Dostępność układów kogeneracyjnych małych mocy z silnikami Stirlinga

Kogeneracja rozproszona to proces przekształcania energii chemicznej paliwa na energię elektryczną i ciepło użytkowe w specjalnie do tego zaprojektowanych instalacjach. Celem tego procesu jest wytwarzanie i wykorzystanie wytworzonej energii w bezpośrednim sąsiedztwie takiej instalacji, a tym samym zmniejszenie strat w przesyłaniu energii w porównaniu do konwencjonalnych elektrociepłowni oraz pewna niezależność energetyczna. Kogeneracja charakteryzująca się wysoką sprawnością całkowitą rzędu 90%, a tym samym zmniejszonym zużyciem energii pierwotnej, jest zatem ekonomicznym sposobem wytwarzania ciepła i energii elektrycznej i ma mniejszy ślad węglowy dla środowiska w porównaniu z wytwarzaniem ciepła i energii elektrycznej w rozdzieleniu.

Obserwowany na całym świecie wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną znajduje odzwierciedlenie we wzroście cen energii, dlatego inwestycja w odpowiednio dobrany układ kogeneracyjny zgodnie z potrzebami energetycznymi użytkownika może w dłuższej perspektywie przyczynić się do zmniejszenia kosztów zakupu energii. Bardzo istotne jest w tym wypadku wsparcie przez państwo rozwoju mikro i małych układów kogeneracyjnych, aby stymulować inwestycje w takie technologie. Szacuje się, że do roku 2030 w Unii Europejskiej nastąpi kilkunastoprocentowy wzrost sprzedaży mikro i małych układów kogeneracyjnych.

Rynek układów kogeneracyjnych z silnikami Stirlinga

Biorąc pod uwagę zalety silników Stirlinga z punktu widzenia wymagań użytkownika (praktycznie bezobsługowa praca, cichobieżność pracy, bardzo wysoki stopień odzyskiwania ciepła) oraz ochrony środowiska naturalnego (bardzo duży wybór możliwych do zastosowania alternatywnych źródeł energii, bardzo niska emisja substancji szkodliwych dla środowiska, wysoka sprawność całkowita) wykorzystanie silników Stirlinga w układach kogeneracyjnych małych mocy mogłyby być bardzo konkurencyjne w odniesieniu do układów z tłokowymi silnikami spalinowymi, mikroturbinami gazowymi czy ogniwami paliwowymi, pomimo wysokich kosztów inwestycyjnych [3].

W pracy [4] autorzy przedstawili ocenę opłacalności inwestycji w układy kogeneracyjne małych mocy na przykładzie ich zastosowania w gospodarstwie rolnym. Ocenie poddano trzy układy kogeneracyjne o mocy około 30 kWe, tj. układ z silnikiem Stirlinga SD4-E, z mikroturbiną Capstone C30 oraz z tłokowym silnikiem spalinowym Tedom Micro T30, przyjmując założenie, że cała wytwarzana energia elektryczna i ciepło wykorzystywane będą na potrzeby własne gospodarstwa. Ponadto w celach porównawczych otrzymane wyniki obliczeń, w tym czas amortyzacji inwestycji w układ kogeneracyjny, zestawiono z kosztami zakupu energii elektrycznej i ciepła z zewnątrz. Wyniki obliczeń wykazały, że oczywiście szacunkowy czas amortyzacji inwestycji jest najkrótszy dla układu z tłokowym silnikiem spalinowym (około 3 lat), jednak dla układu z mikroturbiną wyniósł on niewiele więcej, biorąc pod uwagę kilkunastoletni czas eksploatacji takiego układu, gdyż około 4,5 roku. Z kolei dla układu z silnikiem Stirlinga czas amortyzacji inwestycji wyniósł około 7 lat, jednakże biorąc pod uwagę dwukrotnie większą ilość ciepła wytwarzaną w tym układzie (współczynnik skojarzenia wynosi 0,25), czas ten skrócił się do 4 lat. Widać zatem, że jest duży potencjał w układach kogeneracyjnych z silnikami Stirlinga szczególnie w takich zastosowaniach, w których jest znacznie większe zapotrzebowanie na ciepło użytkowe.

