Badania układu mikrokogeneracyjnego z silnikiem Stirlinga. Część I

• Autorzy: Chmielewski A. , Gumiński R. , Lubikowski K. , Mączak J. , Szulim P.

Warianty tytułu

EN

Research on the micro cogeneration system with Stirling engine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Poprawa efektywności energetycznej jest kluczowym elementem przy ograniczeniu emisji CO2 oraz przetwarzaniu energii z paliw kopalnych dla państw członkowskich Unii Europejskiej. Dyrektywy 2012/27/UE, 2009/28/WE, 2004/8/EC informują o krokach jakie należy poczynić i jaką technologię wytypować aby nastąpił wzrost efektywności energetycznej. Wśród rozważanych technologii generacji rozproszonej wyróżnia się urządzenia przeznaczone do użycia w gospodarstwach domowych, w tym wytwarzające w skojarzeniu energię elektryczną oraz ciepło użytkowe μCHP (micro combined heat and power), w szczególności μCHP z silnikiem Stirlinga. W artykule przedstawiono rezultaty badań μCHP z silnikiem Stirlinga. Omówione zostały metody regulacji (poprzez zmianę średniego ciśnienia w przestrzeni roboczej oraz zmianę temperatury górnego źródła ciepła) osiągów układu μCHP z silnikiem Stirlinga dla najczęściej stosowanych gazów roboczych m.in: helu, azotu, powietrza oraz argonu. W pracy przedstawiono także przebieg indykatorowy zamknięty oraz otwarty uzyskany podczas badań stanowiskowych dla silnika Stirlinga typu Alfa.

EN

Improvement of energy efficiency is a key element for the member states of the European Union while reducing the CO2 emissions and converting the energy from fossil fuels. The 2012/27/UE, 2009/28/WE, 2004/8/EC Directives inform about the steps which should be made, and about the technology that should be selected in order to enhance the increase of energy efficiency. Among the considered technologies of distributed generation, appliances particularly designed to use in households are to be included, among others the devices producing electric energy and the utility heat in combination - μCHP (micro combined heat and power), especially the μCHP with the Stirling engine. In this article, the results of tests of the μCHP with the Stirling engine have been presented. The control methods (by means of changing the average pressure in the working chamber and the temperature of the upper heat source) of the performance of the μCHP system with the Stirling engine for the most frequently used working gases, including: helium, nitrogen, air, and argon have been discussed. In this paper, the indicator open and closed curves have been shown, obtained from the test bench research for the Alpha-type Stirling engine.

Słowa kluczowe

PL

silnik Stirlinga; układ mikrokogeneracyjny; badania stanowiskowe

EN

Stirling engine; micro cogeneration system; bench testing

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 4
• Strony: 42--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Chmielewski A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

autor

Gumiński R.

• Politechnika Warszawska, Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

autor

Lubikowski K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

autor

Mączak J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

autor

Szulim P.

