ABC Magazynu Instalatora

ABC Magazynu Instalatora
nr 6-72014
Układy skojarzone
Piotr
Kubski
ABC ogrzewania
● Jakie
są zastosowania
silników Stirlinga?
● Co to są układy CHP?
● Jaki rodzaj górnego źródła
ciepła można stosować
w tym silniku?
Na początek przypomnę czytelnikom,
że urządzenie Stirlinga to silnik cieplny,
który podobnie jak maszyna parowa (tłokowy silnik parowy) przetwarza ciepło w
energię mechaniczną, jednak bez procesu
wewnętrznego spalania paliwa, a jedynie
na skutek dostarczania ciepła z zewnątrz.
Umożliwia to zasilanie go ciepłem z dowolnego źródła, np. źródła ciepła odpadowego lub z niekonwencjonalnych zasobów
energii. W szczególności może to być również proces spalania dowolnego paliwa organicznego lub biomasy. Teoretyczny
obieg Stirlinga, składa się naprzemiennie z
dwóch przemian izochorycznych oraz
dwóch przemian izotermicznych. Różnica
w stosunku do obiegu Carnota polega więc
na tym, że przemiany izentropowe (sprę-
26
żania i rozprężania czynnika) z obiegu Carnota zastąpiono przemianami izochorycznymi. Podczas jednej z przemian izotermicznych do czynnika roboczego jest doprowadzane ciepło z górnego źródła, zaś
podczas drugiej odprowadzane jest ciepło
od czynnika roboczego do otoczenia. Natomiast podczas przemian izochorycznych
wzajemnie wymieniane jest ciepło tzw. regeneracji wewnętrznej. Praca (bezwzględna) górnej przemiany izotermicznej (doprowadzania ciepła) jest większa od pracy
uzyskiwanej podczas odprowadzania ciepła. Różnica tych prac stanowi właśnie pracę obiegu Stirlinga. Łatwo więc wykazać,
że obieg porównawczy Stirlinga, realizowany pomiędzy takimi samymi temperaturami zewnętrznych źródeł ciepła, charakteryzuje się sprawnością identyczną jak
obieg Carnota. W przeciwieństwie do obiegu Carnota obieg Stirlinga może być realizowany przy pomocy dowolnego czynnika
gazowego. A zatem realizacja techniczna
tego obiegu wydaje się łatwiejsza.
Aktualnie najpowszechniejszym zastosowaniem silnika Stirlinga są profesjonalne
układy skojarzone (do równoczesnej produkcji ciepła i energii elektrycznej), czyli
układy CHP, w małych aplikacjach (do ok.
75 kW mocy elektrycznej). Rozważa się
także stosowanie tego silnika do wytwarzania energii elektrycznej przy wykorzystaniu geotermalnych źródeł energii. Wobec
względnie niskiego poziomu temperatury
wody geotermalnej nie można oczekiwać
znacznej sprawności elektrycznej, ale dochodzi jeszcze dodatkowe wykorzystanie
ciepłownicze wody geotermalnej. Chociaż
www.instalator.pl