Применение двигателя Стирлинга варьируется от механического движения до систем отопления и охлаждения и генерации электроэнергии. Двигатель Стирлинга — это тепловой двигатель, работающий за счет циклического сжатия и расширения воздуха или другого газа, « рабочего тела », при различных уровнях температуры, так что происходит чистое преобразование тепла в механическую работу . [1] [2] Тепловой двигатель цикла Стирлинга также может работать в обратном направлении, используя механическую энергию для передачи тепла в обратном направлении (т. е. тепловой насос или холодильник). [3]
Существует несколько конфигураций конструкции двигателей Стирлинга, которые могут быть построены (многие из которых требуют вращающихся или скользящих уплотнений), которые могут представлять сложные компромиссы между потерями на трение и утечкой хладагента . Может быть построен вариант двигателя Стирлинга со свободным поршнем , который может быть полностью герметичен , уменьшая потери на трение и полностью исключая утечку хладагента. Например, охладитель Стирлинга со свободным поршнем (FPSC) может преобразовывать входную электрическую энергию в практический эффект теплового насоса, используемый для высокоэффективных портативных холодильников и морозильников. И наоборот, может быть построен электрический генератор со свободным поршнем, преобразующий тепловой поток в механическую энергию, а затем в электричество. В обоих случаях энергия обычно преобразуется из/в электрическую энергию с помощью магнитных полей таким образом, чтобы избежать нарушения герметичности уплотнения. [3] [4]
Часто утверждается, что двигатель Стирлинга имеет слишком низкое отношение мощности к весу, слишком высокую стоимость и слишком долгое время запуска для автомобильных приложений. Они также имеют сложные и дорогие теплообменники. Охладитель Стирлинга должен отводить в два раза больше тепла, чем радиатор двигателя Отто или дизельного двигателя . Нагреватель должен быть изготовлен из нержавеющей стали, экзотического сплава или керамики, чтобы поддерживать высокие температуры нагрева, необходимые для высокой плотности мощности, и содержать водородный газ, который часто используется в автомобильных Стирлингах для максимизации мощности. Основными трудностями, связанными с использованием двигателя Стирлинга в автомобильных приложениях, являются время запуска, реакция ускорения, время выключения и вес, не для всех из которых есть готовые решения.
Однако был представлен модифицированный двигатель Стирлинга, в котором используются концепции, взятые из запатентованного двигателя внутреннего сгорания с камерой сгорания с боковой стенкой (патент США 7,387,093), который обещает преодолеть проблемы недостаточной плотности мощности и удельной мощности, а также проблему медленного отклика на ускорение, присущую всем двигателям Стирлинга. [5] Их можно было бы использовать в системах когенерации, которые используют отходящее тепло от выхлопа обычного поршневого или газотурбинного двигателя и использовать его либо для питания вспомогательных устройств (например, генератора переменного тока ), либо даже в качестве турбокомпаундной системы, которая добавляет мощность и крутящий момент коленчатому валу.
Автомобили, работающие исключительно на двигателях Стирлинга, были разработаны в испытательных проектах NASA , а также в более ранних проектах Ford Motor Company с использованием двигателей, предоставленных Philips , [6] и American Motors Corporation (AMC) с несколькими автомобилями, оборудованными агрегатами шведской United Stirling, построенными по лицензии Philips. Испытательные проекты транспортных средств NASA были разработаны подрядчиками и обозначены как MOD I и MOD II.