Niestety bieżąca analiza rynku układów kogeneracyjnych wykorzystujących silniki Stirlinga wykazała, że technologia ta dokonała w ostatnim dziesięcioleciu zwrotu w zupełnie innym kierunku. Firmy, które zaczynały z powodzeniem wprowadzać na rynek układy kogeneracyjne małych mocy z silnikami Stirlinga, nagle zaprzestały oficjalnej działalności, a układy te zostały wycofane z rynku. Dobrze, że pomimo tak niesprzyjającej sytuacji rynkowej część z nich nadal rozwija swoje technologie, a nawet pojawiają się firmy z nowymi rozwiązaniami tego typu układów kogeneracyjnych.

W pracy [2, 3] autor przedstawił kilka rozwiązań układów kogeneracyjnych z silnikami Stirlinga, które zaczynały być wprowadzane na rynek. Należały do nich:

• układ z 4-cylindrowym silnikiem DMC 5 firmy Whisper Tech Ltd. z Nowej Zelandii o mocy elektrycznej 0,8÷1 kW_e i mocy cieplnej 7,5÷12 kW_th,
• układ z 4-cylindrowym silnikiem SD4-E firmy Stirling DK z Danii o mocy elektrycznej 35 kWe i mocy cieplnej 140 kW_th,
• układ z 4-cylindrowym silnikiem STM 4-120 firmy Stirling Biopower Ltd. ze Stanów Zjednoczonych o mocy elektrycznej 38 kWe i mocy cieplnej 65 kW_th,
• układ z silnikiem Sigma Stirling typu β firmy Disenco Ltd. z Wielkiej Brytanii o mocy elektrycznej 3 kWe i mocy cieplnej 12÷18 kW_th,
• układ z silnikiem bezkorbowym Infinia firmy Bosch Thermotechnik GmbH z Niemiec o mocy elektrycznej 1 kWe i mocy cieplnej 3÷24 kW_th,
• układ z silnikiem bezkorbowym Infinia firmy Infinia Corporation ze Stanów Zjednoczonych o mocy elektrycznej 1÷3,2 kWe i mocy cieplnej 6÷24 kW_th,
• układ z silnikiem bezkorbowym Sunpower firmy Microgen Engine Corporation z Wielkiej Brytanii o mocy elektrycznej 1,1 kWe i mocy cieplnej 15÷36 kW_th,
• układ z silnikiem v.161 typu α firmy Cleanergy Ltd. ze Szwecji o mocy elektrycznej 2÷9 kWe i mocy cieplnej 8÷26 kW_th.

Obecnie część z tych układów kogeneracyjnych jest nadal rozwijana, a nawet dostępna w sprzedaży, a część niestety została wycofana z rynku, jednak nadal pracuje część instalacji z tymi układami, które wcześniej były uruchomione.

Układ kogeneracyjny z czterocylindrowym silnikiem Stirlinga DMC 5

Układ kogeneracyjny WhisperGenTM nowozelandzkiej firmy Whisper Tech Ltd., przedstawiony w pracach [2, 3], wykorzystywał czterocylindrowy silnik Stirlinga DMC 5. Układ ten, zasilany głównie gazem ziemnym, stosowany był do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej na potrzeby gospodarstw domowych i małych przedsiębiorstw (układ AC WhisperGenTM o mocy elektrycznej 1 kWe i mocy cieplnej 7,5÷12 kWth) oraz do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej na potrzeby łodzi motorowych i żaglowych lub innych mobilnych zastosowań (układ DC WhisperGenTM o mocy elektrycznej 0,8 kW_e i mocy cieplnej 5,5 kW_th).

W lutym 2011 r. miasto Christchurch w Nowej Zelandii nawiedziło trzęsienie ziemi niszcząc centralną dzielnicę biznesową miasta, w której mieściła się m.in. firma Whisper Tech Ltd. Od tego czasu firma zaprzestała działalności zapewniając wsparcie swoim dotychczasowym klientom poprzez firmę Off Grid Energy Ltd. [5], gwarantując dostawy usługi serwisowych i części zamiennych. Firma Off Grid Energy Ltd. zajmująca się technologiami magazynowania energii nie kontynuuje jednak produkcji tych układów kogeneracyjnych.

