Recientemente me enteré de los motores Stirling. ¿Qué necesita para extraer energía de ellos y, por ejemplo, convertirla en electricidad?

Answer 1

El motor Stirling es un motor térmico que funciona mediante compresión cíclica y expansión de aire u otro gas (el fluido de trabajo) a diferentes temperaturas, de modo que hay una conversión neta de energía térmica en trabajo mecánico. El motor Stirling es un motor térmico regenerativo de ciclo cerrado con un fluido de trabajo permanentemente gaseoso.

El siguiente motor de libra esterlina es mi kit de hobby personal que dará una muy buena explicación de cómo funciona

El sistema Sterling Engine contiene una masa fija de gas llamada “fluido de trabajo”, más comúnmente aire, hidrógeno o helio. En funcionamiento normal, el motor está sellado y no entra gas ni sale del motor. No se requieren válvulas, a diferencia de otros tipos de motores de pistón.

El motor Stirling, como la mayoría de los motores de calor, realiza cuatro procesos principales: enfriamiento, compresión, calentamiento y expansión. Esto se logra moviendo el gas de un lado a otro entre intercambiadores de calor fríos y calientes, a menudo con un regenerador entre el calentador y el enfriador. El intercambiador de calor caliente está en contacto térmico con una fuente de calor externa, como un quemador de combustible, y el intercambiador de calor frío está en contacto térmico con un disipador de calor externo, como las aletas de aire. Un cambio en la temperatura del gas provoca un cambio correspondiente en la presión del gas, mientras que el movimiento del pistón hace que el gas se expanda y comprima alternativamente.

El gas sigue el comportamiento descrito por las leyes de gas que describen cómo se relacionan la presión, la temperatura y el volumen de un gas. Cuando el gas se calienta, porque está en una cámara sellada, la presión aumenta y esto actúa sobre el pistón de potencia para producir una carrera de potencia. Cuando se enfría el gas, la presión cae y esto significa que el pistón necesita menos trabajo para comprimir el gas en la carrera de retorno, produciendo así una salida neta de potencia mecánica.

Esta potencia mecánica se transfiere al motor (Motor de CC de imán permanente) que actúa como generación.

Cuando el rotor del generador está funcionando, genera voltaje. Este voltaje está alimentando el LED para que brille.

Por lo tanto, en resumen, necesitamos poner una fuente de calor en contacto con el cilindro de gas que empujará el pistón hacia adelante y hacia atrás y, a su vez, moverá el generador que conduce a la energía eléctrica y encenderá el LED.

Answer 2

Buenas respuestas aquí, pero no he visto ninguna que cuantifique la salida, o al menos comente sobre la eficiencia. Espero tener noticias de alguien que haya intentado hacer que un motor-generador Stirling funcione a 50 o 60 Hz para hacer algún tipo de evaluación de viabilidad.

Aquí está mi opinión. Hay una buena apuesta de que el valor de la generación de energía excede los costos de mantenimiento, ingeniería, administración, depreciación y otros costos asociados si el “combustible” o el “conductor” es virtualmente gratuito.

Un ejemplo de un controlador libre es el delta T entre un fluido calentado por energía solar (y un cuerpo de agua a temperatura ambiente, por supuesto).

Otro podría ser el efluente de agua caliente de una central térmica. Y, por supuesto, este es el interesante, ¿no? Una planta de energía térmica emite agua caliente de los tubos de enfriamiento del pozo caliente del condensador, que es el disipador de calor de ese ciclo de Rankine. Los tratamientos tradicionales del ciclo de Rankine consideran que la energía térmica transportada en el agua de refrigeración calentada se “pierde” del sistema, pero el motor Stirling cambia un poco ese paradigma, ¿no?

Además, las centrales térmicas ya tienen infraestructura eléctrica (transformadores, redes de conmutación), personal técnico capacitado, una administración, etc. En resumen, el costo incremental de administrar una granja Stirling puede ser pequeño en comparación con los ingresos adicionales del jugo extra producido. Los números podrían funcionar realmente. Hmmm …

Entonces, ¿por qué no se ha intentado esto? ¿Es mi teoría de la economía viable solo reflexiones ociosas que no funcionarán en el mundo real? Esperemos que otros comentaristas puedan proporcionar información.

Answer 3

Lea “La próxima gran cosa: el sol, el motor Stirling y el impulso para cambiar el mundo”, de Mark Shelton. Explica cómo la pequeña startup Sunpower Inc. utilizó una increíble creatividad y habilidad de ingeniería para intentar hacer un generador de energía comercial Stirling. Gran lectura! Publicado en 1980. Sinopsis de Amazon:

El calentamiento global, la perforación de petróleo en el Ártico y la capa de ozono que desaparece son problemas ambientales enormes sin soluciones claras, o eso dice la sabiduría convencional. Pero en la pequeña ciudad de Appalachian, Ohio, un pequeño grupo de ingenieros bajo la guía de un excéntrico visionario llamado William Beale está desafiando la sabiduría convencional en un audaz intento de transformar la forma en que el mundo hace y usa la energía. Su “máquina definitiva”, un motor Stirling de energía solar, no se parece a nada que el mundo haya visto nunca, y conlleva una enorme carga de esperanza para el futuro del planeta. Si tienen éxito, un parche de desierto de 170 millas cuadradas podría generar todas las necesidades de energía de los Estados Unidos prácticamente libre de contaminación. La emocionante narrativa de Mark Shelton nos lleva a los laboratorios y talleres de motores de Sunpower, Inc., donde Beale y sus colegas están aprovechando la tecnología de la era espacial para una idea tan antigua como la máquina de vapor. Un prototipo funcional del motor Stirling ya es capaz de operar una casa individual, pero persisten enormes obstáculos: falta de fondos y la preferencia de los sectores público y privado de los Estados Unidos para obtener su energía de la manera tradicional. Al igual que el Alma de una nueva máquina de Tracy Kidder, el relato perspicaz de Shelton tiene el drama inherente de un informe de la frontera, una frontera que bien podría producir el próximo gran avance tecnológico para la raza humana.