Stirling Motoru
Konsantre güneş radyasyonu tarafından sağlanan termal enerji, akuple jeneratörlü bir Stirling motoru kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Stirling motorları, sıcak gaz makineleri grubuna aittir ve kapalı bir sistem kullanır; yani çalışma döngüsü içinde her zaman aynı çalışma gazı kullanılır. Otto veya Dizel motorların aksine, enerji harici ısı kaynağı ile sağlanır, bu nedenle Stirling motorları güneş enerjisiyle çalışmaya da uygundur.
Bir Stirling motorunun temel prensibi, sıcaklık değişimi durumunda gazın belirli bir hacim değiştirme işi gerçekleştirmesi etkisine dayanır. Proses, soğuğun izotermal sıkıştırmasına ve ısı beslemesi durumunda sürekli olarak düşük bir hacimde sıcak ortamın izotermal genleşmesine ve ısının uzaklaştırılması durumunda sürekli olarak büyük bir hacimde (izokor) dayanmaktadır.
Çalışma gazı sürekli yüksek ve sürekli düşük sıcaklıktaki iki hazne arasında hareket ettirilerek periyodik sıcaklık değişimi ve dolayısıyla sürekli çalışma sağlanabilir.
Teknik gerçekleştirme için bir sıkıştırma pistonu kapalı tarafa hareket ettirilir, böylece soğuk çalışma gazı bir rejeneratörden geçerek sıcak alana akar. Rejeneratör, daha önce emilen ısıyı çalışma gazına iletir.
Rejeneratör soğuk mahallin sıcaklığına kadar soğurken, gaz sıcak mahallin sıcaklığına kadar ısıtılır. Daha sonra, sıcak mahal içindeki çalışma gazı izotermal olarak genişler ve sıcak mahaldeki ısıyı emer (izotermal genleşme aşaması.
Genişleyen çalışma gazı çalışma pistonunu açık tarafa hareket ettirir ve iş yapar. Çalışma pistonu alt ölü noktayı geçer ve böylece kapalı tarafa hareket ettirilirse, sıcak çalışma gazı rejeneratörü geçmeye ve soğuk odaya geçmeye zorlanır. Isı, çalışma gazından rejeneratöre eş korozlu olarak aktarılır.
Gaz, soğuk alanın sıcaklığına kadar soğutulurken, rejeneratör sıcak alanın sıcaklığına kadar ısıtılır. Çalışma gazı daha sonra izotermal olarak sıkıştırılır ve üretilen ısıyı soğuk alana iletir.
Temel sistem bileşenleri bu nedenle ısıtmalı çalışma silindirini, soğutmalı sıkıştırma silindirini ve ara enerji depolamaya hizmet eden bir rejeneratörü içerir. Çoğu durumda, rejeneratör, yüksek ısı kapasitesine sahip oldukça gözenekli bir gövdedir; bu gözenekli gövde, gövde içinden akan gaz kütlesinden çok daha büyük bir kütleye sahiptir.
Rejeneratör içinde alternatif ısı iletimi ne kadar eksiksiz gerçekleştirilirse, çalışma ve sıkıştırma silindiri arasındaki ortalama sıcaklık farkı ve dolayısıyla Stirling motorunun verimliliği o kadar büyük olur.
Deplasman pistonu, çalışan pistona uygun faz açısında bir tahrik mekanizması veya titreşimli bir sistem aracılığıyla bağlanırsa, tüm sistem termik motor olarak hizmet edebilir. Mekanik tasarım açısından tek etkili ve çift etkili makineler ayırt edilir.
Tek etkili makinelerde sıkıştırma veya genleşme pistonunun sadece bir tarafı çalışma alanı içinde basınç dalgalanmalarına maruz kalırken, çift etkili makinelerde çalışma gazının basıncı pistonun her iki tarafında etkilidir; ikinci durumda, aynı anda sıkıştırma ve genleşme pistonu olarak çalışırlar.
Stirling makineleri ayrıca kinematik ve serbest pistonlu Stirling motorları olarak da ayırt edilebilir.
– Kinematik Stirling motorları, güç aktarımını bir bağlantı mekanizması vasıtasıyla gerçekleştirir. Bir jeneratör, bu dişliye dışarıya giden bir şaft ile bağlanabilir.
– Serbest pistonlu Stirling motorları, çalışan piston, yer değiştirme cihazı ve çevre arasında mekanik bağlantıdan yoksundur. Her iki piston da serbestçe hareket eder. Dönüştürülen enerji, örneğin bir eksenel jeneratör tarafından dışarıya aktarılabilir.