W listopadzie 2012 r. hiszpański producent układów WhisperGenTM firma Efficient Home Energy złożyła wniosek o upadłość, przestając dostarczać części zamienne do układów WhisperGenTM. W ślad za tym również główny dostawca tych układów na rynek niemiecki firma Sanevo z siedzibą w Offenbach, wraz ze swoimi firmami Sanevo Home Energy GmbH & Co. KG, Sanevo Blue Energy GmbH & Co. KG i Sanevo Energy Service GmbH, złożyła w lutym 2013 r. wniosek o postępowanie upadłościowe [6].

Łącznie zainstalowanych było kilkaset układów kogeneracyjnych WhisperGenTM, w większości w prywatnych domach, więc tym bardziej szkoda zaprzestania produkcji tych obiecujących układów. Nie ma obecnie żadnych informacji na temat tych układów, a domena whispergen.com jest wystawiona na sprzedaż.

Układ kogeneracyjny z czterocylindrowym silnikiem Stirlinga SD4-E

Bardzo obiecujący układ kogeneracyjny z silnikiem Stirlinga SD4-E o mocy elektrycznej 35 kW_{e i mocy cieplnej 140 kWth, zasilanym biopaliwami, opracowany przez duńską firmę Stirling DK praktycz}nie zniknął z runku. Firma oferowała rozwiązania od 1 do 4 połączonych układów, co zapewniało uzyskanie mocy od 35 kW_e (140 kWth) do 140 kW_e (560 kWth) [3]. W sumie w 2010 roku w Europie pracowało 9 instalacji z silnikami firmy Stirling DK. Między innymi w 2010 roku firma WUDAG z sukcesem uruchomiła układ kogeneracyjny z silnikiem Stirlinga SD4-E zasilany gazem ściekowym w oczyszczalni ścieków Niederfrohna w Saksonii [7].

Obecnie pod adresem stirling.dk jest strona firmy zajmującej się udzielaniem pożyczek on-line, a na temat silnika SD4-E praktycznie nie ma żadnych informacji, podobnie na temat pracujących układów kogeneracyjnych z tymi silnikami.

Układ kogeneracyjny z czterocylindrowym silnikiem Stirlinga STM 4-120

Podobna sytuacja dotyczy największych układów kogeneracyjnych z silnikami Stirlinga STM 4-120 o nazwie FleXgenTM G38 o mocy elektrycznej 38 kWe i mocy cieplnej 65 kW_th, które opracowała amerykańska firma Stirling Biopower Inc. [3]. Obecnie nie można odnaleźć strony internetowej firmy Stirling Biopower Inc, podobnie węgierskiej firmy FlexEnergy Ltd., która oferowała zakup tych układów, jak również niemieckiej firmy Qalovis Farmer Automatic Energy GmbH (witryna wygasła), która te układy eksploatowała. Na temat silnika STM 4-120 również nie można znaleźć praktycznie żadnych nowych informacji.

układ kogeneracyjny z silnikiem Sigma Stirling typu β

Przedstawiony w pracy [3] układ kogeneracyjny Disenco HomePowerPlant, jedyny wśród prezentowanych układów wykorzystujący silnik Stirlinga typu β, o mocy elektrycznej 3 kW_e i mocy cieplnej 12÷18 kW_th, przeznaczony do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej na potrzeby domków jednorodzinnych i małych przedsiębiorstw, został praktycznie wycofany z rynku. Nie ma obecnie żadnych informacji na temat tego układu, a domena disenco.com jest wystawiona na sprzedaż.

Układ kogeneracyjny z bezkorbowym silnikiem Stirlinga firmy Infinia

Amerykańska firma Infinia Corporation opracowała konstrukcję bezkorbowego silnika Stirlinga, który wykorzystywany był m.in. w układach kogeneracyjnych RemoteGenTM o mocy w zakresie 0,055÷3 kWe [2, 3]. Niestety, również w tym przypadku, informacje o układach kogeneracyjnych RemoteGenTM urywają się po roku 2012. Portal internetowy infiniacorp.com firmy Infinia Corporation obecnie jest ogólnym serwisem informacyjnym, a portal stirlingtech.com firmy Stirling Technology Company, z której powstała firma Infinia, jest wystawiony na sprzedaż. Firmę Infinia Corporation przejęła firma Qnergy, która oferuje obecnie agregaty prądotwórcze PowerGen o mocy 1,2 kWe oraz 5,1 kWe, które bazują na bezkorbowym silniku Stirlinga firmy Infinia [11].

Firma Infinia Corporation opracowała również systemy prądotwórcze PowerDishTM o mocy 3,2 kW_e zasilane energią słoneczną, które wykorzystywały bezkorbowy silnik Stirlinga. Jednakże pomimo wielkich planów firmy związanych z ich zastosowaniem, m.in. poprzez zaangażowanie w dwa projekty z programu NER 300 prowadzonego przez Komisję Europejską [16], których wynikiem miało być wykorzystanie tych systemów na Cyprze (projekt Helios obejmujący 16 920 jednostek PowerDishTM o łącznej mocy 50 MW_e) oraz w Grecji (projekt Maximus obejmujący 25 160 jednostek PowerDishTM o łącznej mocy 75 MWe,), obecnie trudno znaleźć jakiekolwiek nowe informacje na temat tych systemów.

Na bazie bezkorbowego silnika Stirlinga firmy Infinia, opracowane zostały również układy kogeneracyjne o mocy elektrycznej 1 kW_e i mocy cieplnej 3÷24 kW_th na potrzeby gospodarstw domowych i małych przedsiębiorstw. Zespoły te produkowane przez japońską firmę Rinnai miały trafić na rynek japoński, natomiast niemiecka firma Bosch Thermotechnik GmbH, holenderska ENATEC Micro-Cogen B.V. i włoska Merloni TermoSanitari (MTS Group) miały zaadoptować to rozwiązanie na rynku europejskim [3]. Obecnie firma ENATEC Micro-Cogen B.V. jest wyrejestrowana, firma Merloni TermoSanitari uległa znacznym przekształceniom i nie zajmuje się układami kogeneracyjnymi, firma Rinnai produkuje kotły grzewcze do wytwarzania ciepłej wody użytkowej, a firma Bosh oferuje układy kogeneracyjne z tłokowymi silnikami spalinowymi i nie ma w swojej ofercie układów z silnikami Stirlinga.

Układ kogeneracyjny z bezkorbowym silnikiem Stirlinga firmy Sunpower

Układy kogeneracyjne, w których zastosowano bezkorbowy silnik Stirlinga Microgen (Sunpower) [3], w ostatnich kilku latach były oferowane pod rożnymi markami, np. Baxi EcoGen, Brötje EcoGen, De Dietrich Remeha eVita czy SenerTec „Dachs Stirling SE”, przy czym część tych marek pochodziła od producentów zrzeszonych pod nazwą BDR Thermea (Baxi, De Dietrich, Remeha). Obecnie żaden z tych układów nie jest dostępny na rynku. Wprawdzie BDR Thermea Group podaje na swojej stronie, że jest pionierem w zakresie skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej, a układy micro-CHP są niskoemisyjną alternatywą dla tradycyjnych kotłów grzewczych, jednak portal nie był aktualizowany od 2017 roku, a w zakresie układów kogeneracyjnych odwołuje się do wspomnianych wyżej firm [9].

Jeszcze w 2017 roku firma Viesmann oferowała dwa układy kogeneracyjne z bezkorbowymi silnikami Stirlinga Microgen pod nazwą Vitotwin 350-F i Vitotwin 300-W (rys. 1.), jednak obecnie nie ma ich w ofercie firmy [10].

Jeden z takich układów, a mianowicie układ Vitotwin 350-F o mocy elektrycznej 1 kW_e oraz mocy cieplnej w zakresie 3,6÷26 kW_th [10], jest obecnie eksploatowany w Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii Katedry Inżynierii Odnawialnych Źródeł Energii na Wydziale Kształtowania Środowiska i Rolnictwa Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, z możliwością podglądu on-line jego pracy (http://212.14.34.4). Układ ten jest częścią większej instalacji złożonej z układu kogeneracyjnego Vitotwin z silnikiem Stirlinga oraz z układu kogeneracyjnego Vitovalor z ogniwem paliwowym (fot. 1.).