.jpg/1280px-AUTOMOBILE_-_CONTRACTOR_PHOTOGRAPH_-_(fixed).jpg)
Инженерные транспортные средства NASA с двигателем Stirling MOD 1 были построены в партнерстве с Министерством энергетики США (DOE) и NASA по контракту с AM General из AMC для разработки и демонстрации практических альтернатив стандартным двигателям. [7] AMC Spirit с двигателем P-40 от United Stirling AB был тщательно испытан на протяжении более 50 000 миль (80 467 км) и достиг средней топливной экономичности до 28,5 миль на галлон США (8,3 л/100 км; 34,2 миль на галлон имп. ). [8] Четырехдверный лифтбэк VAM Lerma 1980 года также был переоборудован под двигатель United Stirling P-40, чтобы продемонстрировать публике двигатель Stirling и продвинуть альтернативную программу правительства США по двигателям. [9]
Испытания, проведенные с AMC Spirit 1979 года, а также с Opel 1977 года и AMC Concord 1980 года , показали, что двигатели Стирлинга «могут быть разработаны в качестве автомобильной силовой установки для легковых автомобилей и что они могут дать благоприятные результаты». [10] Однако с 1977 года был достигнут прогресс с двигателями с искровым зажиганием одинаковой мощности, и требования к средней корпоративной экономии топлива (CAFE), которые должны были быть достигнуты автомобилями, продаваемыми в США, были ужесточены. [11] Более того, конструкция двигателя Стирлинга продолжала демонстрировать недостаток топливной эффективности . [11] Было также два основных недостатка для потребителей, использующих двигатели Стирлинга: во-первых, это время, необходимое для прогрева, поскольку большинство водителей не любят ждать, чтобы начать движение; и, во-вторых, это сложность изменения скорости двигателя, что ограничивало гибкость вождения на дороге и в транспортном потоке. [12] Процесс преобразования автопроизводителями своих существующих мощностей и инструментов для массового производства совершенно новой конструкции и типа силовой установки также был поставлен под сомнение. [11]
Проект MOD II в 1980 году создал один из самых эффективных автомобильных двигателей, когда-либо созданных. Двигатель достиг пикового теплового КПД 38,5% по сравнению с современным двигателем с искровым зажиганием (бензиновым), который имеет пиковый КПД 20-25%. Проект Mod II заменил обычный двигатель с искровым зажиганием в 4-дверном Chevrolet Celebrity notchback 1985 года . В отчете о проекте MOD II 1986 года (Приложение A) результаты показали, что расход топлива на шоссе увеличился с 40 до 58 миль на галлон США (с 5,9 до 4,1 л/100 км; с 48 до 70 миль на галлон имп. ), а городской диапазон составил от 26 до 33 миль на галлон США (с 9,0 до 7,1 л/100 км; с 31 до 40 миль на галлон имп. ) без изменения общей массы транспортного средства. Время запуска в автомобиле NASA составляло максимум 30 секунд, в то время как исследовательский автомобиль Ford использовал внутренний электрический нагреватель для быстрого запуска двигателя, что давало время запуска всего несколько секунд. Высокий крутящий момент двигателя Стирлинга на низкой скорости устранил необходимость в гидротрансформаторе в трансмиссии, что привело к снижению веса и потерь в трансмиссии, что несколько свело на нет недостаток веса Стирлинга в использовании в автомобиле. Это привело к повышению эффективности, упомянутой в результатах испытаний. [13] [14]
Эксперименты показали, что двигатель Стирлинга может повысить эффективность эксплуатации транспортного средства, идеально отделив Стирлинг от прямых энергетических потребностей, исключив прямую механическую связь, используемую в большинстве современных транспортных средств. Его основная функция, используемая в серийном электрическом гибридном транспортном средстве с увеличенным запасом хода , будет заключаться в том, чтобы быть генератором, обеспечивающим электроэнергией привод тяговых двигателей электромобиля и зарядкой буферного комплекта батарей. В петрогидравлическом гибриде Стирлинг будет выполнять ту же функцию, что и в петроэлектрическом последовательном гибриде, вращая насос, заряжающий гидравлический буферный бак. Несмотря на успех в фазах экспериментов MOD 1 и MOD 2, сокращение финансирования дальнейших исследований и отсутствие интереса со стороны автопроизводителей положили конец возможной коммерциализации программы создания автомобильного двигателя Стирлинга. [7]
Двигатели Стирлинга как часть гибридной электроприводной системы могут позволить обойти конструктивные проблемы и недостатки негибридного автомобиля Стирлинга.
