Mikrokogenerácia na báze Stirlingového motora

Princíp kogenerácie na báze zemného plynu je známy a jeho využitie môže byť rôzne. Mikrokogenerácia na báze Stirlingového motora v spolupráci s plynovým kotlom umožňuje výrobu elektrickej energie a tepla aj tam, kde nie je požiadavka na veľký výkon zariadení – a to najmä v rodinných domoch, malých prevádzkach, školách a podobne. Vhodnosť nasadenia Stirlingového motora v mikrokogenrácii vyplýva najmä z jeho kompaktnosti, jednoduchosti a princípu.

Obr.1: Mikrokogenerácia (ilustračný obrázok)

Stirlingov motor je motor s vonkajším spaľovaním – s vonkajším prívodom tepla. Tento princíp umožňuje jeho výbornú súčinnosť s bežným plynovým kotlom, čo umožňuje jeho dobrú regulovateľnosť pomocou plynových horákov. Jedná sa o uzatvorený systém, žiadna látka do motora nevstupuje a ani nevystupuje. Motor je dokonale zapúzdrený.

 Obr.2: Princíp Stirlingového motora

Prívod tepla z plynových horákov je znázornený červenými šípkami. Ohriatím teplovýmennej časti motora okolo priestoru (4) dôjde k ohriatiu plynu (napr. hélia) v motore. Ohriatím dôjde k zväčšeniu objemu plynu, zvýšeniu tlaku, čo spôsobí pohyb piesta (1) doľava. Pomocný piest (3) sa presunie smerom dole. Plyn okolo pracovného piesta pretečie z priestoru (4) do priestoru (2). Ďalšia teplovýmenná plocha – tentoraz chladič motora okolo priestoru (2) zabezpečí odovzdanie tepla plynu, cez plášť motora vode. Voda ochladí plyn v priestore (2). Ochladenie plynu spôsobí pokles objemu plynu a pokles tlaku, čo spôsobí pohyb piesta (1) doprava. Pomocný piest (3) sa posunie smerom hore a vytlačí plyn z priestoru (2) do priestoru (4). A cyklus sa opakuje.

Obr.3: Zapojenie Stirlingovho motora do vykurovacej sústavy 

Stirlingov motor môže byť súčasťou plynového kotla, kde jeho „teplá časť“ je umiestnená tak, aby mu plynové horáky dodávali teplo. Teplo z horákov uvedie motor do pohybu a motor začne generovať elektrickú energiu. Zvyšok tepla sa využije na ohrev vody v zásobníku, odkiaľ sa odoberá na ďalšie využitie – teplá úžitková voda, ohrev bazénu, vykurovanie, sorpčné chladenie.

Výhody stirlingového motora:

• účinnosť výroby elektrickej energie je cca 20% (nižšia účinnosť z dôvodu malého výkonu zariadenia),
• celková účinnosť zariadenia je cca 96 %,
• veľmi tichý chod – nedochádza k explózii plynov ako pri spaľovacích motoroch,
• dobrá regulovateľnosť výkonu motora pomocou plynových horákov,
• jednoduchá konštrukcia,
• jednoduchý servis – skoro bezúdržbová prevádzka,
• nízke emisie. Emisie sú ako pri bežnom plynovom kotli. Do paliva sa nepridávajú oleje ako pri spaľovacích motoroch, palivo je čistý, zemný plyn,
• nie je citlivý na kvalitu paliva.

Použitie:

• kogenerácia v bežných rodinných domoch,
• nemocnice, sanatóriá – zároveň aj ako núdzový zdroj,
• školy,
• administratívne budovy a obchodné centrá (trigenerácia),
• priemysel.

Zdroj: prevádzkovateľ internetových stránok

* Ilustračný obrázok (zdroj: www.istockphoto.com)