелки Стирлинга мощностью 3-5 кВт устанавливаются на крышах зданий с 2010 года.

Альтернативный генератор Стирлинга в свой дом

Этот сегмент альтернативной энергетики практически не освоен на постсоветском пространстве. Сказывается политика правительства, которая препятствует развитию на практике альтернативной энергетики. Упор делается на нефтегазовый сектор, как в колониальных странах.

Для личных нужд, умельцы такую перспективную комбинацию начнут рассматривать в ближайшее время. Сразу, как только окончится переформатирование страны, скрытой под маской коронавирусной эпидемии COVID-19.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Автономное электроснабжение

 

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на наш канал, Если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере: https://twitter.com/Alter2201

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши КОМЕНТАРИИ   (Ваши Комментарии очень помогают развитию проекта)

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:        

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

 

Блог о двигателе Стирлинга

• Самодельный двигатель Стирлинга

Двигатель Стирлинга Артикул

Двигатель Стирлинга с шагающей балкой Инструктаж Это одно из лучших руководств по двигателю Стирлинга с шагающей балкой, которые я когда-либо видел! Он полон картинок, видео и подробных списков. Это очень ясно и понятно. Вы можете увидеть все инструкции здесь: Stirling Engine Instructable. Он охватывает и перечисляет необходимые инструменты, необходимые материалы и шаги […]

LTD Видеоруководство по двигателю с циклом Стирлинга В этом видеоруководстве Майфордбой создает двигатель с циклом Стирлинга LTD из обычных повседневных предметов, которые вы можете найти в доме. Он проведет вас через всю сборку двигателя LTD с циклом Стирлинга, показывая все важные этапы и используемые инструменты. Он упростил сборку, чтобы сделать […]

Генератор двигателя Стирлинга SV-2 MKII на YouTube На днях я просматривал множество видеороликов о генераторе двигателя Стирлинга на YouTube. Большую часть времени я вижу небольшие двигатели Стирлинга для хобби, практически не имеющие надежды на выработку полезной электроэнергии. Многие из этих проектов Стирлинга вдохновляют. Однако немногие имеют практическое […]

Простой двигатель Стирлинга из банки из-под газировки Это первый двигатель Стирлинга из банки из-под газировки, который я построил. Двигатель Стирлинга из банки с газировкой — отличное место для начала, если вы хотите построить двигатель Стирлинга. Конструкция недорогая и быстро возводится. Этот двигатель Стирлинга представляет собой конфигурацию Gamma. Видео моей первой газировки […]

Обновление 6-цилиндрового двигателя Стирлинга от Approtechie Approtechie только что загрузил обновленную информацию об улучшениях, внесенных в его 6-цилиндровый двигатель Стирлинга! Если вы видели его другие видео, вы сможете заметить изменения. Он регулирует давление воздуха в 6-цилиндровом двигателе Стирлинга во время его работы, и вы можете увидеть […]

Первый в мире загружаемый комплект двигателя Стирлинга Даг Коннер, владелец и автор сайта Solarheatengines.com, создал первый в мире загружаемый комплект двигателя LTD Stirling. Его видео на YouTube объясняет большую часть проекта. Однако гораздо более подробная информация есть в его статьях (ссылки и внизу этой статьи). Моей целью при разработке этого двигателя было […]

Видео с принципами работы двигателя горячего воздуха Стирлинга В этом видео Tubalcain рассказывает о принципах работы двигателя горячего воздуха Стирлинга. Двигатель на видео — тот, который он построил сам. Похоже, что он отлил основной корпус двигателя и обработал остальное. У Mrpete222 (Tubalcain) есть много очень хороших инструкций […]

Philips MP1002 CA Двигатель с циклом Стирлинга В этом видео Барумман рассказывает о генераторе с циклом Стирлинга Philips, который он приобрел в местном техническом колледже. Он использовался в качестве учебного пособия, чтобы помочь представить различные аспекты термодинамики. Он был куплен в 1961 году и много лет находился на хранении. Ему удалось […]

Real time LTD Диаграмма давления и объема в двигателе Стирлинга У Хироконакахара есть несколько увлекательных видеороликов на YouTube. Он успешно подключил датчики к своему двигателю Стирлинга LTD от Kontax и сумел создать на своем компьютере диаграмму давления и объема двигателя Стирлинга в реальном времени! Когда он проводит диагностику на LTD, вы можете видеть изменение диаграммы PV с […] 9 и без него.0005

10-ваттный двигатель Стирлинга от Approtechie Компания Approtechie создала несколько действительно очаровательных двигателей Стирлинга. В этом видео он тестирует свой 10-ваттный самодельный двигатель Стирлинга. Максимальная скорость, измеренная во время теста, составила 1685 об/мин. 10-ваттное видео двигателя Стирлинга, 1685 об/мин. Я думаю, что этот бета-двигатель Стирлинга быстрее, чем его другая гамма […]

Самодельный генератор двигателя Стирлинга Мне нравится, насколько эффективны эти простые конструкции. Меня всегда поражала производительность генераторов двигателей Стирлинга Approtecie. На этом видео показан электровентилятор, потребляющий 2,4 Вт. Из того, что я вижу, этот двигатель способен выполнять некоторую работу. Что лучше, чем большинство небольших научных проектов […]

Очень быстрый самодельный двигатель Стирлинга на 1200 об/мин. Approtechie — единственный изобретатель в гараже, которого я видел с просто собранным двигателем Стирлинга на 1200 об/мин! Если вы просмотрите тысячи видеороликов о двигателях Стирлинга на YouTube, вы найдете множество […]