В ноябре 2007 года в Швеции проект Precer анонсировал прототип гибридного автомобиля, использующего твердое биотопливо и двигатель Стирлинга. [15]
New Hampshire Union Leader сообщил, что Дин Камен разработал серийный подключаемый гибридный автомобиль с использованием Ford Think . [16] Автомобиль, получивший название DEKA Revolt, может проехать около 60 миль (97 км) на одной зарядке литиевой батареи . [16]
Роберт Макконахи создал первый летающий самолет с двигателем Стирлинга в августе 1986 года. [17] Двигатель типа Beta весил 360 граммов и выдавал всего 20 Вт мощности. [18] Двигатель был прикреплен к передней части модифицированного радиоуправляемого планера Super Malibu с общим взлетным весом 1 кг. Самый опубликованный испытательный полет длился 6 минут и продемонстрировал «едва достаточную мощность, чтобы сделать случайный плавный поворот и поддерживать высоту». [18]
Двигатель Стирлинга может хорошо подойти для подводных энергетических систем, где требуется электрическая работа или механическая мощность на прерывистом или постоянном уровне. General Motors провела работу над усовершенствованными двигателями цикла Стирлинга, которые включают теплоаккумулятор для подводного применения. United Stirling в Мальмё, Швеция , разрабатывают экспериментальный четырехцилиндровый двигатель, использующий перекись водорода в качестве окислителя в подводных энергетических системах. Подводная лодка SAGA (Submarine Assistance Great Autonomy) была введена в эксплуатацию в 1990-х годах и приводится в движение двумя двигателями Стирлинга, снабжаемыми дизельным топливом и жидким кислородом . Эта система также имеет потенциал для движения надводных кораблей, поскольку размер двигателя не вызывает беспокойства, а размещение секции радиатора в морской воде, а не на открытом воздухе (как это было бы в случае с наземным двигателем) позволяет сделать ее меньше.
Шведская судостроительная компания Kockums построила восемь успешных подводных лодок с двигателем Стирлинга с конца 1980-х годов. [19] [20] Они перевозят сжатый кислород, чтобы обеспечить сгорание топлива под водой, обеспечивая тепло для двигателя Стирлинга. В настоящее время они используются на подводных лодках классов Gotland и Södermanland . Это первые подводные лодки в мире, оснащенные воздухонезависимым двигателем Стирлинга (AIP), который увеличивает их подводную продолжительность с нескольких дней до нескольких недель. [20]
Двигатель Kockums также установлен на японской подводной лодке класса Sōryū . [21]
Ранее такая возможность была доступна только для атомных подводных лодок .
Двигатели Стирлинга могут приводить в действие насосы для перемещения жидкостей, таких как вода, воздух и газы. Например, ST-5 от Stirling Technology Inc. с выходной мощностью 5 лошадиных сил (3,7 кВт) может приводить в действие генератор мощностью 3 кВт или центробежный водяной насос. [22]
В системе комбинированного производства тепла и электроэнергии (CHP) механическая или электрическая энергия генерируется обычным способом, однако отработанное тепло, выделяемое двигателем, используется для подачи вторичного тепла. Это может быть практически все, что использует низкотемпературное тепло. Часто это уже существующее использование энергии, например, отопление коммерческих помещений, нагрев воды в жилых помещениях или промышленный процесс.
Тепловые электростанции в электросети используют топливо для производства электроэнергии . Однако при этом образуется большое количество отработанного тепла, которое часто остается неиспользованным. В других ситуациях высококачественное топливо сжигается при высоких температурах для низкотемпературного применения. Согласно второму закону термодинамики , тепловой двигатель может вырабатывать электроэнергию из этой разницы температур. В системе ТЭЦ высокотемпературное первичное тепло поступает в нагреватель двигателя Стирлинга, затем часть энергии преобразуется в механическую мощность в двигателе, а остальная часть проходит через охладитель, откуда выходит при низкой температуре. «Отработанное» тепло на самом деле поступает из основного охладителя двигателя и , возможно, из других источников, таких как выхлоп горелки, если таковой имеется.