Mekanik ara bağlantı, bir iç yaylı sönümleme sistemi ile değiştirilir; bu nedenle sadece iki hareketli parça gereklidir. Makine hermetik olarak kapatılmıştır, böylece sıkma sorunları önlenir. Serbest pistonlu Stirling makineleri, basit bir yapının ve yüksek güvenilirliğin teorik faydalarını sunar, ancak kinematik makinelerle karşılaştırıldığında gelişme açısından şu anda çok geridedir.
Stirling motoru yapımı
Stirling motoru fiyat
Stirling motor sunum
Stirling motor yapımı malzemeleri
Stirling motor projesi
Stirling Motor satılık
Stirling motoru nasıl çalışır
Stirling motoru Nedir
Bulaşık/Stirling sistemleri için uygulanan makineler, çalışma gazı sıcaklıkları olarak 600 ila 800 °C arasında helyum veya hidrojen kullanır. Stirling motorunun güç çıkışı, çalışma gazı ortalama basıncı değiştirilerek kontrol edilir.
Boyutları ve yer gereksinimleri nedeniyle ayrı çanak/Stirling sistemleri, küçük ve orta ölçekli şebekelere (mikro ve mini şebekeler) güç sağlamaya uygundur. Fosil veya biyojen yanıcı maddelerle çalışan piller ve/veya ek jeneratörler ile birleştirildiğinde, kırsal toplulukların enerji arzı için uygundurlar.
Bu açıdan, çok sayıdaki diğer yenilenebilir kaynaklarla rekabet etmek zorunda olduklarından, mevcut gelişmeler otomatik işletim ve maliyet düşürmeye odaklanmaktadır.
Alternatif olarak, daha büyük miktarlarda ısı ve güç sağlamak için çanak/Stirling enerji santralleri birbirine bağlanabilir. En büyük park 1984 yılında Kaliforniya’da hizmete girdi ve 700 ayrı toplayıcıdan ve yaklaşık 5 MW toplam elektrik kapasitesine sahip bir merkezi termik motordan oluşuyordu.
Son yıllarda çeşitli çanak/Stirling prototipleri geliştirilmiş ve test edilmiştir. Bazı türlerden birkaç birim inşa edilmiştir. Tablo 5.10 mevcut çanak/Stirling bitkilerinin /5-25/ ana parametrelerini gösterir.
2001’den bu yana toplam yaklaşık 10.000 saat sürekli işletimde (gün doğumundan gün batımına) çalıştırılan 10 kW EuroDish tesisleri için tipik bir karakteristik güç eğrisi örneğini gösterir (enerji ve kapasite verileri IEA direktifine göre standardize edilmiştir).
Bu rakamlara göre Stirling makinesinin mil gücü 11 kw’dır. Tüp alıcı, 800 W/m2’nin üzerinde yüksek radyasyonda aşırı yük aralığında bir fan tarafından soğutulur.
Yoğunlaştırıcı, cam elyaf takviyeli epoksi reçineden yapılmış sandviç elemanlardan oluşur. Segmentler, yüksek sertlik ve kontur doğruluğu ile karakterize edilen bir halka kafes düzeneği tarafından desteklenen kapalı bir kabuk oluşturmak üzere birleştirilir. Kabuğun ön tarafı, sürekli olarak yaklaşık %94’lük yüksek yansıtma oranı elde etmek için ince cam ayna ile kaplanmıştır.
Ekonomik ve Çevresel Analiz
Aşağıdaki açıklamalar çanak/Stirling sistemlerini ekonomik ve çevresel parametrelere göre değerlendirmeyi amaçlamaktadır.
Ekonomik analiz. Tanımlanan çanak/Stirling tesisleri için enerji üretim maliyetleri, bu çalışma boyunca uygulanan değerlendirme yöntemine göre hesaplanmıştır.
Buna göre inşaat ve işletme maliyetleri hesaplanmakta ve tesisin teknik ömrü boyunca yıllık gelir olarak dağıtılmaktadır.
Spesifik elektrik üretim maliyetleri, bu yıllık amortismanlar ve üretilen elektrik enerjisi temel alınarak hesaplanır. Aksi belirtilmedikçe, 20 yıllık bir teknik ömür ve %4,5 faiz oranı varsayılmıştır.
Bu tür tesisler özellikle doğrudan radyasyon payının yüksek olduğu alanlara kurulduğundan, yıllık toplam 2.700 kWh/m2’lik bir doğrudan radyasyon referans sahası varsayılmıştır. Değerlendirilen 10 kW çanak/Stirling sisteminin EuroDish tipi ana teknik verileri belirtilmiştir.