Линки доступности

Забытое изобретение шотландца Стерлинга позволит снизить потребление топлива

Экологически чистые способы получения энергии связывают, как правило, с гражданскими проектами. Один из методов превращения энергии солнца в электрическую использует изобретение шотландца Роберта Стерлинга, известное с 1816-го года. Этот тип двигателя оставался практически забытым до второй половины XX века. Поводом для знакомства с двигателем Стерлинга в этой Техносреде послужит довольно необычное обстоятельство, а именно – программа американского «Office of Naval Research», исследовательской организации, разрабатывающей проекты для военно-морского флота США.

Программа носит название «Renewable Sustainable Expeditionary Power» (RSEP), что означает «Возобновляемая устойчивая походная энергия». Ее цель – уменьшить зависимость мобильных армейских групп от жидкого топлива на 40%. Контракт получили компания Raytheon (raytheon.com) и известная своими научными разработками исследовательская компания Battelle. В их планах – создание мобильной установки на основе двигателя Стерлинга. Необходимость в подобной установке возникает при операциях на удаленных базах, в частности, в Афганистане, где каждый транспортный конвой с топливом может подвергнуться нападению. В настоящий момент морские пехотинцы используют солнечные батареи, которые обеспечивают лишь относительно небольшие мощности и не сокращают зависимость боевых подразделений от жидкого топлива сколь-нибудь заметно. Чтобы обеспечить независимую от базы операцию мобильной группы в течение 15 дней (а именно такую задачу ставит новая программа), необходимы более эффективные энергоустановки.

Двигатель Стерлинга принадлежит к типу двигателей с замкнутым циклом. Принцип его действия относительно прост: газ, содержащийся в цилиндре, нагревается и толкает поршень. Поршень посредством шатунного механизма приводит в движение рабочую ось. Газ при расширении охлаждается и сжимается. Тепло, поступающее к цилиндру снаружи, вновь нагревает его и вызывает расширение в следующем цикле. Двигатели, как правило, оснащают т.н. регенератором, который удерживает в системе тепло, сообщенное двигателю. Технически, это еще один цилиндр с поршнем, работающие в противофазе с основным.

Главное отличие этого двигателя от двигателя внутреннего сгорания в том, что газ в рабочем цилиндре отделен от источника тепла, например сжигаемого топлива. Именно поэтому двигатели Стерлинга используют в энергоустановках, сжигающих вещества, непригодные для двигателей внутреннего сгорания. Например, такие двигатели используют при утилизации газа, получаемого из мусора. Этот газ мог бы повредить двигатель внутреннего сгорания, но не двигатель Стерлинга.

Как уже говорилось, это тип двигателя был практически забыт. Сразу после его изобретения и начала применения в плавильном цеху в Данди, его потеснил паровой двигатель. Причина заключалось в высоких температурах, требовавшихся для работы этого двигателя и, как следствие, его частых поломках. В середине XX века компания «Филипс» попыталась создать энергоустановку для своих ламповых приемников на основе этого двигателя. Стоит упомянуть одно существенное преимущество этого двигателя перед двигателем внутреннего сгорания: это низкий уровень шума (что, очевидно, важно для военных). Созданная «Филипс» установка называлась MP1002CA. Она стоила дорого, и вскоре нужда в ней отпала, т.к. на рынок вышли транзисторные радио с гораздо более низким энергопотреблением и длительной работой от батарей.

В новом проекте Raytheon и Battelle в качестве газа будет использоваться гелий, а при использовании солнечной энергии цилиндр будет помещаться в фокус лучей, собираемых системой линз или «тарелкой». На установку наложено ограничение в размерах: она должна быть размером с дизельный генератор, чтобы ее можно было прицеплять к обычному армейскому «Хамви». Установка предназначена для стран с жарким климатом и высоким числом солнечных дней. Пока не совсем понятно, как это поможет снизить потребление топлива на 40%, особенно ночью. Не исключено, что установку постигнет та же судьба, что списала многие другие военные «чудо-проекты» в разряд незаконченных. Их общая черта – крупные бюджеты. Компания Emcore, также получившая госконтракт в рамках этой программ, пошла по более привычному пути. Она строит установку на классических солнечных батареях с использование фокусирующих линз.

Показать комментарии

XS
SM
MD
LG