Мощность, вырабатываемая двигателем, может быть использована для запуска промышленного или сельскохозяйственного процесса, что в свою очередь создает отходы биомассы, которые могут быть использованы в качестве бесплатного топлива для двигателя, тем самым снижая затраты на удаление отходов. Весь процесс может быть эффективным и экономически выгодным.
Inspirit Energy, британская компания, имеет газовую когенерационную установку под названием Inspirit Charger, которая поступит в продажу в 2016 году. Напольный блок вырабатывает 3 кВт электрической и 15 кВт тепловой энергии. [23] [24]
WhisperGen, новозеландская фирма с офисами в Крайстчерче , разработала двигатель цикла Стирлинга «AC Micro Combined Heat and Power». Эти микроТЭЦ- блоки представляют собой газовые котлы центрального отопления, которые продают неиспользованную электроэнергию обратно в электросеть . В 2004 году WhisperGen объявила, что производит 80 000 единиц для жилого рынка в Соединенном Королевстве . Испытание 20 единиц в Германии было проведено в 2006 году. [25]
Помещенный в фокус параболического зеркала, двигатель Стирлинга может преобразовывать солнечную энергию в электричество с эффективностью, лучшей, чем у неконцентрированных фотоэлектрических элементов , и сравнимой с концентрированными фотоэлектрическими элементами . 11 августа 2005 года Southern California Edison объявила о соглашении с Stirling Energy Systems (SES) о покупке электроэнергии, произведенной с использованием более 30 000 двигателей Стирлинга на солнечных батареях в течение двадцатилетнего периода, достаточного для выработки 850 МВт электроэнергии. Эти системы на солнечной ферме площадью 8000 акров (19 км 2 ) будут использовать зеркала для направления и концентрации солнечного света на двигатели, которые, в свою очередь, будут приводить в действие генераторы. «В январе 2010 года, через четыре месяца после закладки фундамента, партнерская компания Stirling Energy Tessara Solar завершила строительство солнечной электростанции Maricopa мощностью 1,5 МВт в Пеории, штат Аризона , недалеко от Финикса. Электростанция состоит из 60 солнечных батарей SES SunCatcher». [26] SunCatcher описывается как «большой, отслеживающий, концентрирующий солнечную энергию (CSP) тарелочный коллектор, который генерирует 25 киловатт (кВт) электроэнергии при полном солнце. Каждый из 38-футовых коллекторов содержит более 300 изогнутых зеркал ( гелиостатов ), которые фокусируют солнечный свет на блок преобразования энергии, который содержит двигатель Стирлинга. Тарелка использует двухосевое отслеживание, чтобы точно следовать за солнцем, когда оно движется по небу». [26] Были споры по поводу проекта [27] из-за опасений воздействия на окружающую среду животных, живущих на этом месте. Солнечная электростанция Maricopa была закрыта. [28]
Существует потенциал для ядерных двигателей Стирлинга на электростанциях. Замена паровых турбин атомных электростанций двигателями Стирлинга может упростить установку, повысить эффективность и сократить радиоактивные побочные продукты. Ряд конструкций реакторов-размножителей используют жидкий натрий в качестве охладителя. Если тепло должно использоваться в паровой установке, требуется теплообменник вода/натрий, что вызывает некоторые опасения в случае утечки, поскольку натрий бурно реагирует с водой. Двигатель Стирлинга устраняет необходимость в воде в любом месте цикла. Это будет иметь преимущества для ядерных установок в засушливых регионах.
Лаборатории правительства США разработали современный двигатель Стирлинга, известный как радиоизотопный генератор Стирлинга, для использования в исследовании космоса. Он предназначен для выработки электроэнергии для зондов дальнего космоса в миссиях, длящихся десятилетиями. Двигатель использует один вытеснитель для уменьшения подвижных частей и использует высокоэнергетическую акустику для передачи энергии. Источником тепла является сухая твердая ядерная топливная заготовка, а теплоотводом является излучение в само свободное пространство.
