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ecoenergia

sobre energías renovables, eficiencia energética y otras menudencias

Motor Stirling y energía solar


De la web de la Plataforma Solar de Almería:

Un sistema disco/Stirling consta de un espejo parabólico de gran diámetro con un motor de combustión externa tipo ‘Stirling’ emplazado en su área focal.

El espejo parabólico –disco- realiza seguimiento solar continuado, de manera que los rayos solares son reflejados en su plano focal, obteniéndose así un mapa de energía solar concentrada, de forma gaussiana y varias decenas de kW.

El motor Stirling es un motor de combustión externa que emplea el ciclo termodinámico del mismo nombre y que presenta dos ventajas que le hacen muy adecuado para esta aplicación:

  • Es de combustión externa, es decir, el aporte energético puede realizarse mediante la luz solar recogida por el disco parabólico y concentrada en su zona focal.
  • Es un ciclo de alto rendimiento termodinámico.

El motor Stirling lleva acoplado un alternador, de manera que dentro de un mismo bloque situado en el foco del disco concentrador se realiza la transformación de la energía luminosa en electricidad que se puede inyectar en la red eléctrica ó bien destinarla a consumo directo en alguna aplicación próxima al lugar de emplazamiento.


Conceptualmente me gusta mucho este generador. Pero me gustaría saber más sobre su rendimiento real.

El Sr. Stirling diseñó este motor térmico para mejorar el rendimiento de los motores de la época. No sigue el ciclo de Carnot, pero teóricamente consigue el mismo rendimiento, es decir, el máximo.

Mientras que los ciclos Diesel y Otto (este último para la gasolina) son de combustión interna, el Stirling es de combustión externa. Es decir, no hay un combustible que se quema dentro del motor, sino que aprovecha cualquier fuente de calor externa.

En la práctica el rendimiento no es tan alto. Un motor térmico trabaja entre dos temperaturas. Carnot nos enseñó que el rendimiento máximo de un ciclo de gas es (Tcaliente–Tfrio)/Tcaliente. Interesa que el las temperaturas caliente y fría sean lo más distantes posible.

En un motor de combustión interna, el foco caliente es un combustible que se quema en una cámara de combustión y el frío es el aire del ambiente que entra en la cámara de combustión. Los focos de calor están dentro del motor. El rendimiento de estos motores no llega al máximo de Carnot, pero la diferencia de temperaturas es elevada, permitiendo un rendimiento aceptable.

En el ciclo Stirling los focos caliente y frío están fuera del motor. Se intercambia calor entre el motor y el exterior, por lo que la temperatura de la cámara de combustión será siempre mayor que el foco frío y menor que el foco caliente. Aunque el rendimiento teórico es el de Carnot, las temperaturas son más cercanas. Así que el rendimiento real no es tan alto.

Por este motivo no se ha extendido más el motor Stirling. Pero para la energía solar es una opción excelente.

Con un reflector parabólico podemos concentrar la radiación solar sobre el cilindro caliente del motor, mientras refrigeramos el cilindro frío con el aire del ambiente.

Es un sistema sencillo y robusto, con pocas piezas. Esta claro que un panel fotovoltaico es más fiable, pero el motor Stirling me parece una excelente alternativa, y es más económico, porque el silicio para fotovoltaica esta por las nubes.

Debería ser más barato, pero no conozco su rendimiento energético.

Un inconveniente: necesita un sistema que oriente el concentrador hacia el sol. Este seguidor solar aumenta la probabilidad de averías.

En esta página de robotiker.com explica cómo funcionael ciclo.

En este vínculo hay una animación sobre un reflector con motor Stirling.

Esta es una animación del motor Stirling que se utiliza en energía solar.

Animaciones de varios mecanismos con ciclo Stirling, en la web de la NASA.

GreenCarCongress: la compañía San Diego Gas & Electric compra 900 MW de generadores solares Stirling.
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Anonymous microenergía

Bien dicho. De los motores stirling ha surgido un interes renovado en la energía solar. Espero que así como actualmente se usan páneles solares en viviendas en un futuro cercano podamos tener un disco stirling sobre la casa o en el jardín que permita una generación distribuída.    



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