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
|
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-
|
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
|
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.
