Stirling engines for low-temperature solar-thermal-electric power generation.

Abstract

Η εποχή των ορυκτών καυσίμων έδωσε την ευκαιρία για μεγάλες τεχνολογικές εξελίξεις που «οδήγησαν» στη λεγόμενη εποχή της βιομηχανικής επανάστασης αλλάζοντας τον τρόπο ζωής των ανθρώπων ριζικά. Ένα από τα μειονεκτήματα που οφείλονται σε αυτήν την ταχεία αλλαγή είναι η ρύπανση του περιβάλλοντος σε σημείο απειλής για την ανθρώπινη ύπαρξη. Για να συνεχιστεί η τεχνολογική και κοινωνική ανάπτυξη των ανθρώπων χωρίς την απειλή για την ζωή στον πλανήτη, πρέπει να επιτευχθεί πιο βιώσιμη περιβαλλοντική ανάπτυξη. Η αρχή γίνεται από το πρόβλημα της παραγωγής ενέργειας. Το οποίο θα πρέπει να λυθεί μέσω της ανάπτυξης συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Αντιμετωπίζοντας αυτό το πρόβλημα πρέπει να αντιμετωπίσουμε αυτό το ζήτημα σε παγκόσμια και τοπική κλίμακα. Για να γίνει αυτό, τα συστήματα παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας αποτελούν τον ακρογωνιαίο λίθο του στόχου της διατήρησης του περιβάλλοντος και του μετριασμού του φαινομένου της κλιματικής αλλαγής. Στην παρούσα εργασία μελετάται ένα ηλιακό σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιεί κινητήρα Stirling για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στόχος είναι ο σχεδιασμός του συστήματος και η ανάλυση της απόδοσής του για τη χρήση εμπορικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και την βελτιστοποίηση του σχεδιασμού του για μελλοντική ανάπτυξη. Η μηχανή Stirling είναι το κύριο μέρος του συστήματος και χρησιμοποιείται για την παραγωγή ισχύος χρησιμοποιώντας τη θερμότητα που παρέχεται από το σύστημα ηλιακών συλλεκτών. Τα βασικά στοιχεία ολόκληρου του σχεδιασμού περιλαμβάνουν το ηλιακό θερμικό σύστημα με τον συλλέκτη να παράγει τη θερμότητα που χρησιμοποιείται από τον στερλίν κινητήρα για παραγωγή ενέργειας. Ο σχεδιασμός προσπαθεί να εκμεταλλευτεί τους χαμηλούς δείκτες συγκέντρωσης του συλλέκτη ηλιακής ακτινοβολίας και να παράγει ηλεκτρισμό σε ένα ανταγωνιστικό σύστημα χαμηλού κόστους.Αυτή η αποθήκευση ενέργειας μπορεί να γίνει μέσω δεξαμενής νερού που χρησιμοποιείται συνήθως στα νοικοκυριά σήμερα και είναι φθηνή και ασφαλής. Το προτεινόμενο σύστημα μετατροπής ενέργειας έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική σε τρία κυρίως στάδια: 1. πρώτα από ηλιακή σε θερμική, 2. θερμική σε μηχανική και τέλος 3. από μηχανική σε ηλεκτρική. Το σύστημα έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με θερμοκρασίες συλλέκτη στην περιοχή από 120 ◦C έως 150 ◦C, κάτι που συμβαδίζει με τη χρήση σταθερών ηλιακών θερμικών συλλεκτών.