Stirlingov motor

V súčasnosti sú štandardné dopravné prostriedky poháňané hlavne pomocou spaľovacích motorov. Tie dosahujú vysokú účinnosť, ale ich vedľajším efektom sú emisie, ktoré znečisťujú životné prostredie, pretože spaľovacie motory na svoje fungovanie používajú iba ropu a zemný plyn.
Na trhu už existuje zopár alternatív ako elektromotory a iné, ktoré majú vysokú účinnosť a spoľahlivosť. Taktiež vďaka nižším emisiám oproti spaľovacím motor vyhovujú environmentálnym požiadavkám. Jednou z takýchto možností je aj stirlingov motor, ktorý je založený na princípe kontinuálneho spaľovania mimo valcov, kde je možné vďaka riadeniu spaľovacieho procesu dosiahnuť nižšie emisie. Ako palivo je možné použiť skoro všetko: plyn, drevo, odpady alebo dokonca solárnu energiu. Ďalšou výhodou motora je jeho schopnosť pracovať aj pri vyšších teplotách ako aj možnosť prispôsobenia rôznym potrebám, palivám a výkonovým požiadavkám.

Ako takýto motor funguje?

V uzavretom okruhu motora sa nachádza plyn, ktorý je následne ohrievaný a chladený. Ohrevom plynu dochádza k jeho expanzii. To spôsobí, že je expanzný piest zatlačený nadol a kompresný piest vytlačený nahor. V ďalšom kroku plyn prechádza chladičom a teplo sa dočasne uloží do regenerátora. Pohybom oboch piestov nám vzniká hybnosť, ktorá je následne generátorom premenená na elektrickú energiu.
V súčasnosti sa stirlingov motor používa hlavne ako náhrada bežných naftových a benzínových centrál. Jeho výkon zodpovedá základnej spotrebe rodinného domu a využíva sa napríklad na ohrev vody, pri kúrení alebo ako zdroj elektrickej energie pre spotrebiče a svetlo. Problémom je, že ceny stirlingových motorov sú stále vysoké aj v dôsledku veľkej rozmanitosti modelov, ktorá bráni ich štandardizácii. Taktiež jeho výkon je ťažko regulovateľný a motor nedokáže rýchlo a efektívne reagovať na jeho zmeny, čo predstavuje veľký hendikep hlavne v automobilovom priemysle.

Technológia ORC

Technológia ORC sa využíva pre spoľahlivý a efektívny spôsob získavania tepla a elektriny.
Pozrime sa bližšie na to, ako funguje ORC systém. Organická tekutina, ktorá je v kvapalnej forme, sa
pomocou čerpadla dopravuje do uzavretej slučky. Ako pracovné médium sa napríklad používa
kvapalina typu R134a alebo R245fa, ktoré sa používajú aj v tepelných čerpadlách. Kvapalina potom
prúdi cez vinutie regenerátora, kde je vystavená počiatočnému ohrevu. Ďalej pokračuje do
predhrievača a do výparníka. V tomto mieste tepelný olej z kotla zohrieva túto kvapalinu, kým
nedosiahne teplotu vyparovania.
Vzniknutá para potom expanduje na lopatky turbíny, roztočí ju a prostredníctvom generátora vyrába
elektrickú energiu. Para, ktorá vystupuje z turbíny, sa ďalej využíva na predohrev organickej kvapaliny
v regenerátore. To prispieva k vyššej účinnosti, pretože väčšia časť tepelnej energie sa využíva v
procese. Napokon, je organická kvapalina vo svojej kvapalnej forme dopravená späť do čerpadla a odtiaľ znova
prúdi do uzavretej slučky.

Systém koncetrovanej solárnej energie – CSP

Systém Koncetrovanej solárnej energie (CSP) je v súčasnosti považovaný za najvyspelejšiu solárnu technológiu určenú na generovanie elektrickej energie. Systém CSP využíva parabolické žľabové kolektory s dĺžkou 25 až 150m, ktoré konvertujú solárnu energiu na tepelnú s účinnosťou okolo 70%. Počas tohoto procesu sa pracovné médium nahreje na 50 až 400*C. Základom systému je reflexná plocha, ktorá pomocou jednoosej rotácie sleduje pohyb slnka. Najdôležitejšou časťou je absorbér umiestnený v ohnisku. V absorbéry cirkuluje pracovné médium a premieňa solárnu energiu na tepelnú. Okolo absorbéru je pre minimalizáciu strát obal z číreho skla s antireflexnou vrstvou.
Poslednou vrstvou je náter s vysokou absorciou a nízkou emisivitou. Z absorbéru je pracovné médium vedené do akumulačných nádrží, ktoré uchovajú získanú tepelnú energiu.

Následne je pracovné médium dopravené do výmenníka, kde sa teplo mení na paru a pokračuje do parnej turbíny. Para pod vysokým tlakom expanduje na lopatkách turbíny a mení tlakovú energiu na kinetickú. Tá sa následne v generátore mení na elektrickú energiu Ďalej pokračuje pracovné teplo do výmenníku na predohrev v pracovnom obehu turbíny a následne pokračuje do absorbéru, čím sa cyklus uzavrie. Ďalšou možnosťou využitia solárnej energie je jej akumulácia do zeme. Táto technológia umožňuje zhromaždiť veľkú časť solárnej energie a následne s ňou pokryť 100% zimného vykurovania. Poznáme tri druhy akumulácie. V prvom prípade médium prúdi cez rúrky kolektora a putuje do rozsiahlej betónovej jamy s prierezom obráteného lichobežníka, tá je vodotesne izolovaná. Rúrky smerujú na dno jamy kde vytvárajú meander. Teplo sa akumuluje do zmesi štrku a vody v pomere 70 ku 30, ktoré vypĺňajú jamu.

V druhom prípade médium putuje rúrami do zeme, kde sú vytvorené zemné vrty. Skupina zemných vrtov je tvorená trubicami tvaru U dlhých 20-100m vo vzdialenosti 1,5-3m od seba. Teplo sa akumuluje do ílovitej horniny v okolí vrtov. V poslednom prípade médium putuje rúrami do zeme, kde sa nachádza izolovaná betónová nádrž vyplnená štrkom o veľkosti 1-5 cm. Teplo sa akumuluje do vrstvy štrku, ktorou prechádza zohriaty vzduch zhora na dol, odkiaľ ochladený putuje späť do kolektora.