Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Wybrane aspekty projektowania urządzeń pracujących w obiegu Stirlinga

Selected aspects of the design of Stirling cycle engines
Schemat urządzenia Stirlinga w konfiguracji alfa
Schemat urządzenia Stirlinga w konfiguracji alfa
arch. autora

Produkowane obecnie urządzenia Stirlinga mogą być alternatywą dla stosowanych powszechnie silników cieplnych ze spalaniem wewnętrznym oraz chłodziarek realizujących obieg Lindego.

W ciągu ostatnich kilku dekad firmy zaprojektowały i zbudowały urządzenia realizujące obieg Stirlinga, które mogą znaleźć zastosowanie w agregatach kogeneracyjnych, pojazdach, statkach powietrznych, okrętach, gazowych pompach ciepła czy jako dodatkowe źródło mocy w urządzeniach różnego typu.

Raport ekologiczny Komisji Europejskiej w sprawie dostaw energii (COM 2000 769 „Kierunki Europejskiej Strategii Dostaw Energii”) stwierdza, że Unia Europejska jest w 50% zależna od zewnętrznych dostaw energii.

Przy utrzymaniu obecnych tendencji do 2030 r. wskaźnik ten ma wzrosnąć do 70%. Również pomimo czynionych wysiłków wzrasta poziom emisji gazów cieplarnianych w UE. W raporcie stwierdzono równocześnie, że Unia ma relatywnie ograniczone możliwości wpływu na warunki dostaw energii.

Spostrzeżenia te były podstawą do podjęcia decyzji o opracowaniu nowych zasad polityki UE oraz środków mających na celu ograniczenie emisji i popytu na energię. Jednym z kierunków, na który położono silny nacisk, jest wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych.

Założenia polityki energetycznej Unii Europejskiej w zakresie rozwoju wykorzystania odnawialnych źródeł energii przyjęto w pakiecie klimatyczno-energetycznym [29]. Zakłada on zwiększenie udziału energii ze źródeł odnawialnych w bilansie energii finalnej UE do 20%, a w sektorze transportu do 10% w 2020 r. Jako jeden z istotnych sposobów zaspokojenia potrzeb energetycznych przyjęto kogenerację, czyli skojarzone wytwarzanie energii (CHP – Combined Heat and Power).

Maszyny Stirlinga

Maszyny Stirlinga mogą stanowić realną alternatywę dla stosowanych obecnie technologii silników cieplnych ze spalaniem wewnętrznym oraz urządzeń chłodniczych.

Pomimo teoretycznej sprawności obiegu termodynamicznego maszyny Stirlinga równej sprawności obiegu Carnota rozwój tej technologii nie przebiegał w tak intensywny sposób, jak w przypadku silników ze spalaniem wewnętrznym.

Tabela 1. Dane techniczne wybranych silników Stirlinga
Tabela 1. Dane techniczne wybranych silników Stirlinga

Postęp w dziedzinie inżynierii materiałowej oraz rozwój techniki komputerowej i co za tym idzie możliwość stosowania numerycznych metod obliczeniowych spowodowały, że zapomniana konstrukcja zaczyna obecnie przeżywać renesans. Świadczyć o tym może coraz większa liczba wdrożeń komercyjnych. Przykładem zastosowania jest m.in. skojarzona produkcja energii.

tab. 1 przedstawiono podstawowe dane techniczne wybranych silników Stirlinga [4, 10, 16, 27]. Na ich podstawie można stwierdzić, że budowane obecnie silniki mają szeroki zakres mocy – od kilku kW do ponad 1 MW.

Jak wspomniano, Unia Europejska za jeden z istotnych sposobów zaspokojenia potrzeb energetycznych uważa kogenerację. Unijne przepisy prawne sprzyjają skojarzonemu wytwarzaniu energii (CHP) i jest to bardzo silnie rozwijająca się dziedzina gospodarki energetycznej.

W dokumencie opracowanym w ramach programu BASREC (Baltic Sea Region Energy Cooperation) Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej [2] stwierdzono, że rozwój CHP jest jedynym sposobem na jednoczesne wykorzystanie różnorodnych paliw do produkcji ciepła i energii elektrycznej o wysokiej efektywności. 

Jednym z trybów pracy CHP oprócz technologii tradycyjnych (elektrociepłownie) są mikroturbiny, ogniwa paliwowe oraz właśnie silniki Stirlinga. Urządzenia kogeneracyjne z silnikami Stirlinga mogą stanowić alternatywę dla małych maszyn spalania wewnętrznego oraz turbin gazowych ze względu m.in. na:

  • większą skuteczność,
  • możliwość zastosowania praktycznie dowolnego źródła ciepła,
  • mniejszą emisję zanieczyszczeń.
	 Tabela 2. Dane techniczne wybranych urządzeń z silnikiem Stirlinga
Tabela 2. Dane techniczne wybranych urządzeń z silnikiem Stirlinga

Obecnie są już dostępne na rynku tego typu urządzenia. W tab. 2 przedstawiono dane techniczne wybranych agregatów kogeneracyjnych Stirlinga [4, 17, 23].

Urządzenia Stirlinga, które pierwotnie były zaprojektowane i budowane jako silniki, w ostatnich latach zaczęły być również stosowane do realizacji alternatywnych obiegów chłodniczych oraz pomp ciepła. Najbardziej obiecujące kierunki to chłodziarki Stirlinga, chłodziarki termoakustyczne (odmiana chłodziarki Stirlinga) oraz chłodziarki oparte na efekcie rozmagnesowania adiabatycznego do ekstremalnie niskich temperatur. Ponieważ urządzenia te charakteryzują się wysokim współczynnikiem efektywności, wdrożenie ich do masowej produkcji skutkowałoby obniżeniem zużycia energii związanej z eksploatacją klimatyzatorów, chłodziarek domowych oraz pomp ciepła. Dodatkowo stosowany w chłodziarkach Stirlinga jako gaz roboczy hel jest bezpieczny pod względem toksyczności i palności (Safety Group A1 wg ASHRAE) oraz charakteryzuje się ODP (Ozone Depletion Potential – potencjał niszczenia warstwy ozonowej) = 0,0.

Czytaj też: Współczesne zastosowania maszyn Stirlinga >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   07.06.2016

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
9/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dofinansowanie ogrzewania i fotowoltaiki
  • - Eksploatacja gruntowych pomp ciepła
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl