Stirling engines for low-temperature solar-thermal-electric power generation.

Includes bibliographical references.

Η εποχή των ορυκτών καυσίμων έδωσε την ευκαιρία για μεγάλες τεχνολογικές εξελίξεις που «οδήγησαν» στη λεγόμενη εποχή της βιομηχανικής επανάστασης αλλάζοντας τον τρόπο ζωής των ανθρώπων ριζικά. Ένα από τα μειονεκτήματα που οφείλονται σε αυτήν την ταχεία αλλαγή είναι η ρύπανση του περιβάλλοντος σε σημείο απειλής για την ανθρώπινη ύπαρξη. Για να συνεχιστεί η τεχνολογική και κοινωνική ανάπτυξη των ανθρώπων χωρίς την απειλή για την ζωή στον πλανήτη, πρέπει να επιτευχθεί πιο βιώσιμη περιβαλλοντική ανάπτυξη. Η αρχή γίνεται από το πρόβλημα της παραγωγής ενέργειας. Το οποίο θα πρέπει να λυθεί μέσω της ανάπτυξης συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Αντιμετωπίζοντας αυτό το πρόβλημα πρέπει να αντιμετωπίσουμε αυτό το ζήτημα σε παγκόσμια και τοπική κλίμακα. Για να γίνει αυτό, τα συστήματα παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας αποτελούν τον ακρογωνιαίο λίθο του στόχου της διατήρησης του περιβάλλοντος και του μετριασμού του φαινομένου της κλιματικής αλλαγής. Στην παρούσα εργασία μελετάται ένα ηλιακό σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιεί κινητήρα Stirling για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Στόχος είναι ο σχεδιασμός του συστήματος και η ανάλυση της απόδοσής του για τη χρήση εμπορικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και την βελτιστοποίηση του σχεδιασμού του για μελλοντική ανάπτυξη. Η μηχανή Stirling είναι το κύριο μέρος του συστήματος και χρησιμοποιείται για την παραγωγή ισχύος χρησιμοποιώντας τη θερμότητα που παρέχεται από το σύστημα ηλιακών συλλεκτών. Τα βασικά στοιχεία ολόκληρου του σχεδιασμού περιλαμβάνουν το ηλιακό θερμικό σύστημα με τον συλλέκτη να παράγει τη θερμότητα που χρησιμοποιείται από τον στερλίν κινητήρα για παραγωγή ενέργειας. Ο σχεδιασμός προσπαθεί να εκμεταλλευτεί τους χαμηλούς δείκτες συγκέντρωσης του συλλέκτη ηλιακής ακτινοβολίας και να παράγει ηλεκτρισμό σε ένα ανταγωνιστικό σύστημα χαμηλού κόστους.Αυτή η αποθήκευση ενέργειας μπορεί να γίνει μέσω δεξαμενής νερού που χρησιμοποιείται συνήθως στα νοικοκυριά σήμερα και είναι φθηνή και ασφαλής. Το προτεινόμενο σύστημα μετατροπής ενέργειας έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική σε τρία κυρίως στάδια: 1. πρώτα από ηλιακή σε θερμική, 2. θερμική σε μηχανική και τέλος 3. από μηχανική σε ηλεκτρική. Το σύστημα έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με θερμοκρασίες συλλέκτη στην περιοχή από 120 ◦C έως 150 ◦C, κάτι που συμβαδίζει με τη χρήση σταθερών ηλιακών θερμικών συλλεκτών.

The fossil fuel era gave the opportunity for great technological advances leading to the socalled industrial revolution and changed the way of living forever. One of the disadvantages due to this rapid change is the pollution of the environment to a threading point for human existence. To continue the technological and sociological growth of the world a more sustainable environmental development must be achieved. Power generation problem must be solved through the development over renewable energy systems. Tackling this problem, we need to address this issue in a global and local scale. To do this renewable energy generation systems are the cornerstone of the aim to preserve the environment and mitigate the climate change phenomenon. In this project a solar thermal electric power generation system utilising a moderate temperature Stirling engine to generate electricity is introduced. The aim is to design the system and analyse its performance for the use of commercial electricity generation and the validation of the design for future development. The Stirling Engine is the main component of the system and is used to generate power utilising the heat that is provided by the solar collector system. The key components of the whole design include the solar thermal System with the collector generating the heat that is used by the sterling engine for power generation. The design is trying to take advantage the low concentration ratios of solar radiation collector and generate electricity at a competitive low-cost system. This storage of energy can be made via water tank commonly used in households today. This method of storage is inexpensive and safe. The proposed energy conversion system is conceived to convert solar power into electricity in three stages: solar to thermal, thermal to mechanical, and mechanical to electric. The system is conceived to operate with collector temperatures in the range of 120 ◦C to 150 ◦C, which is consistent with the use of stationary solar thermal collectors.