نيروگاه‌هاي خورشيدي با استفاده از بشقاب سهموي (قسمت دوم)
موتور استرلينگ
موتور استرلينگ آزمايشگاهي
ساخت موتور استرلينگ
قيمت موتور استرلينگ
خريد موتور استرلينگ
موتورها
موتور در يك سيستم بشقاب/موتور، طي رفتاري شبيه به موتورهاي احتراق داخلي رايج چهار زمانه، گرما را به انرژي مكانيكي تبديل مي‌كند. انرژي مكانيكي از طريق يك ژنراتور يا مبدل، به انرژي الكتريكي تبديل مي‌شود. تعدادي چرخه‌ي ترموديناميكي و سيال‌هاي عملگر براي سيستم‌هاي بشقاب/موتور در نظر گرفته شده است از جمله چرخه‌ي رنكين كه از آب يا يك سيال عمل كننده‌ي آلي استفاده مي‌كند؛ برايتون با چرخه‌ي باز يا بسته و چرخه‌ي استرلينگ. چرخههاي ترموديناميك عجيب و غريب ديگر و تغييرات چرخههاي مذكور نيز در نظر گرفته شده‌اند. موتورهاي احتراق كه عموماً موفق بوده‌اند، از چرخههاي استرلينگ و برايتون باز (توربين گازي) استفاده كرده‌اند. استفاده از چرخه‌ي موتورهاي وسايل نقليه‌ي Otto و ديزل عملي نيست زيرا يكپارچه سازي آن‌ها با متمركز كننده‌هاي خورشيدي بسيار دشوار است. گرما همچنين مي‌تواند توسط سوزاننده‌ي گاز تكميلي فراهم شود تا عملكرد در هواي ابري يا در هنگام شب نيز ممكن شود. خروجي الكتريسيته در نمونه‌هاي اوليه‌ي سيستم‌هاي بشقاب/موتور كنوني حدود ۲۵ kWe براي سيستم‌هاي بشقاب/استرلينگ و حدود ۳۰ kWe براي سيستم‌هاي برايتون است. سيستم‌هاي كوچك‌تر با خروجي ۵ تا ۱۰kWe نيز توسعه داده شده‌اند.
خريد موتور پالس جت
قيمت موتور پالس جت
ساخت موتور پالس جت
موتور پالس جت
موتورهايي با چرخه‌ي استرلينگ كه در سيستم‌هاي خورشيدي بشقاب/استرلينگ استفاده مي‌شوند، موتورهايي با دماي بالا و فشار بالا هستند كه از بيرون گرم مي‌شوند و از گاز عملگر هليوم يا هيدروژن استفاده مي‌كنند. دماهاي گاز عملگر حدود ۷۰۰ درجه‌ي سانتي‌گراد با فشار ۲۰Mpa مي‌باشند كه در موتورهاي استرلينگ مدرن با كارايي بالا مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در چرخه‌ي استرلينگ، گاز عملگر طي روندهاي دما-ثابت و حجم-ثابت، متناوباً گرم و يا خنك مي‌شود. موتورهاي استرلينگ معمولاً با يك “باز توليدكننده” (regenerator) با قابليت افزايش بازده همكاري مي‌كنند كه طي روند خنك كردن حجم-ثابت، گرما را جذب مي‌كند و اين گرما را حين گرم شدن گاز در حجم-ثابت، جايگزين مي‌كند. شكل زير نشان دهنده‌ي چهار روند پايه‌ي چرخه‌ي موتور استرلينگ مي‌باشد.
ماشين كارتينگ
خريد ماشين كارتينگ
ساخت ماشين كارتينگ
قيمت ماشين كارتينگ
تعدادي ساختار مكانيكي وجود دارد كه اين روندهاي حجم-ثابت و دما-ثابت را بكار مي‌گيرد كه اكثر آن‌ها شامل استفاده از پيستون‌ها و سيلندرها مي‌باشند. برخي از آن‌ها از يك جايگزين كننده استفاده مي‌كنند (displacer، پيستوني كه گاز عملگر را بدون تغيير حجم، جايگزين مي‌كند) تا گاز عملگر را از ناحيه‌ي داغ به ناحيه‌ي سرد موتور، به عقب و جلو حركت دهد. براي اكثر طراحي‌هاي موتور، توان توسط يك ميل‌لنگ گردنده، به طور جنبشي استخراج مي‌شود. ساختار پيستون آزاد، يك مورد استثنا است كه در آن، پيستون‌ها توسط ميل لنگ يا ديگر مكانيزم‌ها مقيد نمي‌شوند. آن‌ها روي فنرها به جلو و عقب حركت مي‌كنند و توان، توسط مبدل خطي يا پمپ از پيستون توان استخراج مي‌شود. تعدادي مرجع قابل دسترس وجود دارد كه اصول ماشين‌هاي استرلينگ را بيان مي‌كنند. بهترين موتورهاي استرلينگ براي تبديل گرما به الكتريسيته، داراي بازده حدود ۴۰ درصد مي‌باشند[۶-۸]. موتورهاي استرلينگ كانديداهاي خوبي براي سيستم‌هاي بشقاب/موتور مي‌باشند زيرا گرماي خارجي موتور، آن‌ها را با شار خورشيد متمركز شده تطبيق مي‌دهد و بازده آن‌ها در حد قابل قبولي است.
