Las aplicaciones del motor Stirling van desde la propulsión mecánica hasta la calefacción y la refrigeración y los sistemas de generación eléctrica. Un motor Stirling es un motor térmico que funciona mediante la compresión y expansión cíclica de aire u otro gas, el " fluido de trabajo ", a diferentes niveles de temperatura de modo que haya una conversión neta de calor en trabajo mecánico . [1] [2] El motor térmico de ciclo Stirling también puede funcionar en sentido inverso, utilizando una entrada de energía mecánica para impulsar la transferencia de calor en una dirección inversa (es decir, una bomba de calor o un refrigerador). [3]
Existen varias configuraciones de diseño para motores Stirling que pueden construirse (muchas de las cuales requieren sellos rotatorios o deslizantes) que pueden introducir difíciles compensaciones entre pérdidas por fricción y fugas de refrigerante . Se puede construir una variante de pistón libre del motor Stirling, que puede sellarse completamente herméticamente , reduciendo las pérdidas por fricción y eliminando por completo las fugas de refrigerante. Por ejemplo, un enfriador Stirling de pistón libre (FPSC) puede convertir una entrada de energía eléctrica en un efecto práctico de bomba de calor, utilizado para refrigeradores y congeladores portátiles de alta eficiencia. Por el contrario, se podría construir un generador eléctrico de pistón libre, convirtiendo un flujo de calor en energía mecánica y luego en electricidad. En ambos casos, la energía generalmente se convierte de/a energía eléctrica utilizando campos magnéticos de una manera que evita comprometer el sello hermético. [3] [4]
A menudo se afirma que el motor Stirling tiene una relación potencia/peso demasiado baja, un coste demasiado alto y un tiempo de arranque demasiado largo para aplicaciones automotrices. También tienen intercambiadores de calor complejos y costosos. Un enfriador Stirling debe rechazar el doble de calor que un motor Otto o un radiador de motor diésel . El calentador debe estar hecho de acero inoxidable, aleación exótica o cerámica para soportar las altas temperaturas de calentamiento necesarias para una alta densidad de potencia y para contener gas hidrógeno que se utiliza a menudo en los Stirling de automóviles para maximizar la potencia. Las principales dificultades que implica el uso del motor Stirling en una aplicación automotriz son el tiempo de arranque, la respuesta de aceleración, el tiempo de apagado y el peso, no todos los cuales tienen soluciones listas para usar.
Sin embargo, se ha introducido un motor Stirling modificado que utiliza conceptos tomados de un motor de combustión interna patentado con una cámara de combustión de pared lateral (patente de EE. UU. 7.387.093) que promete superar los problemas de densidad de potencia deficiente y potencia específica, así como el problema de respuesta de aceleración lenta inherente a todos los motores Stirling. [5] Podría ser posible usarlos en sistemas de cogeneración que usen el calor residual del escape de un motor de pistón o turbina de gas convencional y lo usen para alimentar los auxiliares (por ejemplo: el alternador ) o incluso como un sistema turbocompuesto que agrega potencia y torque al cigüeñal.
Los automóviles propulsados exclusivamente por motores Stirling fueron desarrollados en proyectos de prueba por la NASA , así como en proyectos anteriores de la Ford Motor Company que utilizaban motores proporcionados por Philips , [6] y por American Motors Corporation (AMC) con varios automóviles equipados con unidades de la sueca United Stirling construidas bajo licencia de Philips. Los proyectos de prueba de vehículos de la NASA fueron diseñados por contratistas y designados MOD I y MOD II.
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Los vehículos de ingeniería propulsados por Stirling MOD 1 de la NASA se construyeron en colaboración con el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) y la NASA, bajo contrato con AM General de AMC para desarrollar y demostrar alternativas prácticas para los motores estándar. [7] El AMC Spirit propulsado por un P-40 de la base aérea United Stirling fue probado exhaustivamente durante más de 50.000 millas (80.467 km) y logró una eficiencia de combustible promedio de hasta 28,5 mpg ‑US (8,3 L/100 km; 34,2 mpg ‑imp ). [8] Un VAM Lerma de 4 puertas con elevación trasera de 1980 también se convirtió a la potencia del P-40 de United Stirling para demostrar el motor Stirling al público y promover el programa de motores alternativos del gobierno de los EE. UU. [9]
Las pruebas realizadas con el AMC Spirit de 1979, así como con un Opel de 1977 y un AMC Concord de 1980 , revelaron que los motores Stirling "podían convertirse en un tren de potencia automotriz para vehículos de pasajeros y que podría producir resultados favorables". [10] Sin embargo, se logró un progreso con motores de encendido por chispa de potencia igual desde 1977, y se aumentaron los requisitos de Economía de Combustible Promedio Corporativo (CAFE) que debían lograr los automóviles vendidos en los EE. UU. [11] Además, el diseño del motor Stirling continuó exhibiendo un déficit en la eficiencia del combustible [11] También hubo dos inconvenientes importantes para los consumidores que usaban los motores Stirling: primero, el tiempo necesario para calentar, porque a la mayoría de los conductores no les gusta esperar para comenzar a conducir; y segundo, la dificultad para cambiar la velocidad del motor, lo que limita la flexibilidad de conducción en la carretera y el tráfico. [12] También se cuestionó el proceso de los fabricantes de automóviles que convertían sus instalaciones y herramientas existentes para la producción en masa de un diseño y tipo de motor completamente nuevos. [11]
El proyecto MOD II de 1980 produjo uno de los motores automotrices más eficientes jamás fabricados. El motor alcanzó una eficiencia térmica máxima del 38,5%, en comparación con un motor moderno de encendido por chispa (gasolina), que tiene una eficiencia máxima del 20-25%. El proyecto Mod II reemplazó el motor de encendido por chispa normal en un Chevrolet Celebrity notchback de 4 puertas de 1985. En el Informe de diseño MOD II de 1986 (Apéndice A), los resultados mostraron que el consumo de gasolina en carretera aumentó de 40 a 58 mpg ‑US (5,9 a 4,1 L/100 km; 48 a 70 mpg ‑imp ) y logró una autonomía urbana de 26 a 33 mpg ‑US (9,0–7,1 L/100 km; 31–40 mpg ‑imp ) sin cambios en el peso bruto del vehículo. El tiempo de arranque en el vehículo de la NASA era de un máximo de 30 segundos, mientras que el vehículo de investigación de Ford utilizaba un calentador eléctrico interno para arrancar rápidamente el motor, lo que proporcionaba un tiempo de arranque de solo unos pocos segundos. La alta salida de par del motor Stirling a baja velocidad eliminó la necesidad de un convertidor de par en la transmisión, lo que resultó en una disminución del peso y de las pérdidas de transmisión del tren de potencia, anulando en cierta medida la desventaja de peso del Stirling en el uso automático. Esto dio como resultado una mayor eficiencia que se menciona en los resultados de la prueba. [13] [14]
Los experimentos indicaron que el motor Stirling podría mejorar la eficiencia operativa del vehículo al separarlo idealmente de las demandas de energía directa, eliminando un enlace mecánico directo como el que se usa en la mayoría de los vehículos actuales. Su función principal en un vehículo híbrido eléctrico en serie de rango extendido sería como generador que proporciona electricidad para impulsar los motores de tracción del vehículo eléctrico y cargar un conjunto de baterías de respaldo. En un híbrido petrohidráulico, el Stirling realizaría una función similar a la de un híbrido en serie petroeléctrico que hace girar una bomba que carga un tanque de respaldo hidráulico. Aunque tuvo éxito en las fases MOD 1 y MOD 2 de los experimentos, los recortes en la financiación de investigaciones posteriores y la falta de interés por parte de los fabricantes de automóviles terminaron con la posible comercialización del Programa de Motor Stirling para Automoción. [7]
Los motores Stirling como parte de un sistema de propulsión eléctrica híbrida pueden superar los desafíos o desventajas de diseño de un automóvil Stirling no híbrido.
En noviembre de 2007, el proyecto Precer de Suecia anunció un prototipo de automóvil híbrido que utiliza biocombustible sólido y un motor Stirling. [15]
El New Hampshire Union Leader informó que Dean Kamen desarrolló un automóvil híbrido enchufable en serie utilizando un Ford Think . [16] Llamado DEKA Revolt, el automóvil puede alcanzar aproximadamente 60 millas (97 km) con una sola carga de su batería de litio . [16]
Robert McConaghy creó el primer avión propulsado por un motor Stirling en agosto de 1986. [17] El motor tipo Beta pesaba 360 gramos y producía sólo 20 vatios de potencia. [18] El motor estaba fijado a la parte delantera de un planeador de radiocontrol Super Malibu modificado con un peso bruto de despegue de 1 kg. El vuelo de prueba mejor publicado duró 6 minutos y mostró "apenas suficiente potencia para hacer algún que otro giro suave y mantener la altitud". [18]
El motor Stirling podría ser muy adecuado para sistemas de energía submarinos donde se requiere trabajo eléctrico o energía mecánica a nivel intermitente o continuo. General Motors ha emprendido trabajos en motores avanzados de ciclo Stirling que incluyen almacenamiento térmico para aplicaciones submarinas. United Stirling, en Malmö, Suecia , está desarrollando un motor experimental de cuatro cilindros que utiliza peróxido de hidrógeno como oxidante en sistemas de energía submarinos. El submarino SAGA (Submarine Assistance Great Autonomy) comenzó a funcionar en la década de 1990 y está impulsado por dos motores Stirling alimentados con combustible diésel y oxígeno líquido . Este sistema también tiene potencial para la propulsión de buques de superficie, ya que el tamaño del motor es una preocupación menor y colocar la sección del radiador en agua de mar en lugar de al aire libre (como sería un motor terrestre) permite que sea más pequeño.
El astillero sueco Kockums ha construido ocho submarinos con motor Stirling desde finales de los años 1980. [19] [20] Llevan oxígeno comprimido para permitir la combustión del combustible sumergido, lo que proporciona calor para el motor Stirling. Actualmente se utilizan en submarinos de las clases Gotland y Södermanland . Son los primeros submarinos del mundo que incorporan propulsión independiente del aire Stirling (AIP), que amplía su resistencia bajo el agua de unos pocos días a varias semanas. [20]
El motor Kockums también propulsa el submarino japonés de clase Sōryū . [21]
Hasta ahora, esta capacidad sólo estaba disponible en submarinos de propulsión nuclear .
Los motores Stirling pueden accionar bombas para mover fluidos como agua, aire y gases. Por ejemplo, el ST-5 de Stirling Technology Inc. tiene una potencia de 5 caballos de fuerza (3,7 kW) que puede hacer funcionar un generador de 3 kW o una bomba de agua centrífuga. [22]
En un sistema de cogeneración (CHP), la energía mecánica o eléctrica se genera de la forma habitual, pero el calor residual que emite el motor se utiliza para suministrar una aplicación de calefacción secundaria. Puede ser prácticamente cualquier cosa que utilice calor de baja temperatura. A menudo se trata de un uso de energía preexistente, como la calefacción de espacios comerciales, el calentamiento de agua residencial o un proceso industrial.
Las centrales térmicas de la red eléctrica utilizan combustible para producir electricidad . Sin embargo, se producen grandes cantidades de calor residual que a menudo no se utilizan. En otras situaciones, se quema combustible de alta calidad a altas temperaturas para una aplicación de baja temperatura. Según la segunda ley de la termodinámica , un motor térmico puede generar energía a partir de esta diferencia de temperatura. En un sistema de cogeneración, el calor primario de alta temperatura ingresa al calentador del motor Stirling, luego parte de la energía se convierte en energía mecánica en el motor y el resto pasa al enfriador, donde sale a baja temperatura. El calor "residual" en realidad proviene del enfriador principal del motor y posiblemente de otras fuentes, como el escape del quemador, si lo hay.
La energía producida por el motor se puede utilizar para ejecutar un proceso industrial o agrícola, lo que a su vez genera desechos de biomasa que se pueden utilizar como combustible gratuito para el motor, lo que reduce los costos de eliminación de desechos. El proceso en general puede ser eficiente y rentable.
Inspirit Energy, una empresa con sede en el Reino Unido, tiene una unidad de cogeneración a gas llamada Inspirit Charger que estará a la venta en 2016. La unidad de suelo genera 3 kW de energía eléctrica y 15 kW de energía térmica. [23] [24]
WhisperGen, una empresa neozelandesa con oficinas en Christchurch , ha desarrollado un motor de ciclo Stirling de microgeneración combinada de calor y energía. Estas unidades de microcogeneración son calderas de calefacción central alimentadas con gas que venden la energía no utilizada a la red eléctrica . WhisperGen anunció en 2004 que estaban produciendo 80.000 unidades para el mercado residencial en el Reino Unido . En 2006 se llevó a cabo una prueba con 20 unidades en Alemania. [25]
Colocado en el foco de un espejo parabólico, un motor Stirling puede convertir la energía solar en electricidad con una eficiencia mejor que las células fotovoltaicas no concentradas y comparable a la de las células fotovoltaicas concentradas . El 11 de agosto de 2005, Southern California Edison anunció un acuerdo con Stirling Energy Systems (SES) para comprar electricidad creada utilizando más de 30.000 motores Stirling alimentados con energía solar durante un período de veinte años, suficiente para generar 850 MW de electricidad. Estos sistemas, en una granja solar de 8.000 acres (19 km2 ) , utilizarán espejos para dirigir y concentrar la luz solar sobre los motores, que a su vez impulsarán los generadores. "En enero de 2010, cuatro meses después de comenzar la construcción, la empresa asociada de Stirling Energy, Tessara Solar, completó la planta de energía solar Maricopa de 1,5 MW en Peoria, Arizona , en las afueras de Phoenix. La planta de energía está compuesta por 60 SunCatchers de SES". [26] El SunCatcher se describe como "un gran colector de energía solar concentrada (CSP) con seguimiento que genera 25 kilovatios (kW) de electricidad a pleno sol. Cada uno de los colectores de 38 pies de diámetro contiene más de 300 espejos curvos ( helióstatos ) que enfocan la luz solar sobre una unidad de conversión de energía, que contiene el motor Stirling. El plato utiliza seguimiento de doble eje para seguir al sol con precisión mientras se mueve por el cielo". [26] Ha habido disputas sobre el proyecto [27] debido a preocupaciones sobre el impacto ambiental en los animales que viven en el sitio. La planta solar de Maricopa ha sido cerrada. [28]
Existe la posibilidad de utilizar motores Stirling de propulsión nuclear en plantas de generación de energía eléctrica. La sustitución de las turbinas de vapor de las plantas nucleares por motores Stirling podría simplificar la planta, lograr una mayor eficiencia y reducir los subproductos radiactivos. Varios diseños de reactores reproductores utilizan sodio líquido como refrigerante. Si el calor se va a utilizar en una planta de vapor, se requiere un intercambiador de calor de agua/sodio, lo que genera cierta preocupación si se produjera una fuga, ya que el sodio reacciona violentamente con el agua. Un motor Stirling elimina la necesidad de agua en cualquier parte del ciclo, lo que tendría ventajas para las instalaciones nucleares en regiones secas.
Los laboratorios del gobierno de los Estados Unidos han desarrollado un diseño moderno de motor Stirling, conocido como generador de radioisótopos Stirling , para su uso en la exploración espacial. Está diseñado para generar electricidad para sondas espaciales en misiones que duran décadas. El motor utiliza un solo desplazador para reducir las piezas móviles y utiliza acústica de alta energía para transferir energía. La fuente de calor es un trozo de combustible nuclear sólido seco y el disipador de calor es la radiación hacia el propio espacio libre.