При подаче механической энергии двигатель Стирлинга может работать в обратном направлении как тепловой насос для отопления или охлаждения. В конце 1930-х годов корпорация Philips из Нидерландов успешно использовала цикл Стирлинга в криогенных приложениях. [29] Во время программы Space Shuttle НАСА успешно подняло охладитель цикла Стирлинга в форме, «похожей по размеру и форме на небольшие бытовые агрегаты, часто используемые в студенческих общежитиях» для использования в Лаборатории естественных наук. [30] Дальнейшие исследования этого агрегата для бытового использования привели к увеличению коэффициента полезного действия Карно в три раза и снижению веса агрегата на 1 кг. [31] Были проведены эксперименты с использованием энергии ветра, приводящей в действие тепловой насос цикла Стирлинга для бытового отопления и кондиционирования воздуха. [ необходима ссылка ]
Любой двигатель Стирлинга также будет работать в обратном направлении как тепловой насос : когда механическая энергия прикладывается к валу, между резервуарами возникает разность температур. Основные механические компоненты криоохладителя Стирлинга идентичны двигателю Стирлинга. И в двигателе, и в тепловом насосе тепло течет из пространства расширения в пространство сжатия; однако требуется входная работа для того, чтобы тепло текло «вверх» против теплового градиента, особенно когда пространство сжатия горячее пространства расширения. Внешняя сторона теплообменника пространства расширения может быть помещена внутрь теплоизолированного отсека, такого как вакуумная колба. Тепло фактически выкачивается из этого отсека через рабочий газ криоохладителя в пространство сжатия. Пространство сжатия будет иметь температуру выше температуры окружающей среды, и поэтому тепло будет вытекать в окружающую среду.
Одно из их современных применений — криогеника и, в меньшей степени, охлаждение . При типичных температурах охлаждения охладители Стирлинга, как правило, экономически не конкурентоспособны с менее дорогими основными системами охлаждения Ренкина , поскольку они менее энергоэффективны. Однако ниже примерно −40...−30 °C охлаждение Ренкина неэффективно, поскольку нет подходящих хладагентов с такой низкой температурой кипения. Криоохладители Стирлинга способны «поднимать» тепло до −200 °C (73 K), что достаточно для сжижения воздуха (в частности, основных газов-компонентов кислорода , азота и аргона ). Они могут опускаться до 40–60 K для одноступенчатых машин, в зависимости от конкретной конструкции. Двухступенчатые криоохладители Стирлинга могут достигать температур 20 K, достаточных для сжижения водорода и неона. [32] Криоохладители для этой цели более или менее конкурентоспособны с другими технологиями криоохладителей. Коэффициент полезного действия при криогенных температурах обычно составляет 0,04–0,05 (что соответствует эффективности 4–5%). Эмпирически устройства показывают линейную тенденцию, как правило, с КПД = 0,0015 T c − 0,065 , где T c — криогенная температура. При этих температурах твердые материалы имеют более низкие значения удельной теплоты, поэтому регенератор должен быть изготовлен из неожиданных материалов, таких как хлопок . [ требуется цитата ]
Первый криоохладитель с циклом Стирлинга был разработан в Philips в 1950-х годах и коммерциализирован в таких местах, как заводы по производству жидкого воздуха . Бизнес Philips Cryogenics развивался, пока в 1990 году не был разделен на Stirling Cryogenics BV, Нидерланды. Эта компания по-прежнему занимается разработкой и производством криоохладителей Стирлинга и криогенных систем охлаждения.