در حال حاضر رقابت بين موتورهاي استرلينگ حركتي (kinematic) براي استفاده در سيستم خورشيدي موتور/بشقاب بين موارد زير مي‌باشد:
SOLO 161 11-kWe
Kockums4-95 25-kWe
Stirling General Motors STM 4-120 25-kWe
در حال حاضر هيچ موتور استرلينگ پيستون آزادي براي كاربرد در سيستم بشقاب/موتور توسعه داده نشده است. موتورهايي كه براي استفاده در كاربردهاي خورشيدي در نظر گرفته شده‌اند، در واقع براي كاربردهاي ديگري ساخته شده‌اند. در مسير بهره‌برداري از تكنولوژي سيستم خورشيدي بشقاب/موتور، تجاري سازي موفق هركدام از موتورهاي مذكور مي‌تواند سدها و موانع را حذف كند. موتور SOLO براي اولين بار در آلمان كاربرد خود را پيدا كرد؛ Kockums در حال توسعه‌ي يك نسخه‌ي بزرگ از موتور ۴-۹۵ براي نيرومحركه‌ي زيردريايي به سفارش نيروي دريايي سوئد است، DTM4-120 توسط جنرال موتورز و براي نسل بعدي خودروها (هيبريد) توسعه داده شده است.
چرخه‌ي برايتون:
موتور برايتون كه موتور جت، توربين احتراق يا توربين گازي نيز ناميده مي‌شود، يك موتور احتراق داخلي است كه با كنترل احتراق سوخت، توان توليد مي‌كند. در موتور برايتون شبيه به Otta و موتورهايي با چرخه‌ي ديزلي، هوا فشرده، سوخت افزوده، و تركيب موجود سوخته مي‌شود. در يك سيستم بشقاب/برايتون گرماي خورشيد با سوخت جايگزين مي‌شود يا به آن ضميمه مي‌شود. گاز گرم حاصل، منبسط شده و براي توليد توان مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در توربين گازي، سوختن به طور مداوم رخ مي‌دهد و گاز منبسط شده براي گردش توربين و مبدل استفاده مي‌شود. مانند موتور استرلينگ ،بهبود اتلاف گرما كليد دست‌يابي به بازده بالا مي‌باشد. بنابراين، گرماي خارج شده از توربين براي گرماي مجدد هواي متراكم كننده (كمپرسور) استفاده مي‌شود. موتورهايي با بازيافت گرما، داراي دماي ورودي ۸۵۰ درجه‌ي سانتي‌گراد مي‌باشند. بازده گرما-به-الكتريسيته پيش‌بيني شده براي موتورهاي برايتون در كاربردهاي بشقاب/برايتون، به بيش از ۳۰درصد مي‌رسد[۹,۱۰].
تجهيزات كمكي
مبدل: وسيله‌ي تبديل كننده‌ي انرژي مكانيكي به الكتريسيته كه در سيستم خورشيدي بشقاب/موتور استفاده مي‌شود بستگي به موتور و كاربرد سيستم دارد. ژنراتورهاي القايي مورد استفاده روي موتورهاي استرلينگ حركتي به يك شبكه‌ي برق متصل مي‌شود. ژنراتورهاي القايي با شبكه همگام سازي (سنكرون) مي‌شوند و مي‌توانند توان يك يا سه فاز ۲۳۰ يا ۴۶۰ ولت توليد كنند. بازده ژنراتورهاي القايي حدود ۹۴ درصد مي‌باشد. ممكن است خروجي ژنراتورها يكسو شود (برق DC) و سپس مجدداً تبديل به توان AC شود تا عدم تطابق در سرعت بين خروجي موتور-در نتيجه برق توليد شده توسط ژنراتور- و شبكه‌ي برق رفع گردد. مثلاً خروجي توربين گازي با سرعت بالا، يك توان با فركانس بسيار بالا در مبدل را به دنبال دارد كه ابتدا توسط يك يكسو كننده به برق DC تبديل شده و سپس به برق تك يا سه فاز با فركانس ۶۰ يا ۵۰ هرتز (استاندارد شبكه‌هاي برق) تبديل مي‌شود.
سيستم خنك‌كننده:
موتورهاي حرارتي نياز دارند تا گرماي خود را به محيط منتقل كنند. موتورهاي استرلينگ از يك رادياتور براي انتقال گرماي اضافه به اتمسفر استفاده مي‌كنند. توان پارازيتي نيازمند عملكرد يك فن و پمپ سيستم خنك كننده‌ي استرلينگ دارد.
كنترل كننده‌ها :
عمليات خودمختار توسط استفاده از ريزپردازنده‌ها كه روي بشقاب نصب مي‌گردند، امكان پذير مي‌شود. بشقاب، به كمك پردازنده‌ي مذكور مي‌تواند مسير حركت خورشيدي را دنبال كند. برخي از سيستم‌هاي خورشيدي از يك كنترل كننده‌ي مجزا براي كنترل موتور استفاده مي‌كنند. براي پروژه‌هاي بزرگ، از كنترل كننده‌ي مركزي SCADA=System Control and Data Acquisition استفاده مي‌شود.
خريد اسكوتر برقي
اسكوتر آفرويد
اسكوتر برقي
اسكوتر شارژي