Oba układy, wyprodukowane przez firmę Viessmann, są to kotły kondensacyjne zasilane gazem ziemnym, przeznaczone do wytwarzania ciepła użytkowego, wyposażone dodatkowo w urządzenia do wytwarzania energii elektrycznej, czyli w silnik Stirlinga lub ogniwo paliwowe PEM (Proton Exchange Membrane), które zasilane są również gazem ziemnym.

Obecnie strona internetowa producenta bezkorbowego silnika Stirlinga, firmy Microgen Engine Corporation Group, jest nadal dostępna, jednak są na niej tylko ogólne informacje na temat dostępnych technologii i przykładowych zastosowań tego silnika. Według podanych tam informacji firma nadal rozwija swoją działalność dotyczącą ekologicznych rozwiązań energetycznych angażując się obecnie w projekty magazynowania ciepła i sposobów konwersji ciepła na energię elektryczną, a bezkorbowy silnik Stirlinga należy do obiecujących rozwiązań [8].

Układ kogeneracyjny z silnikiem Stirlinga v.161 typu α

W pracy [3] autor przedstawił również układ kogeneracyjny SOLO Stirling 161 microCHP-Module o mocy elektrycznej w zakresie 2÷9 kW_e i mocy cieplnej w zakresie 8÷26 kW_th niemieckiej firmy SOLO Stirling GmbH, która w 2008 roku całą opracowaną technologię silnika Stirlinga przekazała szwedzkiej firmie Cleanergy. Z kolei w połowie 2018 roku firma Cleanergy zmieniła nazwę na Azelio [12].

Obecnie m.in. słoweńska firma IMP PROMONT d.o.o. oferuje układy kogeneracyjne o nazwie Cleanergy GasBox 901 (rys. 2., 3.), które wykorzystują silnik Stirlinga oznaczony jako C9G firmy Cleanergy (rys. 4., 5.). 

Układ o mocy elektrycznej 8 kW_e i mocy cieplnej 22 kW_th może być zasilany gazem ziemny oraz w szczególności wszelkiego typu biogazami. Przeznaczony jest jako układ autonomiczny lub układ dopełniający istniejący system grzewczy i jest wykonany zgodnie z zasadą „Plug & Play”, która zmniejsza koszty instalacji. Układ ten jest przeznaczony do zainstalowania m.in. w budynkach mieszkalnych, hotelach, pływalniach czy zakładach przemysłowych. Ponadto układ kogeneracyjny GasBox 901 możne pracować modułowo, poprzez podłączenie do wspólnej instalacji do 8 urządzeń [13].

Silnik Stirlinga C9G został zaprojektowany do stacjonarnej i długotrwałej pracy przy wykorzystaniu do jego zasilania wszelkich mieszanin gazowych. Zastosowanie specjalnego palnika FLOX pozwala na zasilanie silnika mieszaniną gazów o zawartości 22% metanu, dlatego tak naprawdę nie ma znaczenia, z jakiego substratu wytworzony jest biogaz i jaka jest zawartość metanu w mieszaninie gazowej. Silnik C9G może być zatem stosowany m.in. na wysypiskach, gdzie zawartość metanu w gazie wysypiskowym spadła w wyniku eksploatacji poniżej 35%.

Ponadto dzięki zastosowaniu palnika FLOX emisja szkodliwych składników spalin do atmosfery jest zredukowana do minimum. Silnik C9G poddano testom przeprowadzonym przez najważniejsze instytucje akredytacyjne, w których osiągnął najniższe poziomy emisji i tym samym otrzymał certyfikat CE. Silnik ten zdobył również prestiżową nagrodę „Blue Angel Award”, która przyznawana jest wyłącznie ekologicznym i zrównoważonym produktom [13].

W Niemczech układ kogeneracyjny Cleanergy GasBox 901 jest eksploatowany m.in. przez firmę WUDAG – Westsächsische Umweltdienste AG, której działalność związana jest z wykorzystaniem biogazów do zasilania układów kogeneracyjnych, w tym pochodzących z eksploatacji składowisk odpadów i oczyszczalni ścieków [6]. Układ z silnikiem Stirlinga został zamontowany przez firmę WUDAG w lutym 2015 r. w oczyszczalni ścieków w Saksonii, gdzie w kwietniu 2017 r. przeprowadzono planową konserwację tego układu. Kontrola wykazała, że po prawie 11 000 godzin praktycznie ciągłej pracy na gazie ściekowym silnik Stirlinga był w bardzo dobrym stanie [7]. Niestety na stronie firmy nie ma nowszych informacji dotyczących eksploatacji tego układu kogeneracyjnego.