• Politechnika Warszawska, Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

Bibliografia

• [1] Ahmadi M. H., Sayyaadi H., Dehghani S., Hosseinzade H.: Designing a solar powered Stirling heat engine based on multiple criteria: Maximized thermal efficiency and power. Energy Conversion and Management 2013; 75: 282–291.
• [2] Aksoy F., Karabulut H., Çınar C., Solmaz H., Ӧnder Ӧzgӧoren Y., Uyumaz A.: Thermal performance of a Stirling engine powered by a solar simulator. Applied Thermal Engineering, Vol.86 pp.161-167, 2015.
• [3] Bert J., Chrenko D., Sophy T., Moyne L. Le, Sirot F.: Simulation, experimental validation and kinematic optimization of a Stirling engine using air and helium. Energy Vol. 78, pp.701-712, 2014.
• [4] Batmaz I., Ustun S.: Design and manufacturing of a V–type Stirling engine with double heaters. Applied Energy 2008; 85: 1041–1049.
• [5] Caresana F., Brandoni C., Feliciotti P., Bartolini C. M.: Energy and economic analysis of an ICE–based variable speed–operated micro–cogenerator, Applied Energy, Vol. 88, pp. 659–671, 2011.
• [6] Cheng C. H., Yang H. S., Keong L.: Theoretical and experimental study of a 300W beta–type Stirling engine. Energy ,Vol. 59, pp. 590–599, 2013.
• [7] Chmielewski A., Gumiński R., Radkowski S.: Wpływ własności gazów roboczych na sprawność i pracę teoretyczną obiegu Stirlinga, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów, 2(98)/2014 (In Polish).
• [8] Chmielewski A., Lubikowski K., Radkowski S.: Sposoby zwiększania sprawności silnika spalinowego z zastosowaniem układów kogeneracyjnych, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów, 2(98)/2014 (In Polish).
• [9] Chmielewski A., Gumiński R., Radkowski S., Szulim P.: Aspekty wsparcia i rozwoju mikrokogeneracji rozproszonej na terenie Polski, Rynek Energii, 2014, nr 5 (114), pp. 94-101.
• [10] Chmielewski A. et al: Thermodynamic analysis and experimental research on cogeneration system with Stirling engine, Wulfenia Journal, Vol. 21, No. 4, pp. 107- 118, 2014.
• [11] Chmielewski A., Gumiński R., Radkowski S., Szulim P.: Experimental research and application possibilities of microcogeneration system with Stirling engine, Journal of Power Technologies Vol. 95 (Polish Energy Mix), pp.1–9, 2015.
• [12] Chmielewski A., Radkowski S., Szczurowski S.: Analiza rozpływu mocy w układzie kogeneracyjnym z silnikiem Stirlinga, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów 2 (2014) 98.
• [13] Cinar C., Karabulut H.: Manufacturing and testing of a gamma type Stirling engine, Renewable Energy, 2005; 30: 57–66.
• [14] Directive 2009/28/EC of the council of 23 april 2009, on the promotion of the use of energy from renewable sources and amending and subsequently repealing Directives 2001/77/EC and 2003/30/EC.
• [15] Directive 2012/27/EU of the European Parliment and of the Council of 25 October 2012 on energy efficiency, amending Directives 2009/125/EC and 2010/30/EU and repealing Directives 2004/8/EC and 2006/32/EC.
• [16] Dyrektywa 2004/8/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 11 lutego 2004 r. w sprawie wspierania kogeneracji w oparciu o zapotrzebowanie na ciepło użytkowe na rynku wewnętrznym energii oraz zmieniająca dyrektywę 92/42/EWG.
• [17] Karabulut H., Huseyin, Yucesu S., Cınar C., Aksoy F.: An experimental study on the development of a β–type Stirling engine for low and moderate temperature heat sources. Applied Energy 2009; 86: 68–73.
• [18] Li T., DaWei Tang, Li Z., Du J., Zhou T., Jia Y.: Development and test of a Stirling engine driven by waste gases for the micro–CHP system. Applied Thermal Engineering 2012; 33–34: 119–123.
• [19] Renzi M., Brandoni C.: Study and application of a regenerative Stirling cogeneration device based on biomass combustion. Applied Thermal Engineering 2014; 67: 341–351.
• [20] Rogdakis E.D., Antonakos G. D., Koronaki I. P.: Thermodynamic analysis and experimental investigation of a Solo V161 Stirling cogeneration unit. Energy 2012; 45: 503–511.
• [21] Sripakagorn A., Srikam C.: Design and performance of a moderate temperature difference Stirling engine. Renewable Energy 2011; 36: 1728–1733.
• [22] García D., González M.A., Prieto J. I., Herrero S., López S., Mesonero I., Villasante C.: Characterization of the power and efficiency of Stirling engine subsystems, Applied Energy, Vol. 121, pp. 51–63, 2014.
• [23] Milewski M., Discepoli G., Desideri U.: Modeling the performance of MCFC for various fuel and oxidant compositions, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 39, pp. 11713–11721, 2014.
• [24] Milewski J., Świrski K.: Modelling the SOFC behaviours by artificial neural network. Vol. 34, No. 13, pp. 5546–5553, 2009.
• [25] Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej– http://www.nfosigw.gov.pl/– dostęp 12.05.2015.