Видеоурок о том, как сделать одноцилиндровый двигатель Стирлинга Это отличное видео от RimstarOrg на Youtube. Это прямое руководство по одноцилиндровому двигателю Стирлинга. Мне нравится простота этого двигателя Beta Stirling. Он использует банку томатного супа, пробковое дерево, нитки, латексный шар, вешалку для одежды, несколько кнопок […]

Пятицилиндровый двигатель Стирлинга от Jozafax Это отличный маленький пятицилиндровый двигатель Стирлинга от Jozafax на Youtube. Похоже, он уделил много внимания изготовлению и сборке этого двигателя. Видео пятицилиндрового двигателя Стирлинга Перейдите к первой минуте, чтобы увидеть, как работает двигатель. […]

Двигатель Стирлинга Видео от Approtechie Мне нравится 6-цилиндровый двигатель Стирлинга от Approtechie! Его видео по сборке позволяет легко сделать двигатель такого типа. Я надеюсь, что он сделает больше таких работ, потому что они очень вдохновляют. Видео сборки В основном это фоторепортаж о том, как я собирал свой 6-цилиндровый двигатель Стирлинга, но многое […]

Типы генераторов двигателя Стирлинга Конструкции генераторов двигателя Стирлинга различаются в зависимости от предполагаемой цели. Есть много конфигураций двигателя Стирлинга, которые будут генерировать электричество. Начиная с небольших моделей двигателей, которые производят достаточно электроэнергии, чтобы зажечь светодиодную лампу, и заканчивая большими генераторами двигателей Стирлинга мощностью 25 кВт, которые питают многие дома. […]

Книги о том, как сделать двигатель Стирлинга Есть много способов научиться делать двигатель Стирлинга. Если вы хотите просто взяться за дело и сделать свой первый двигатель Стирлинга своими руками, и вас не волнует внешний вид или точность (я имею в виду точность в механическом цехе), то я бы посоветовал некоторые работы Джима Р. […]

Солнечная сила | arpa-e.energy.gov

Распределенные энергетические ресурсы

Производство и поставка электроэнергии

Программа:

ГЕНЕРАТОРЫ

Награда:

4 789 546 долларов

Расположение:

Афины, Огайо

Положение дел:

ВЫПУСКНИКИ

Срок проекта:

01. 12.2015 — 30.09.2021

Веб-сайт:

http://sunpowerinc.com

Критическая потребность:

В 2013 г. централизованные электростанции США имели среднюю эффективность выработки электроэнергии всего 33%, 67% первичной энергии тратились на тепло и выделяли 2 миллиарда тонн CO2 , около 38% от общего объема выбросов в США. Кроме того, 6% электроэнергии обычно теряется при передаче и распределении от электростанции к потребителю. Альтернативой централизованному производству электроэнергии является распределенная генерация, при которой электроэнергия вырабатывается в точке потребления. Жилые комбинированные теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) могут сжигать природный газ для производства электроэнергии для дома, а также использовать отработанное тепло для нагрева помещений и нагрева воды. Потенциальная энергоэффективность систем ТЭЦ составляет более 80%, и значительное внедрение таких систем позволит резко сократить потребление первичной энергии и сопутствующие выбросы CO2. Однако использование малых ТЭЦ не получило широкого распространения, поскольку имеющиеся в настоящее время на рынке системы ограничены высокой ценой, низкой эффективностью и коротким сроком службы. Программа GENSETS направлена ​​на разработку генераторов ТЭЦ мощностью 1 кВт (электрических), которые обладают высокой эффективностью преобразования топлива в электроэнергию, долгим сроком службы, низкой стоимостью и низким уровнем выбросов.

Инновация проекта + преимущества:

Sunpower в сотрудничестве с Aerojet Rocketdyne и Precision Combustion Inc. (PCI) предлагает высокочастотный, высокоэффективный свободнопоршневой двигатель Стирлинга мощностью 1 кВт (FPSE). В двигателе Стирлинга используется рабочий газ, такой как гелий, который находится в герметичной среде. При нагревании горелкой, работающей на природном газе, газ расширяется, заставляя поршень двигаться и взаимодействовать с линейным генератором переменного тока для выработки электроэнергии. Когда газ охлаждается и сжимается, процесс сбрасывается, прежде чем повториться снова. Усовершенствованные двигатели Стирлинга стараются тщательно управлять теплом внутри системы, чтобы максимально эффективно использовать энергию природного газа. Новые инновации от этой команды включают в себя высокоэффективную и высокочастотную конструкцию, которая уменьшает размер и стоимость и может быть установлена ​​на стене. Узел головки нагревателя действует как теплообменник между горелкой и заключенным в ней рабочим газом, а более высокая температура обеспечивает большую эффективность. Aerojet Rocketdyne поможет в этом, разработав высокотемпературные материалы для использования в этом процессе, в то время как PCI добавит новую каталитическую двухступенчатую горелку, чтобы максимизировать теплопередачу к головке нагревателя.

Потенциальное воздействие:

В случае успеха проект Sunpower будет способствовать разработке и коммерциализации экономичных, эффективных и надежных систем ТЭЦ для бытового использования. Эти усовершенствования способствуют прогрессу в достижении общих целей ARPA-E следующим образом:

Безопасность:

Инновации, разработанные в рамках этого проекта, могут помочь домашним хозяйствам и предприятиям стать более независимыми от энергии и менее подверженными перебоям в энергоснабжении за счет распределенного локального производства электроэнергии.

Posted inПопулярное