Китай създаде най-мощния термоакустичен генератор на Стърлинг в света предназначен предимно за космоса и подводния флот

Китайските медии съобщават, че учени от страната са създали най-мощния термоакустичен генератор на Стърлинг в света. Компактното устройство с дължина 2 м, работи почти безшумно и произвежда 100 kW електрическа енергия. НАСА (LEW-TOPS-80) е получила патент за устройството, но агенцията все още не е създала работещ агрегат. Подобни генератори са идеални за използване в космоса и в подводниците. Китай обмисля и двете приложения.

Представеният термоакустичен генератор на Стърлинг е създаден в Техническия институт по физика и химия (TIPC) към Китайската академия на науките (CAS). Дължината му достига 2 m, а максималният диаметър е 0,63 m. Генераторът прилича на гира. При неотдавнашна демонстрация прототипът постигна революционната мощност от 102 kW при температура на топлинния източник от 530 °C. За първи път в света този тип генератор преминава прага от 100 kW, което е важен етап за практическото му приложение.

„Понастоящем ефективността на термоелектрическото преобразуване е около 28%, а при използване на по-горещ топлоносител с температура 600 градуса по Целзий ефективността може да достигне 34%“, казват разработчиците.

По този начин обещаващият агрегат се е доближил до ефективността на класическите парни турбини, като същевременно е запазил много от собствените си предимства – това е почти безшумната работа, използването на абсолютно всякакъв източник на топлина, простотата на конструкцията и малкият брой движещи се части.

Иновативната система се състои от термоакустичен двигател на Стърлинг и линеен двигател, затворени в твърда обвивка (която служи за допълнителна звукоизолация). Двигателят преобразува топлината в звукови вълни, които резонират и образуват движеща се звукова вълна. Звуковата вълна задвижва буталото на линеен осцилатор, който произвежда променлив ток.

„Работната среда е хелий с високо налягане от 15MPa (150 атмосфери), а липсата на механични части, които да се нуждаят от смазване, означава, че генераторът може да има продължителност на живота над едно десетилетие“, се обяснява в разработката. „Той работи тихо и ефективно и може да използва различни видове топлина, включително слънчева енергия, отпадъчна топлина и биомаса“.

Китай вече тества двигатели на Стърлинг с линейни генератори в космоса. Така например, през месец април тази година беше съобщено, че един от тези прототипи бе тестван на станцията Tiangong, което е първото в света изпитание на двигател на Стърлинг в орбита.

Да напомним съвсем накратко, че двигателят на Стърлинг е топлинен двигател, при който работното тяло (газ) се движи в затворен обем, разновидност на двигателя с външно горене. Работният процес при двигателя на Стърлинг е термодинамичният процес на преобразуване на топлинната енергия в механична. За разлика от други видове двигатели, при които буталото се движи вследствие на изгарянето на газове, тук буталото се задвижва от изменението в обема на газове с постоянна маса, затворени в херметична камера. Тази постоянна маса газове се разширява благодарение на външен топлинен източник. Като работен газ двигателят на Стърлинг може да ползва хелий, водород и просто въздух. Но удачното съчетаване на този тип двигател с генератор на електрическа енергия е нещо ново.