Получение электрической энергии

Если говорить о получении мощностей порядка сотен мега­ватт, то в обозримом будущем предпочтение будет отдано паро­вой турбине, в то время как для передвижных генераторных установок мощностью в несколько десятков мегаватт вне кон­куренции будет авиационная газовая турбина. Однако для

Получение электрической энергии

Рис. 1.145. Установка фирмы «Юнайтед Стирлинг», работающая на биомассе. (С разрешения фирмы «Юнайтед Стирлинг», Мальме.)

1 —пусковое устройство; 2 — камера сгорания; 3 — предварительный подогреватель воздуха; 4 —комбинированный нагреватель воздуха; 5 — расходомер для воздуха; 6 — предохрани­тельный клапан; 7 — индикатор уровня; 8 — расходомеры для топлива; 9 — гибкий шланг; 10 — электронное устройство; 11 — бак с биомассой.

Установок мощностью 3—1000 кВт весьма перспективен двига­тель Стирлинга. Успешное решение технических проблем на маломощных электрогенераторах фирмы «Филипс» и установ­ках фирмы «Дженерал моторе» серии ГПУ открывает возмож­ность использования двигателей Стирлинга в небольших до­машних установках. Однако перспективы применения двигате­лей в диапазоне мощностей 40—750 кВт могут оказаться более привлекательными и более вероятными. В наше время в усло­виях высокой стоимости производства и распределения элек­троэнергии особое внимание привлекают местные источники топлива. Во многих районах земного шара древесные и другие органические материалы более доступны, чем обычное топливо. Системы из двигателя и генератора, использующие такие энер-

Получение электрической энергии

Рис. 1.146. Схема установок Льюисского исследовательского центра НАСА для использования солнечной энергии с размещением двигателя в фокусе коллектора.

Гонасыщенные материалы, могут существенно облегчить пла­тежный дефицит во многих странах и уменьшить зависимость от импортируемого топлива. Фирма «Юнайтед Стирлинг» уже проводит эксперименты с двигателями Стирлинга, работающи­ми на органических отходах и биомассе. Типичная установка такого типа, созданная на базе двигателя Р-40, показана на рис. 1 145.

Аналогичные соображения могут быть выдвинуты в отноше­нии использования солнечной энергии, и, в самом деле, объеди­нение «Юнайтед Стирлинг» — Лаборатория реактивных двига­телей в больших масштабах исследует возможность создания таких установок (рис. 1.146). В несколько меньших масштабах такая работа проводится фирмой «Санпауэр», шт. Огайо, США (рис. 1.147). Имеются все основания утверждать, что эта специфическая область применения станет весьма плодотвор­ным рынком сбыта для двигателей Стирлинга.

Выработка электроэнергии на морских судах и в городских условиях представляется лучшей перспективой для двигателей Стирлинга, чем более ограниченная область применения в сол­нечных установках. Ранее уже рассматривались многие пре­имущества использования двигателя Стирлинга на морских су­дах. Установку с двигателем Стирлинга можно также исполь­зовать с максимальной эффективностью, если утилизовать всю

Получение электрической энергии

Рис. 1.147. Свободнопоршневой двигатель Стирлинга, работающий на солнеч­ной энергии [9].

Выделяемую энергию, поскольку значительное ее количество содержится в охлаждающей жидкости. Концепции утилизации всей энергии исследуются Аргоннской национальной лаборато­рией (США) [101], а также в Дании [102]. Объединением MAN — MWM создана конструкция системы с полным исполь­зованием энергии, однако неизвестно, продолжается ли эта ра­бота в настоящее время.

Свободнопоршневой двигатель, соединенный с линейным ге­нератором переменного тока, теперь достиг уровня мощности, превышающего 1 кВт, и это представляется довольно перспек­тивной областью применения в будущем, особенно для работы в космосе или для армейских полевых установок [103]. В на­стоящее время установка из свободнопоршневого двигателя и генератора переменного тока имеет большую стоимость и мень­шую удельную мощность на единицу массы по сравнению с ее конкурентами, но ее способность работать как на твердом топ­ливе, так и на солнечной энергии и низкий уровень шума в ко­нечном счете могут оправдать ее применение в качестве аль­тернативы существующим устройствам. Однако необходимо дальнейшее совершенствование установки, прежде чем можно будет сказать что-либо определенное относительно перспектив ее коммерческого использования.

Работающий на воздухе двигатель, предложенный Билом [104], имеет больше шансов на успех в недалеком будущем, чем свободнопоршневой двигатель, только потому, что двига­тель возвратно-поступательного действия лучше принимается публикой, так как его конструкция более привычна. Если этот двигатель будет по своей компоновке напоминать двигатели Хенричи или Райдера, то в таком случае под «горячим» ци­линдром будет поддерживаться огонь в буквальном смысле слова, и двигатель, по своим размерам сопоставимый с домаш­ней посудомоечной машиной и работающий при малых давле­ниях цикла, может вырабатывать достаточное количество энер­гии для электроснабжения помещения для одной семьи или сельской мастерской. КПД таких устройств при скорости вра­щения вала не более 1200 об/мин находится в пределах 18— 25 %.

С расширением масштабов эксплуатации океанского дна растет потребность в небольших электрогенераторах для пита­ния подводных наблюдательных устройств. В настоящее время для их питания используют передачу электроэнергии по прово­дам и батареи, однако применение тепловых двигателей для этой цели сделало бы такие устройства более мобильными и менее дорогими. Двигатель Стирлинга с химическим аккумуля­тором энергии или сжиганием металла мог бы найти здесь должное применение.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *