Павел Бахолдин (spenser) wrote in alter_energy,
Павел Бахолдин
spenser
alter_energy

Двигатели Стирлинга в океане. Новый взгляд на альтернативную энергетику.

 

Помимо двигателей внутреннего сгорания существует еще так называемый двигатель ВНЕШНЕГО сгорания, или (по имени своего изобретателя) – двигатель Стирлинга.

Подробности технического устройства двигателя желающие могут посмотреть в Википедии, а здесь лишь коснусь его принципа работы. Одну сторону двигателя нагревают, а другую охлаждают. Рабочее тело (газ) движется в замкнутом пространстве, толкая поршни во время цикла расширение-сжатие между двумя зонами с различной температурой.

Преимуществом данного типа двигателя является более высокий КПД по сравнению с ДВС и возможность использовать для нагрева одной из сторон рабочей камеры практически любой тип топлива...

 

Широкого распространения на транспорте двигатель Стирлинга не получил из-за своих относительно крупных габаритов по сравнению с ДВС той же мощности и из-за конструктивной невозможности быстро набирать обороты, что негативно влияло бы на динамику разгона транспортного средства.

Для выработки электроэнергии на электростанциях, работающих на ископаемом топливе, больше подходят турбины.

Насколько мне известно, двигатель Стирлинга сейчас в основном используется на подводных лодках – там его преимущества перевешивают недостатки.

Однако несколько лет назад в Соединенных Штатах появилась причудливая технология, позволившая использовать двигатель Стирлинга в качестве источника экологически чистой энергии.

Изобретатели добились того, что эффективность выработки электроэнергии намного превысила показатели обычных солнечных батарей.

Насколько мне известно, проект получил поддержку на уровне госадминистрации США и сейчас продолжает продвигаться с некоторой долей успешности.

Я размышлял над тем, как можно было бы еще более полно использовать преимущества двигателя Стирлинга для выработки экологически чистой электроэнергии с использованием излучения Солнца, и сейчас готов поделиться своим техническим решением.

Недостаток двигателя Стирлинга – в его относительной громоздкости.

Однако оборотная сторона этого недостатка – возможность сконструировать двигатель почти любых габаритов. Максимально возможный размер двигателя (в отличие от ДВС) упирается лишь в ограничение фантазии конструктора.

Создатели «Солнечных Стирлингов» не могут в полной мере использовать преимущества этого двигателя в плане масштаба из-за того, что сам движок у них закреплен на подвижной конструкции, которая при этом технически довольно сложна.

А что, если разместить сам двигатель стационарно, и солнечный свет подвести к его нагреваемой части при помощи какого-либо иного технического решения? Тогда мы ушли бы от ограничений в плане размера.

У «Солнечных Стирлингов» «холодная» часть рабочей зоны охлаждается за счет температуры окружающей среды. Оптимальные условия эксплуатации предполагают, что сами устройства устанавливаются в пустыне, где температура воздуха днем составляет от +30 до +50 градусов по Цельсию.

А что если попробовать увеличить разницу в температурах рабочих зон за счет природных источников? Для этого можно было бы, например, подвести к «холодной» части рабочей зоны проточную воду из находящегося неподалеку водоема с проточной водой.

Таким образом, можно было бы добиться куда большего КПД.

Идём дальше.

«Горячая» и «холодная» части рабочей зоны в традиционном варианте двигателя Стирлинга обмениваются температурой с внешней средой через внешние стенки устройства. Теплообмен можно было бы сделать более эффективным, если увеличить площадь соприкосновения с внешней средой рабочего тела в «холодной» и в «горячей» зоне.

И последние вводные данные: На глубине 700 метров температура воды в мировом океане имеет постоянную температуру 7 градусов по Цельсию.

А теперь мой вариант конструкции.

Двигатель Стирлинга строится в солнечном теплом регионе. Располагается он либо на некоем подобии нефтяной платформы прямо в океане, либо на берегу. На глубину 700 метров в океан опускается труба для выкачивания на поверхность холодной воды.

Рядом с двигателем (если он расположен на берегу), или непосредственно на нем (если он находится на удалении от берега) размещаются неподвижные солнечные концентраторы, разогревающие трубы, по которым циркулирует какой-нибудь жидкий теплоноситель (например, синтетическое масло). Благодаря использованию солнечных концентраторов можно собирать солнечную энергию практически с любой площади. Точно так же, нет особых ограничений для возможных объемов выкачки холодной воды с океанских глубин на поверхность. Что позволяет сделать электростанцию на основе двигателя Стирлинга почти любого размера.

Предлагаемое мной техническое решение для охлаждения «холодной» части рабочей зоны и разогрева «горячей»:

При подходе к «холодной» зоне вода с океанских глубин разделяется на множество труб небольшого диаметра. Уже внутри самой «холодной» зоны трубы пропущены через многочисленные листы металла для лучшего теплообмена (как радиаторы батарей отопления). Таким образом, площадь теплообмена по сравнению с классическим вариантом увеличивается на порядки. А температуру в «холодной» зоне можно поддерживать не многим более семи градусов благодаря быстрой прокачке океанской воды через трубы. После того, как вода прокачивается через трубы внутри «холодной» зоны, она вновь собирается в одну трубу и возвращается обратно на глубину – на достаточном отдалении от места, где произведен водозабор, чтобы не нагреть воду в его зоне.

В свою очередь, масло, разогретое солнечными концентраторами до температуры в несколько сотен градусов, через подобную же систему труб и радиаторов разогревает газ внутри «горячей» зоны.

Двигатель, оставаясь, таким образом, по своему принципу движком «внешнего» сгорания», тем не менее, разогревается и охлаждается как бы изнутри – за счет того, что рабочее тело (газ) разогревается и охлаждается трубами с носителями тепла и холода, размещенными прямо внутри рабочей зоны.

Подобное техническое решение позволит собирать даровую энергию солнечного света с площадей любого размера и даст возможность получить КПД куда выше, чем в конструкции «Солнечных Стирлингов» благодаря бОльшей разнице температур в двух частях рабочей зоны.

Таким образом, затраты на строительство электростанции одинаковой мощности, при использовании «Солнечных Стирлингов» и предлагаемого варианта будут различаться многократно (в пользу последнего) за счет эффекта масштаба, если его сделать действительно большим. Практическое использование рабочих экземпляров «Солнечных Стирлингов» показало, что получение электроэнергии таким способом коммерчески оправдано (выкладки есть в статье по данной мной ссылке).

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
  • 4 comments