W raporcie firmy Azelio AB za rok 2019 można m.in. przeczytać, że firma oferuje ponadto system TES (Thermal Energy Storage) do magazynowania ciepła pozyskanego ze źródeł odnawialnych wraz z układem wytwarzającym energię elektryczną i ciepło, w którym wykorzystywany jest silnik Stirlinga C9G. Firma uruchomiła dwa tego typu systemy w grudniu 2019 r. w jednej z największych na świecie elektrowni słonecznej Ouarzazate w Maroku. Oficjalna uroczystość inaugurująca uruchomienie tych systemów odbyła się 5 marca 2020 r. przy współudziale Marokańskiej Agencji ds. Zrównoważonej Energii (Masen) [12].

Firma ma bardzo ambitne plany, gdyż podpisała m.in. list intencyjny z amerykańską firmą Biodico Inc. z Kalifornii, w którym zakłada się budowę instalacji o mocy rzędu 120 MW, co stanowi około 9 000 tych systemów, a pierwszy projekt ma zostać uruchomiony już w 2021 r. Firma Biodico Inc. pracuje nad stworzeniem przyjaznych dla środowiska instalacji do produkcji biopaliw, które będą eksploatowane lokalnie z wykorzystaniem zasobów odnawialnych.

Opracowany system (rys. 6., 7.) magazynuje energię w postaci ciepła w zasobniku wykonanym z aluminium pochodzącym z odzysku, a następnie silnik Stirlinga przekształca to zmagazynowane ciepło w energię elektryczną i ciepło użytkowe w zależności od zapotrzebowania. 

System ten zaprojektowano do pracy ciągłej, a układ przetwarzania energii osiąga sprawność całkowitą rzędu 90 procent. Rozwiązanie to doskonale nadaje się jako uzupełnienie instalacji fotowoltaicznych i instalacji energii wiatrowej, zapewniając dostarczanie energii w przypadku braku słońca czy wiatru. System firmy Azelio poprawia w ten sposób wydajność istniejących już instalacji. Jest to rozwiązanie całkowicie bezemisyjne, system ma budowę modułową i można go łączyć w celu utworzenia większych jednostek, które byłyby wystarczające na przykład dla szpitali, fabryk, kopalni lub małych społeczności. Produkcja seryjna ma się rozpocząć w 2021 roku i jest starannie przygotowywana, a początkowa zdolność produkcyjna ma wynieść 23 000 sztuk [12].

Podsumowanie

Analizując zakresy mocy elektrycznych współcześnie oferowanych urządzeń wykorzystywanych w układach kogeneracyjnych małych mocy do 1 MW (rys. 8.) można zauważyć, że w zakresie mocy mikro konkurencją dla silników Stirlinga są obecnie tylko ogniwa paliwowe. Jednakże sytuacja w niedalekiej przyszłości może się zmienić, gdyż trwają prace nad zastosowaniem układów kogeneracyjnych z mikroturbinami parowymi o mocach rzędu 2 kW [1], a w odniesieniu do układów kogeneracyjnych z mikroturbinami spalinowymi są już dostępne rozwiązania o zakresie mocy 1÷3,2 kW [17, 18].

Z uzyskanych informacji wynika, że technologia układów kogeneracyjnych małych mocy z silnikami Stirlinga w zastosowaniu dla gospodarstw domowych, małych obiektów użyteczności publicznej i małych przedsiębiorstw przemysłowych, przegrywa obecnie z innymi technologiami, jak tłokowe silniki spalinowe, ogniwa paliwowe czy mikroturbiny, głównie ze względu na wysokie koszty produkcji oraz stosunkowo niewielką sprawność elektryczną. Jednak producenci tych silników nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa, gdyż doskonalą swoje technologie, opracowują dla niej różne specjalne zastosowania oraz łączą z innymi technologiami otwierając dla nich nowe szersze pola zastosowań.

