Канадская компания Etalim разрабатывает новый тип двигателя, который
может генерировать электричество с эффективностью топливных элементов,
но по цене двигателя внутреннего сгорания.
Небольшой двигатель размером с баскетбольный мяч способен улучшить
эффективность производства электроэнергии и может применяться для
когенерации электричества и тепла в домах, а также как утилизатор тепла
солнечных коллекторов. В настоящее время компания создала прототип,
который не достиг требуемой коммерческой эффективности преобразования
топлива более 40%, но компьютерные модели показывают, что этого КПД
добиться достаточно просто.
В изобретении канадцев применяется принцип работы двигателя
Стирлинга, в котором внешний источник тепла используется для расширения
неизменного количества рабочего газа (обычно гелия), который затем
охлаждается и сжимается. Таким образом, цикл расширение/сжатие
превращает тепло в механическую работу движения поршня.
Главная проблема двигателя Стирлинга состоит в том, что для
максимального КПД он должен работать при очень высоких температурах и
давлениях. Это создает огромные трудности в герметизации цилиндра,
поскольку традиционные методы уплотнения, вроде резины и смазочных
материалов, использовать невозможно. Приходится создавать сверхточные
детали, что, естественно, очень дорого.
Специалисты Etalim нашли возможность исключить из конструкции все
трущиеся детали и уплотнения, которые склонны к износу. Для этого они
применили термоакустический принцип привода с помощью звуковых волн,
который не допускает утечки газа из герметичной полости. Сердцем
двигателя является пластина из металла, которая заменяет поршень в
обычных двигателях Стирлинга. Когда гелий на верхней стороне
металлической пластины нагревается и давление растет, звуковые волны,
распространяющиеся в газе, усиливаются, в результате чего пластина
начинает вибрировать и прогибается в сторону холодного гелия. Пластина в
момент изгиба приводит во вращение вал, соединенный с генератором.
Колебание пластины сдвигает вал только на две десятых миллиметра за один
цикл, но двигатель способен достичь скорости в 500 циклов в секунду,
что позволяет получить большую мощность на выходе.
Компания ставит перед собой амбициозные цели. Первый прототип
двигателя, сделанный в прошлом году, продемонстрировал работоспособность
концепции, но он работал при низкой температуре нагрева и поэтому имел
КПД 10%. Второй прототип, работающий с КПД 20-30% при температуре 500°С,
будет готов весной этого года.
Ну а коммерческий продукт с 40% КПД при температуре 700°C
запланирован на 2012 год. Таким образом, канадский двигатель станет
конкурентом топливных элементов и сможет использоваться в жилых домах.
Компания считает, что двигатель может производить 1 Вт мощности
меньше чем за 1 долл., а в последствии и за 15 центов, что дешевле, чем
сопоставимые двигателя внутреннего сгорания.
Сnews.ru
|