Широкий спектр меньших криокулеров Стирлинга коммерчески доступен для таких задач, как охлаждение электронных датчиков и иногда микропроцессоров . Для этого применения криокулеры Стирлинга являются самой высокопроизводительной технологией из имеющихся, благодаря своей способности эффективно поднимать тепло при очень низких температурах. Они бесшумны, не вибрируют, могут быть уменьшены до малых размеров и имеют очень высокую надежность и низкие эксплуатационные расходы. По состоянию на 2009 год криокулеры считались единственными широко используемыми коммерчески успешными устройствами Стирлинга. [ необходима цитата ]
Тепловой насос Стирлинга очень похож на криоохладитель Стирлинга, главное отличие в том, что он обычно работает при комнатной температуре. В настоящее время его основное применение — перекачивать тепло снаружи здания внутрь, тем самым нагревая его при меньших затратах на электроэнергию.
Как и в любом другом устройстве Стирлинга, поток тепла идет из пространства расширения в пространство сжатия. Однако, в отличие от двигателя Стирлинга , пространство расширения имеет более низкую температуру, чем пространство сжатия, поэтому вместо производства работы требуется ввод механической работы системой (для удовлетворения Второго закона термодинамики ). Ввод механической энергии может осуществляться, например, электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания. Когда механическая работа для теплового насоса обеспечивается вторым двигателем Стирлинга, то вся система называется «тепловым насосом, приводимым в действие теплом».
Сторона расширения теплового насоса термически связана с источником тепла, которым часто является внешняя среда. Сторона сжатия устройства Стирлинга помещается в нагреваемую среду, например, в здание, и в нее «закачивается» тепло. Обычно между двумя сторонами имеется теплоизоляция , поэтому внутри изолированного пространства будет наблюдаться повышение температуры.
Тепловые насосы являются, безусловно, наиболее энергоэффективными типами систем отопления, поскольку они «собирают» тепло из окружающей среды, а не просто превращают свою входную энергию в тепло. В соответствии со вторым законом термодинамики, тепловым насосам всегда требуется дополнительный ввод некоторой внешней энергии, чтобы «перекачивать» собранное тепло «вверх» против разницы температур.
По сравнению с обычными тепловыми насосами, тепловые насосы Стирлинга часто имеют более высокий коэффициент полезного действия [ требуется ссылка ] . Системы Стирлинга имеют ограниченное коммерческое использование; однако ожидается, что их использование будет расти вместе с рыночным спросом на энергосбережение, и внедрение, вероятно, будет ускорено технологическими усовершенствованиями.
Свободнопоршневой охладитель Стирлинга (FPSC) представляет собой полностью герметичную систему теплопередачи, которая имеет только две подвижные части (поршень и вытеснитель) и которая может использовать гелий в качестве рабочей жидкости . Поршень обычно приводится в движение осциллирующим магнитным полем, которое является источником энергии, необходимой для приведения в действие холодильного цикла. Магнитный привод позволяет приводить в действие поршень без необходимости использования каких-либо уплотнений, прокладок, уплотнительных колец или других компромиссов в герметично закрытой системе. [33] Заявленные преимущества системы включают улучшенную эффективность и охлаждающую способность, меньший вес, меньшие размеры и лучшую управляемость. [34]
FPSC был изобретен в 1964 году Уильямом Билом (1928-2016), профессором машиностроения в Университете Огайо в Афинах, штат Огайо . Он основал Sunpower Inc., [35] которая исследует и разрабатывает системы FPSC для военных, аэрокосмических, промышленных и коммерческих приложений. Охладитель FPSC, произведенный Sunpower, использовался NASA для охлаждения приборов на спутниках . [36] Фирма была продана семьей Бил в 2015 году, чтобы стать подразделением Ametek . [37]
Другими поставщиками технологии FPSC являются корпорация Twinbird из Японии [34] и Global Cooling из Нидерландов, которая (как и Sunpower) имеет исследовательский центр в Афинах, штат Огайо. [38]
В течение нескольких лет, начиная примерно с 2004 года, компания Coleman Company продавала версию Twinbird "SC-C925 Portable Freezer Cooler 25L" под своей собственной торговой маркой, [39] [40], но с тех пор она прекратила предлагать этот продукт. Портативный охладитель может работать более суток, поддерживая температуру ниже нуля при питании от автомобильного аккумулятора . [41] Этот охладитель все еще производится, и теперь Global Cooling координирует его распространение в Северной Америке и Европе. [42] Другие варианты, предлагаемые Twinbird, включают портативный морозильник (до −80 °C), складные охладители и модель для транспортировки крови и вакцин . [43]
Низкая разность температур ( LTD или Low Delta T (LDT) ) двигатель Стирлинга будет работать при любой низкой разнице температур, например, разнице между ладонью руки и комнатной температурой или комнатной температурой и кубиком льда. Рекорд разницы температур всего в 0,5 °C был достигнут в 1990 году. [44] Обычно они проектируются в гамма-конфигурации [45] для простоты и без регенератора, хотя некоторые имеют щели в вытеснителе, обычно сделанные из пены для частичной регенерации. Они, как правило, не находятся под давлением, работают при давлении, близком к 1 атмосфере . Вырабатываемая мощность составляет менее 1 Вт, и они предназначены только для демонстрационных целей. Они продаются как игрушки и образовательные модели.
Однако были построены более крупные (обычно площадью 1 м2) низкотемпературные двигатели для перекачивания воды с использованием прямого солнечного света с минимальным увеличением или без него. [46]
Национальная лаборатория Лос-Аламоса разработала «акустический тепловой двигатель Стирлинга» [47] без движущихся частей. Он преобразует тепло в интенсивную акустическую мощность, которая (цитата из указанного источника) «может использоваться непосредственно в акустических холодильниках или холодильниках с импульсными трубками для обеспечения охлаждения с помощью тепла без движущихся частей или ... для выработки электроэнергии через линейный генератор или другой электроакустический преобразователь мощности».
WhisperGen (банкротство 2012 [48] ) — новозеландская компания, которая разработала двигатели Стирлинга, работающие на природном газе или дизельном топливе. Было подписано соглашение с испанской фирмой Mondragon Corporación Cooperativa о производстве microCHP (комбинированная тепловая и электрическая энергия) WhisperGen и их поставке на внутренний рынок Европы. Некоторое время назад E.ON UK объявила о подобной инициативе для Великобритании. Бытовые двигатели Стирлинга будут поставлять клиенту горячую воду, отопление помещений и излишки электроэнергии, которые можно будет вернуть в электросеть.
Согласно опубликованным компаниями эксплуатационным характеристикам, автономный дизельный блок вырабатывает комбинированное тепло (5,5 кВт тепла) и электричество (800 Вт электричества) при подаче в блок 0,75 литра автомобильного дизельного топлива в час. Утверждается, что блоки Whispergen работают как комбинированный когенерационный блок, достигая эксплуатационной эффективности до ~80%.
Однако предварительные результаты обзора Energy Saving Trust производительности блоков WhisperGen microCHP показали, что их преимущества в лучшем случае незначительны в большинстве домов. [49] Однако другой автор показывает, что микрогенерация на основе двигателя Стирлинга является наиболее экономически эффективной из различных технологий микрогенерации с точки зрения сокращения выбросов CO2 . [ 25]
Компания MSI (Тайвань) разработала миниатюрную систему охлаждения двигателя Стирлинга для чипов персональных компьютеров , которая использует отходящее тепло чипа для привода вентилятора. [50]
На всех тепловых электростанциях должен быть выброс отработанного тепла . Однако нет причин, по которым отработанное тепло не может быть перенаправлено на работу двигателей Стирлинга для прокачки морской воды через узлы обратного осмоса, за исключением того, что любое дополнительное использование тепла повышает эффективную температуру теплоотвода для тепловой электростанции, что приводит к некоторой потере эффективности преобразования энергии . На типичной атомной электростанции две трети тепловой энергии, вырабатываемой реактором, является отработанным теплом. В узле Стирлинга отработанное тепло может быть потенциально использовано в качестве дополнительного источника электроэнергии. [ необходима цитата ]
— это механическое устройство, работающее по *замкнутому* регенеративному термодинамическому циклу с циклическим сжатием и расширением рабочего тела при различных уровнях температуры.