26 maja 2022

 

silnik cieplny bez elementow ruchomych

Inżynierowie z MIT i NREL (National Renewable Energy Laboratory) skonstruowali nowego typu silnik cieplny pozbawiony ruchomych elementów. Z przeprowadzonych testów wynika, że przekształcając ciepło na energię elektryczną wykazuje on sprawność powyżej 40%, a więc większą niż w przypadku turbin parowych.

Silnik ma działanie pasywne, oparte na ogniwie termofotowoltaicznym TPV, przechwytującym energię fotonów pochodzących z rozgrzanego do białości źródła ciepła i przekształcającym ją na elektryczność. Zakres temperatury najefektywniejszej pracy silnika mieści się w granicach między 1900 a 2400 °C.

W konstrukcji silnika wykorzystano kompozycje stopowe w konfiguracji warstwowej, charakteryzującej się różnymi przedziałami przerwy energetycznej (tzw. pasmo wzbronione). Wierzchnia warstwa przechwytuje fotony o największej energii i konwertuje ją na elektryczność. Nieco słabsze fotony wychwytywane są przez kolejną warstwę o niższym przedziale przerwy energetycznej. Najsłabsze fotony przenikają przez obie warstwy, a następne są odbijane przez trzecią warstwę i kierowane z powrotem w stronę źródła ciepła, dzięki czemu zminimalizowano straty energii.

Jak przekonuje prof. Asegun Henry z wydziału mechanicznego MIT, przewaga pasywnych konwerterów ciepła nad silnikami mechanicznymi wynika z ich wyższej wytrzymałości na bardzo wysoką temperaturę i ograniczonych kosztów utrzymania – ze względu na brak ruchomych elementów.

Opierając się na ogniwach tego typu, można zbudować skalowalne instalacje energetyczne, magazynujące nadmiarową energię cieplną z paneli słonecznych w blokach grafitu w technologii TES (Thermal Energy Storage), która następnie – w miarę potrzeby – jest przetwarzana przez ogniwa TPV na elektryczność, np. w pochmurne dni. Do produkcji tego typu instalacji można wykorzystać istniejącą infrastrukturę przemysłu fotowoltaicznego.

news.mit.edu