Si se le suministra energía mecánica, un motor Stirling puede funcionar en sentido inverso como una bomba de calor para calentar o enfriar. A fines de la década de 1930, la Philips Corporation de los Países Bajos utilizó con éxito el ciclo Stirling en aplicaciones criogénicas. [29] Durante el programa del transbordador espacial , la NASA logró elevar un enfriador de ciclo Stirling en una forma "similar en tamaño y forma a las pequeñas unidades domésticas que se usan a menudo en los dormitorios universitarios" para su uso en el Laboratorio de Ciencias de la Vida. [30] Investigaciones posteriores sobre esta unidad para uso doméstico condujeron a una ganancia del coeficiente de rendimiento de Carnot por un factor de tres y una reducción de peso de 1 kg para la unidad. [31] Se han realizado experimentos utilizando energía eólica para impulsar una bomba de calor de ciclo Stirling para calefacción y aire acondicionado domésticos. [ cita requerida ]
Cualquier motor Stirling también funcionará en sentido inverso como una bomba de calor : cuando se aplica energía mecánica al eje, aparece una diferencia de temperatura entre los depósitos. Los componentes mecánicos esenciales de un refrigerador criogénico Stirling son idénticos a los de un motor Stirling. Tanto en el motor como en la bomba de calor, el calor fluye desde el espacio de expansión al espacio de compresión; sin embargo, se requiere trabajo de entrada para que el calor fluya "cuesta arriba" en contra de un gradiente térmico, específicamente cuando el espacio de compresión está más caliente que el espacio de expansión. El lado externo del intercambiador de calor del espacio de expansión puede colocarse dentro de un compartimento aislado térmicamente, como un termo. En efecto, el calor se bombea fuera de este compartimento, a través del gas de trabajo del refrigerador criogénico y hacia el espacio de compresión. El espacio de compresión estará por encima de la temperatura ambiente, por lo que el calor fluirá hacia el medio ambiente.
Uno de sus usos modernos es en criogenia y, en menor medida, en refrigeración . A temperaturas de refrigeración típicas, los enfriadores Stirling generalmente no son económicamente competitivos con los sistemas de enfriamiento Rankine convencionales menos costosos , porque son menos eficientes energéticamente. Sin embargo, por debajo de aproximadamente −40...−30 °C, el enfriamiento Rankine no es efectivo porque no hay refrigerantes adecuados con puntos de ebullición tan bajos. Los enfriadores criogénicos Stirling pueden "elevar" el calor hasta −200 °C (73 K), lo que es suficiente para licuar el aire (específicamente los gases constituyentes primarios oxígeno , nitrógeno y argón ). Pueden llegar hasta 40–60 K para máquinas de una sola etapa, dependiendo del diseño particular. Los enfriadores criogénicos Stirling de dos etapas pueden alcanzar temperaturas de 20 K, suficientes para licuar hidrógeno y neón. [32] Los enfriadores criogénicos para este propósito son más o menos competitivos con otras tecnologías de enfriadores criogénicos. El coeficiente de rendimiento a temperaturas criogénicas es típicamente de 0,04 a 0,05 (que corresponde a una eficiencia del 4 al 5%). Empíricamente, los dispositivos muestran una tendencia lineal, típicamente con un COP = 0,0015 T c − 0,065 , donde T c es la temperatura criogénica. A estas temperaturas, los materiales sólidos tienen valores de calor específico más bajos, por lo que el regenerador debe estar hecho de materiales inesperados, como el algodón . [ cita requerida ]
El primer refrigerador criogénico de ciclo Stirling fue desarrollado en Philips en la década de 1950 y comercializado en lugares como plantas de producción de aire líquido . El negocio de Philips Cryogenics evolucionó hasta que se escindió en 1990 para formar Stirling Cryogenics BV, Países Bajos. Esta empresa todavía está activa en el desarrollo y fabricación de refrigeradores criogénicos y sistemas de refrigeración criogénica Stirling.
Existe una amplia variedad de refrigeradores criogénicos Stirling más pequeños disponibles comercialmente para tareas como el enfriamiento de sensores electrónicos y, a veces, de microprocesadores . Para esta aplicación, los refrigeradores criogénicos Stirling son la tecnología de mayor rendimiento disponible, debido a su capacidad para elevar el calor de manera eficiente a temperaturas muy bajas. Son silenciosos, no vibran, se pueden reducir a tamaños pequeños y tienen una confiabilidad muy alta y un mantenimiento bajo. A partir de 2009, los refrigeradores criogénicos se consideraron los únicos dispositivos Stirling comercialmente exitosos y ampliamente implementados. [ cita requerida ]
Una bomba de calor Stirling es muy similar a un refrigerador criogénico Stirling, con la principal diferencia de que normalmente funciona a temperatura ambiente. En la actualidad, su principal aplicación es bombear calor desde el exterior de un edificio hacia el interior, calentándolo así con un menor coste energético.
Al igual que con cualquier otro dispositivo Stirling, el flujo de calor se produce desde el espacio de expansión al espacio de compresión. Sin embargo, a diferencia del motor Stirling , el espacio de expansión está a una temperatura más baja que el espacio de compresión, por lo que en lugar de producir trabajo, el sistema requiere una entrada de trabajo mecánico (para satisfacer la segunda ley de la termodinámica ). La entrada de energía mecánica puede ser suministrada por un motor eléctrico o un motor de combustión interna, por ejemplo. Cuando el trabajo mecánico para la bomba de calor lo proporciona un segundo motor Stirling, entonces el sistema en su conjunto se denomina "bomba de calor impulsada por calor".
El lado de expansión de la bomba de calor está acoplado térmicamente a la fuente de calor, que suele ser el entorno externo. El lado de compresión del dispositivo Stirling se coloca en el entorno que se va a calentar, por ejemplo, un edificio, y se "bombea" calor hacia él. Normalmente habrá un aislamiento térmico entre los dos lados, por lo que habrá un aumento de temperatura dentro del espacio aislado.
Las bombas de calor son, con diferencia, los sistemas de calefacción más eficientes energéticamente, ya que "recolectan" calor del ambiente, en lugar de convertir únicamente la energía que ingresa en calor. De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, las bombas de calor siempre requieren el aporte adicional de cierta energía externa para "bombear" el calor recolectado "cuesta arriba" contra una diferencia de temperatura.
En comparación con las bombas de calor convencionales, las bombas de calor Stirling suelen tener un coeficiente de rendimiento más alto [ cita requerida ] . Los sistemas Stirling han tenido un uso comercial limitado; sin embargo, se espera que su uso aumente junto con la demanda del mercado de conservación de energía, y es probable que su adopción se acelere gracias a los refinamientos tecnológicos.
El enfriador Stirling de pistón libre (FPSC) es un sistema de transferencia de calor completamente sellado que tiene solo dos partes móviles (un pistón y un desplazador) y que puede usar helio como fluido de trabajo . El pistón generalmente es impulsado por un campo magnético oscilante que es la fuente de la energía necesaria para impulsar el ciclo de refrigeración. El impulsor magnético permite que el pistón sea impulsado sin requerir sellos, juntas, anillos tóricos u otros compromisos en el sistema herméticamente sellado . [33] Las ventajas declaradas para el sistema incluyen una eficiencia y capacidad de enfriamiento mejoradas, peso más ligero, tamaño más pequeño y mejor capacidad de control. [34]
El FPSC fue inventado en 1964 por William Beale (1928-2016), profesor de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Ohio en Athens, Ohio . Fundó Sunpower Inc. [35], que investiga y desarrolla sistemas FPSC para aplicaciones militares, aeroespaciales, industriales y comerciales. Un enfriador FPSC fabricado por Sunpower fue utilizado por la NASA para enfriar la instrumentación en los satélites . [36] La empresa fue vendida por la familia Beale en 2015 para convertirse en una unidad de Ametek . [37]
Otros proveedores de tecnología FPSC incluyen Twinbird Corporation de Japón [34] y Global Cooling de los Países Bajos, que (como Sunpower) tiene un centro de investigación en Atenas, Ohio. [38]
Durante varios años, a partir de 2004, la empresa Coleman vendió una versión del Twinbird "SC-C925 Portable Freezer Cooler 25L" bajo su propia marca, [39] [40] pero desde entonces ha dejado de ofrecer el producto. El enfriador portátil puede funcionar durante más de un día, manteniendo temperaturas bajo cero mientras se alimenta con una batería de automóvil . [41] Este enfriador todavía se fabrica, y Global Cooling ahora coordina la distribución a América del Norte y Europa. [42] Otras variantes ofrecidas por Twinbird incluyen un congelador profundo portátil (hasta −80 °C), refrigeradores plegables y un modelo para transportar sangre y vacunas . [43]
Un motor Stirling de baja diferencia de temperatura ( LTD , o Low Delta T (LDT) ) funcionará con cualquier diferencial de baja temperatura, por ejemplo, la diferencia entre la palma de una mano y la temperatura ambiente, o la temperatura ambiente y un cubo de hielo. En 1990 se logró un récord de solo 0,5 °C de diferencia de temperatura. [44] Por lo general, se diseñan en una configuración gamma [45] para simplificar, y sin un regenerador, aunque algunos tienen ranuras en el desplazador generalmente hechas de espuma para una regeneración parcial. Por lo general, no están presurizados y funcionan a una presión cercana a 1 atmósfera . La potencia producida es inferior a 1 W y están destinados solo a fines de demostración. Se venden como juguetes y modelos educativos.