Przykładowo firma Sunpower Inc. (obecnie Ametek Inc.) na bazie bezkorbowego silnika Stirlinga opracowała urządzenia kriogeniczne CryoTel® stosowane w różnych gałęziach przemysłu, jak również rozwija przy współpracy z NASA’s Glenn Research Center (GRC) konwerter mocy o małej masie i wysokiej wydajności The Advanced Stirling Convertor (ASC) wykorzystywany w misjach kosmicznych [14].

Z kolei firma Microgen oferuje rozwiązanie układu kogeneracyjnego na bazie bezkorbowego silnika Stirlinga do zastosowań przemysłowych na odległych obszarach, szczególnie w trudno dostępnych regionach północnych. Ponadto firma opracowała również BioGen Pellet & Gas Gasifier System, będący autonomicznym układem energetycznym wytwarzającym energię elektryczną i ciepło (o mocach 1 kWe oraz 8,5 kWth), który zasilany jest biogazem wytwarzanym z lokalnie dostępnych źródeł biomasy, dzięki wykorzystaniu własnego układu zgazowania biomasy, czy podobny autonomiczny układ energetyczny Biogen Woodlog Gasifier zasilany lokalnie dostępnym drewnem [8].

Widoczna jest zatem tendencja do konstruowania rozwiązań układów energetycznych z silnikami Stirlinga, które mogą być wykorzystywane na obszarach wiejskich oraz obszarach oddalonych od sieci energetycznych, gdzie z powodzeniem do ich zasilania można wykorzystywać lokalnie dostępne paliwa. Silnik Stirling jest zatem doskonałą opcją dla niezależności energetycznej, zwłaszcza w połączeniu z akumulatorami energii i instalacjami fotowoltaicznymi. W chłodniejszych obszarach północnych z mniejszym nasłonecznieniem i większym zapotrzebowaniem na ciepło technologia ta doskonale nadaje się do lokalnego dostarczania energii elektrycznej i ciepła, jak również w obszarach gorących z dużym nasłonecznieniem, gdzie z powodzeniem można zastosować układy z silnikami Stirlinga zasilanymi energią słoneczną (fot. 2.).

Literatura

1. Wołowicz M.: Przegląd wybranych konstrukcji silników cieplnych małej mocy wykorzystywanych w procesach utylizacji ciepła odpadowego. Czasopismo Rynek Energii nr 1(146), 2020.
2. Zmuda A.: Przegląd i perspektywy rozwoju systemów kogeneracyjnych z silnikami Stirlinga (część 1 i 2). Miesięcznik branży elektrycznej "elektro.info" nr 11 i 12, listopad i grudzień 2007.
3. Zmuda A.: Aktualny stan rozwoju systemów kogeneracyjnych z silnikami Stirlinga. Miesięcznik branży elektrycznej "elektro.info" nr 6, czerwiec 2011.
4. Zmuda A., Matuszak A., Adamczyk F.: Profitability assessment of low-power combined heat and power systems in agriculture. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, Vol. 63 (4), 2018.
5. Portal firmy Off Grid Energy Ltd. (https://www.offgrid-energy.co.uk/).
6. Portale BHKW Forum [https://www.bhkw-infothek.de/], [https://www.bhkw-infozentrum.de/].
7. Portal firmy WUDAG (https://wudag.de/taetigkeitsbereiche/kraft-waerme-kopplung/).
8. Portal konsorcjum Microgen Engine Corporation Group (https://www.microgen-engine.com/).
9. Portal konsorcjum BDR Thermea Group (https://www.bdrthermeagroup.com/).
10. Portal firmy Viessmann (https://www.viessmann.pl/).
11. Portal firmy Qnergy (https://www.qnergy.com/).
12. Portal firmy Azelio (https://www.azelio.com/).
13. Portal firmy IMP PROMONT (https://imp-pro-mont.si/).
14. Portal firmy Sunpower Inc. (https://www.sunpowerinc.com/).
15. Portal Helios CSP (http://helioscsp.com/).
16. Portal program NER 300 (https://setis.ec.europa.eu/NER300/).
17. Portal firmy MTT (https://www.mtt-eu.com/).
18. Portal dotyczący układów EnerTwin (https://www.enertwin.com/).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!