Figur 3 viser hvordan en stirlingmotor kan kobles sammen med et biobrændselsfyr. Bemærk, at stirlingmotorens varmeveksler er monteret inde i selve kedlen på fyret - forenden af brændkammeret.

Stirlingmotoren er i princippet en varmluftsmotor - næsten i stil med en dampmaskine.

Den virker ved, at en indesluttet mængde gas (luft, helium eller andet) skubbes mellem et kammer, hvor gassen opvarmes og et kammer, hvor gassen afkøles. Luft udvider sig, når det opvarmes, og trækker sig sammen, når det afkøles. Luftens bevægelse og den skiftevise opvarmning og afkøling skubber og trækker i stemplet i cylinderen, hvorved der dannes mekanisk energi.

Enegibesparende

Regeneratoren er energibesparende. Stirlingmotoren tilføres som vist energi udefra i form af varme, men den varmemængde, som kan genvindes med regeneratoren skal således ikke tilføres fra den ydre forbrænding.

Det er arbejdsstemplets position, som begrænser drivgassens samlede rumfang. Gassen kan kun udvides eller komprimeres ved flytning af arbejdsstemplet.

Til mange

typer brændsel

Varmeenergien til stirlingmotoren frembringes ved forbrænding af et givent brændsel i et kammer uden for motoren - til forskel fra en almindelig forbrændingsmotor, hvor forbrændingen foregår inde i cylinderen. Fordelen ved dette er, at der kan anvendes mange forskellige typer af brændsler, herunder biobrændsler.

Varmeenergien fra brændslet overføres til motoren via en varmeveksler.Den mekaniske energi fra stirlingmotoren kan eksempelvis bruges til at trække en generator, som producerer strøm. En stor del af varmen fra forbrændingen af brændslet vil kunne nyttiggøres til opvarmningsformål.

Askedannelse

Forbrændingen i en stirlingmotor kan sammenlignes med forbrændingen i et fyr. Imidlertid er temperaturen ved varmeveksleren meget højere end i et fyr. Der dannes forholdsvis megen aske ved afbrænding af biomasse, og det må forudses, at hyppig rengøring af varmeveksleren vil være nødvendig for at sikre en effektiv varmeoverførsel og dermed en høj virknings- grad for anlægget.

En FarmTest af mindre, stokerfyrede biobrændselsfyr viste, at virkningsgraden kan forbedres med 10 % ved hyppig rengøring/børstning af hedefladerne i kedlen.

Eksempler på

stirlingmotorer

Udviklingen af stirlingmotorer er nu så langt fremme, at produktionen af biobrændselskedler med integreret stirlingmotor forventes at komme i gang i løbet af i år. Det er firmaet Stirling Danmark ApS, som står bag denne udvikling. Firmaet arbejder med tre modeller af stirlingmotorer:

lSD3 på 35 kW el-effekt, som er beregnet til biobrændsler (indtil nu er den kun afprøvet med flis)lSD5 er på 9 kW el-effekt, beregnet til biogas

lSD2 på 75 kW el-effekt (under udvikling) Det smarte ved de viste stirlingmotorer er, at energien i biomasse kan omsættes til el og varme i ganske små og forholdsvis simple anlæg, der ikke kræver damp som mellemled. Traditionel kraftvarmeproduktion ved hjælp af damp er kompliceret og ikke rentabel i lille skala.

Figurer og billeder er venligst udlånt af Stirling Danmark ApS.

Læs mere om stirlingmotorer på www.stirling.dk

V-P diagrammerne i figur 2 viser ændringerne i drivgassens volumen (V) og tryk (P) de forskellige steder i arbejdsprocessen.

Model SD5: Biogas-fyret 9 kW el-effekt og cirka 25 kW varmeeffekt.

Figur 1 viser en stirlingmotor med én cylinder forsynet med to stempler: -Forskyderstempel -Arbejdsstempel Cylinderen holdes varm i toppen (den røde del) og kold i bunden (den blå del). Når forskyderstemplet bevæger sig, flyttes drivgassen frem og tilbage mellem den varme del og den kolde. Det er med andre ord forskyderstemplet, som bestemmer, om drivgassen skal opvarmes eller afkøles. Den varme og kolde cylinderdel er forbundet via den såkaldte regenerator. Herigennem passerer drivgassen, når den flyttes mellem de to cylinderdele. Regeneratoren optager energi fra den varme drivgas, når forskyderstemplet flytter gassen fra rød til blå cylinderdel. Når gassen passerer den modsatte vej, afgives den oplagrede varmeenergi igen.

Model SD3: Biomassefyret 35 kW el-effekt og ca 200 kW varmeeffekt. Bemærk ligheden med stirlingmotoren i figur 3.