Sin embargo, se han construido motores de baja temperatura más grandes (normalmente de 1 m2) para bombear agua utilizando la luz solar directa con un aumento mínimo o nulo. [46]
El Laboratorio Nacional de Los Álamos ha desarrollado un "motor térmico acústico Stirling" [47] sin partes móviles. Convierte el calor en una intensa potencia acústica que (citado de la fuente indicada) "puede utilizarse directamente en refrigeradores acústicos o refrigeradores de tubo de impulsos para proporcionar refrigeración impulsada por calor sin partes móviles, o... para generar electricidad a través de un alternador lineal u otro transductor de potencia electroacústico".
WhisperGen, (quiebra 2012 [48] ) una empresa con sede en Nueva Zelanda ha desarrollado motores Stirling que pueden funcionar con gas natural o diésel. Se ha firmado un acuerdo con Mondragon Corporación Cooperativa , una empresa española, para producir los microCHP (Combined Heat and Power) de WhisperGen y ponerlos a disposición del mercado doméstico en Europa. Hace algún tiempo, E.ON UK anunció una iniciativa similar para el Reino Unido. Los motores Stirling domésticos suministrarían al cliente agua caliente, calefacción y un excedente de energía eléctrica que podría reinyectarse a la red eléctrica.
Según las especificaciones de rendimiento publicadas por las empresas, la unidad alimentada con diésel fuera de la red produce calor combinado (5,5 kW de calor) y electricidad (800 W de electricidad), a partir de una unidad alimentada con 0,75 litros de combustible diésel de grado automotriz por hora. Se afirma que las unidades Whispergen funcionan como una unidad de cogeneración combinada que alcanza una eficiencia operativa de aproximadamente el 80 %.
Sin embargo, los resultados preliminares de una revisión del desempeño de las unidades microCHP WhisperGen realizada por Energy Saving Trust sugirieron que sus ventajas eran marginales en el mejor de los casos en la mayoría de los hogares. [49] Sin embargo, otro autor muestra que la microgeneración con motor Stirling es la más rentable de varias tecnologías de microgeneración en términos de reducción de CO 2 . [25]
MSI (Taiwán) desarrolló un sistema de enfriamiento de motor Stirling en miniatura para chips de computadoras personales que utiliza el calor residual del chip para accionar un ventilador. [50]
En todas las centrales térmicas debe haber un escape de calor residual . Sin embargo, no hay ninguna razón por la que el calor residual no pueda desviarse para hacer funcionar los motores Stirling para bombear agua de mar a través de conjuntos de ósmosis inversa, excepto que cualquier uso adicional del calor aumenta la temperatura efectiva del disipador de calor para la planta de energía térmica, lo que resulta en cierta pérdida de eficiencia de conversión de energía . En una planta de energía nuclear típica, dos tercios de la energía térmica producida por el reactor es calor residual. En un conjunto Stirling, el calor residual tiene el potencial de usarse como una fuente adicional de electricidad. [ cita requerida ]
del fluido de trabajo a diferentes niveles de temperatura.