Stirlingmotor op zonne-energie: ontwikkeling en prestaties

Stirlingmotor op zonne-energie: ontwikkeling en prestaties

Het zonneschotel-Stirling-systeem is de meest efficiënte manier gebleken om elektriciteit op te wekken met behulp van zonne-energie. Als gevolg van de toenemende commercialisering van deze technologie is de noodzaak voor het maximaliseren van de algehele efficiëntie en het minimaliseren van verliezen en kosten een belangrijk interessegebied voor onderzoekers geworden. Bovendien is de integratie van hybridisatie en thermische opslag een bijzonder gunstige optie gebleken voor een meer continue werking van het systeem.

Invoering
De groeiende vraag naar energie en de toenemende milieuproblemen hebben het onderzoek naar schone energie geëscaleerd. Zonne-energie is een van de meest aantrekkelijke hernieuwbare energiebronnen voor de productie van stroom. Deze schone energie vermindert het verbruik van fossiele brandstoffen en vermindert de milieuverontreinigende stoffen. Geconcentreerde zonne-energie is een van de meest potentiële technologieën op het gebied van hernieuwbare energiebronnen. In de huidige status worden vier verschillende soorten CSP-installaties gebruikt: lineaire Fresnel-reflectoren, parabolische troggen, powertowers en schotel-stirlingsystemen. Het idee om zonne-energie in de Stirlingmotor te gebruiken werd toegepast door zonneconcentrators in de Stirlingmotoren te integreren. De schotel-Stirling-systemen zetten de thermische energie eerst om in mechanische energie met behulp van concentrators en een Stirling-motor, en vervolgens wordt de mechanische naar elektrische omzetting uitgevoerd met behulp van generatoren.

Solar Stirling-systemen hebben de hoogste efficiëntie aangetoond bij het overwegen van op zonne-energie gebaseerde energieopwekkingssystemen, door bijna 30% van de zonnestraling om te zetten in elektrische energie. Verwacht wordt dat de schotel-Stirling-technologie de parabolische troggentechnologie zal overtreffen door relatief tegen lage kosten en met een hoog rendement elektriciteit op te wekken. Deze systemen zijn modulair en zijn op zichzelf staande stroomgeneratoren. Daarom kunnen ze worden geïnstalleerd in centrales variërend in grootte van een kilowatt tot 10 MW.

In dit overzichtsartikel worden recente ontwikkelingen op het gebied van ontwerp, optimalisatie en prestatie-evaluatie in detail gepresenteerd. Het primaire doel is om een overzicht te geven van de ontwikkeling en prestaties van Stirling-motoren op zonne-energie. Het artikel gaat in op de huidige status van ontvangerontwikkelingen die specifiek worden gebruikt in de Stirling-zonnesystemen, met details over prestaties en simulatie. Daarnaast worden de toepassingen van zonneschotel-Stirling-systemen op verschillende gebieden beoordeeld, zoals micro-warmtekrachtkoppeling, hybridisatie en opslag, energieopwekking, off-grid elektrificatie, zonne-energiecentrales, drinkwaterproductie en waterpompen.

Geschiedenis van de Stirlingmotor
De Stirlingmotor werd voor het eerst ontworpen en vervaardigd door Robert Stirling als een warmtemotor met regeneratieve cyclus. Hij patenteerde de Stirlingmotor in 1816. Deze motoren werken volgens de Stirling-cyclus, een gesloten regeneratieve thermodynamische cyclus die bestaat uit twee isochorische en twee isotherme processen. Stirlingmotoren worden ook thermodynamische apparaten genoemd en werken op een grote verscheidenheid aan werkvloeistoffen, zoals lucht, waterstof, helium, stikstof en zelfs waterdamp. De Stirlin.

Stirlingmotor op zonne-energie
In 1987 patenteerde Meijer een Stirling-cycluswarmtemotor, met een schotelconcentrator om elektriciteit op te wekken. Daarvoor, in 1908, ontwikkelden Reader en Hooper een Stirling-motor op zonne-energie voor het pompen van water. Er werden ook verschillende werken gerapporteerd die betrekking hadden op de afzonderlijke opstelling van de verdringer en cilinder, de fabricage en de werking van Stirling-motoren op zonne-energie. Van de vele op zonne-energie gebaseerde technologieën wordt aangenomen dat deze systemen de hoogste conversie van zonne-energie naar elektriciteit hebben

Ruimte voor verder onderzoek, uitdagingen
Hybridisatie van het schotel-Stirling-systeem met conventionele brandstof en hernieuwbare bronnen, zoals biogas, kan aanzienlijke voordelen opleveren. Modellering van systemen en subsystemen is vereist om tegelijkertijd de prestaties en de interconnectie van het netsysteem te optimaliseren.

Delen: