Współczesne zastosowania maszyn Stirlinga

Rozwój cywilizacji jest ściśle związany z produkcją energii. Od początku rewolucji przemysłowej podstawowym źródłem energii były najłatwiej dostępne paliwa kopalne. Jednak intensywna eksploatacja tych paliw skutkuje z jednej strony szybkim kurczeniem się ich zasobów, z drugiej zaś emisją zanieczyszczeń do środowiska. Dlatego poszukiwania nowych źródeł energii oraz metod jej przetwarzania skierowane są obecnie na odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna czy biopaliwa.

Na przełomie XIX i XX wieku szukano skutecznych technologii umożliwiających sprawne przetwarzanie łatwego do wytworzenia ciepła w pracę mechaniczną. Obok znanych dziś dobrze maszyn parowych opracowanych w XVIII w. oraz wynalezionych w XIX w. silników ze spalaniem wewnętrznym realizujących obiegi Otto i Diesla na początku XIX w. zbudowano ciekawą maszynę termodynamiczną realizującą obieg na zamkniętej porcji gazu. Obieg ten oraz maszyna, w której jest on realizowany, nazwane zostały od nazwiska wynalazcy, szkockiego duchownego Roberta Stirlinga.

Silnik Stirlinga (objęty angielskim patentem nr 4081 z 1816 r.) po raz pierwszy zastosowany został do usuwania wody z kamieniołomu. Pomimo teoretycznej sprawności obiegu równej sprawności obiegu Carnot w późniejszych latach rozwój tej technologii nie przebiegał tak dynamicznie, jak silników o spalaniu wewnętrznym czy maszyny parowej. Głównym powodem były trudności związane z ograniczeniami materiałowymi (częste awarie) oraz jak na owe czasy skomplikowanym (trudnym do opisania) procesem termodynamicznym.

Literatura

1. Martini W.R., Stirling Engine Design Manual, University Press of the Pacific, Honolulu 2004.
2. Organ A.J., The Regenerator and the Stirling Engine, John Wiley & Sons, New York 1997.
3. Finkelstein T., Organ A.J., Air Engine, ASME Press, 2001.
4. Thombarea D.G., Verma S.K., Technological development in the Stirling cycle engines, „Renewable and Sustainable Energy Reviews”, 2008.
5. Majeski J., Stirling Engine Assessment – Report, EPRI 2002.
6. Swift G.W., Thermoacoustics: A unifying perspective for some engines and refrigerators, Los Alamos National Laboratory, Acoustical Society of America 2002.
7. Kirillov N.G., Power Units Based on Stirling Engines: New Technologies Based on Alternative Fuels, „Russian Engineering Research” Vol. 28, No. 2/2008.
8. Nuorkivi A., Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej (CHP). Ciepłownictwo (DH), Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A.
9. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE (DzU nr L 140 z 5.06.2009 r.).
10. Dyrektywa 2004/8/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z 11 lutego 2004 r. w sprawie wspierania kogeneracji w oparciu o zapotrzebowanie na ciepło użytkowe na rynku wewnętrznym energii oraz zmieniająca dyrektywę 92/42/EWG (DzU nr L 52 z 21.02.2004 r.)
11. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady nr 2037/2000 z 29 czerwca 2000 r. w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową (DzU nr L 244 z 29.09.2000 r.).
12. Sun Le’an, Zhao Yuanyang, Li Liansheng, Shu Pengcheng, Performance of a prototype Stirling domestic refrigerator, „Applied Thermal Engineering” No. 29/2009.
13. Tijani M.E.H., Spoelstra S., Study of a coaxial thermoacoustic – Stirling cooler, „Cryogenics” No. 48/2008.
14. Yuki Uedaa, Tetsushi Biwaa, Taichi Yazakib, Uichiro Mizutania, Construction of a thermoacoustic Stirling cooler, „Physica B”, 2003.
15. Shaowei Zhu, Yoichi Matsubara, Numerical method of inertance tube pulse tube refrigerator, „Cryogenics” No. 44/2004.
16. en.wikipedia.org.
17. Swift G.W., Thermoacoustics: A unifying perspective for some engines and refrigerators, Los Alamos National Laboratory, Acoustical Society of America, 2002.
18. Biedermann F., Carlsen H., Obernberger I., Schoch M., Small-scale CHP Plant based on a 75 kWe Hermetic Eight Cylinder Stirling Engine for Biomass Fuels – Development, Technology and Operating Experiences, 2nd World Conferenceand Exhibition on Biomass for Energy, Industry and Climate Protection, Rome 2004.
19. Diver R.B., Andraka C.E., Moreno J.B., Adkins D.R., Moss T.A., Trends in Dish-Stirling Solar Receiver Design, Proceedings of the IECEC, Reno 1990.
20. Andraka C.E. et al., Solar Heat Pipe Testing of the Stirling Thermal Motors 4-120 Stirling Engine, Paper No. 96306, Proceedings of the IECEC, Washington 1996.
21. Backhaus S., Swift G.W., A thermoaccustic Stirling heat engine, „Journal of the Acoustical Society of America”, June 2000.