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    能源之星——斯特林引擎(三)
    作者:周鉴恒    文章来源:作者惠赐    点击数:    更新时间:2009-9-2

    (原载:《物理双月刊》(台湾),卅卷四期,20088月)

    五、已有实际应用

    除了在能源方面的应用之外,斯特林引擎在若干特殊领域,例如:国防、低温致冷等,也扮演着不可取代的角色。

    用外力倒转斯特林引擎,斯特林引擎就变成致冷机(Stirling Cryocooler)。热声斯特林致冷机可以用来液化氮气、氧气等,特殊设计的斯特林致冷机具有10K的冷却效果,微型斯特林致冷机12已被广泛用于冷却夜视系统的红外线感测芯片。

    现役的瑞典海军哥德级(Gotland Class)潜艇(图6-1),其绝气推进系统(Air Independent Propulsion),以燃烧液态氧和柴油的斯特林引擎提供辅助动力,可将下潜时间延长至数周之久,具有极佳的静音匿踪性能。

    6-1 瑞典海军哥德级(Gotland Class)潜艇

    (数据源:www.silent.se/labels.php

    至于斯特林引擎在能源方面的应用,现阶段只是刚刚起步,方兴未艾,但初期的成果已经十分亮眼。

    暖气机是寒带地区必要的设备,借着斯特林引擎冷区散发出来的热能,加热热水或供应暖气,而斯特林引擎本身的动力就用来发电,组合成同时提供电力和热源的电热共生系统(Combined heat and power system)13(图6-2)。Whisper Gen公司在2004年曾生产80,000具住家用微型电热共生的商业产品。

    6-2 微型斯特林引擎电热共生(CHP)的商业产品

    (数据源:www.micropower.co.uk/about/mchp.html)

     

     

    6-3  总统布什视察斯特林能源系统公司的阳光聚焦碟-斯特林引擎发电装置

    (数据源:www.pureenergysystems.com/news/20...

    200588,美国总统布什视察斯特林能源系统(Stirling Energy Stytem)公司在圣地亚国家实验室的阳光聚焦碟-斯特林引擎发电原型装置(图6-3),并于当地签署能源法案。翌日南加州爱迪生(Southern California Edison)与斯特林能源系统公司签约,预定在洛杉矶北方建造一座占地45,00英亩(1.9 km2)的巨型太阳能发电厂,采用阳光聚焦碟-斯特林引擎发电技术,藉总和直径约39英尺(11m)82片组合反射镜聚焦,加热位于焦点的4气缸α型斯特林引擎(4-95 Mark ) (图6-4),以72支镍基超合金(Inconel)细管制成的热区(receiver),运转时温度高达700C以上,高压氢气最高压可达200倍大气压,转速约1800rpm,在每平方公尺1,000W的阳光下,能产生25KW的电力。从2007年底开始为期4年,将装设20,000具,总发电量达500MW,超过全美所有太阳能发电装置的总和,足可满足一个小镇的电力需求。若双方同意,还再多花两年,增加阳光聚焦碟-斯特林引擎发电机组至34,000具,发电量增至850MW14

     

     

    6-4  4气缸α型斯特林引擎(4-95 Mark )之示意图,以及实物摄影(镍基超合金细管制成的热区(receiver)清晰可见)

    (数据源:www.pureenergysystems.com/news/20...

    这座全球最大的太阳能发电厂,发电效率是一般太阳能光电池的两倍,电价也比其他太阳能发电技术便宜许多,不需加州政府补贴即可商业运转,为人类大规模利用太阳能立下划时代的里程碑,也揭开斯特林引擎商业化的序幕。

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