Modelowanie parametrów operacyjnych silnika Stirlinga zasilanego wodorem – analiza wstępna

• Autorzy: Grzywnowicz K. , Uchman W. , Remiorz L.

Warianty tytułu

EN

Modeling of operational parameters of hydrogen-fuelled Stirling engine – introductory analysis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pomimo prawie dwustuletniej historii badań i rozwoju, silnik Stirlinga również współcześnie stanowi obiekt zaawansowanych badań modelowych i eksperymentalnych. Obecnie, badania te motywowane są głównie jego korzystnymi charakterystykami środowiskowymi, możliwością wykorzystania w różnorodnych układach technologicznych i brakiem restrykcyjnych wymagań w zakresie jakości dostarczonego paliwa. Ze względu na brak technologicznych przeszkód do implementacji silnika w układach typu Power-to-Gas-to-Power (P2G2P), stanowiących technologię o potencjalnie szerokim obszarze zastosowań, badania nad możliwością adaptacji silników tego typu do wykorzystania w układach zasilanych wodorem budzą zainteresowanie zarówno środowisk akademickich, jak i inwestorów. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań modelowych silnika Stirlinga zasilanego wodorem, odniesione do rezultatów otrzymanych dla analizy analogicznego silnika zasilanego paliwem systemowym w postaci gazu ziemnego. Celem przeprowadzonych badań była identyfikacja wpływu zmiany paliwa na wartości kluczowych, z punktu widzenia aplikacyjności silnika, parametrów operacyjnych. Rezultaty analizy wykazują istotną zmianę parametrów operacyjnych wraz ze zmianą rodzaju paliwa, określając jednocześnie obszary wymagające modyfikacji w celu umożliwienia wykorzystania silnika Stirlinga w układach zasilanych wodorem.

EN

Despite of almost two hundred years of history of research and development in Stirling engine technology, this engine states issue of advanced computational and experimental investigation. However, modern analyses are commonly motivated by the engine’s beneficial ecological characteristics and possibility of its application in variety of technological systems, as well as lack of strict requirements on quality of fuel being supplied. Due to lack of technological reasons, disabling implementation of the Stirling engine in Power-to-Gas-to-Power (P2G2P) units, stating one of areas of greatest potential for modern power engineering, applicability of the engine in power units supplied with hydrogen states matter of interest of both academic circles and investors. In the paper, results of model-based analysis of Stirling engine supplied with hydrogen, referred to data acquired for analogical engine supplied with conventional fuel in the form of natural gas, stating classical fuel for similar engines. The main objective of the research was identification of influence of change in fuel being supplied on values of essential – considering the Stirling engine applicability – operational parameters of the device. Results of the analysis indicate significant change in operational parameters following change in type of fuel, being derived, describing simultaneously fields of that technology requiring reconfiguration in order to enable utilization of Stirling engine in hydrogen-fuelled units.

Słowa kluczowe

PL

silnik Stirlinga; wodór; energetyka rozproszona; power-to-gas

EN

Stirling engine; hydrogen; distributed power generation; Power-to-Gas

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 4
• Strony: 58--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grzywnowicz K.

• doktorant Politechnika Ślaska

autor

Uchman W.

• doktorant Politechnika Ślaska

autor

Remiorz L.

• Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] Kotowicz J., Uchman W., Janusz-Szymańska K.: Stanowisko badawcze układu mikrokogeneracyjnego opartego na silniku Stirlinga (Research stand of microcogeneration unit based on Stirling engine), Rynek Energii 6(127), 2016, s. 70-75
• [2] Remiorz L., Kotowicz J., Grzywnowicz K., Uchman W.: Stirling engine integrated with thermal energy storage as residential cogeneration system, Rynek Energii 2(135), 2018, str. 78-85
• [3] Kotowicz J., Węcel D., Jurczyk M.: Analysis of component operation in power-to-gas-to-power installations, Applied Energy 216, 2018, s. 45-59
• [4] Chi J., Yu H.: Water electrolysis based on renewable energy for hydrogen production, Chinese Journal of Catalysis 39(3), 2018, s. 390-394
• [5] Schmidt O., Gambhir A., Staffel I., Hawkes A., Nelson J., Few S.: Future cost and performance of water electrolysis: An expert elicitation study, International Journal of Hydrogen Energy 42(52), s. 30470-30492
• [6] Urieli I., Berchowitz D.M.: Stirling cycle machine analysis, Adam Hilger Publishing, 1984
• [7] Snyman H.: Second Order Analyses Methods for Stirling Engine Design, University of Stellenbosch, Stellenbosch, 2007
• [8] Cairelli J.E., Thieme L.G., Walter J.R.: Initial test results with a single-cylinder rhombic-drive Stirling engine, National Aeronautics and Space Administration Lewis Research Center, Cleveland, 1978
• [9] Remiorz L., Kotowicz J., Uchman W.: Comparative assessment of the effectiveness of a free piston Stirling engine-based micro-cogeneration unit and a heat pump. Energy, 148, 2018, s. 134-147
• [10] Ummenhofer C.D., Heyer G., Roediger T., Olsen J., Page J.: Improved system control logic for an MCHP system incorporating electric storage, Applied Energy 203 (2017), s. 737-751
• [11] Gonzalez-Pino J., Iribarren-Perez E., Campos-Celador A., Las-Heras-Casas J., Sala J.M.: Influence of the regulation framework on the feasibility of a Stirling engine-based residential micro-CHP installation. Energy 84, 2015, s. 575-588

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).