RETRO: První solární motor, který přežil století páry


Sdílejte:

Těsně před průmyslovou revolucí nebyli všichni přesvědčeni o tom, že parní síla je tou správnou cestou k hospodářskému rozpuku. I když pára zvítězila a neodmyslitelně se spojila s překotným technologickým skokem 19. století, čelil koncept Jamese Watta konkurenci, která měla plynnou vodu zaměnit za různé zdroje energie a těžit z nich ku prospěchu nové společnosti. Jedním z lidí, kteří se pokoušeli páru obelstít, byl i skotský vynálezce Robert Stirling, který se nepříliš úspěšně pokoušel prorazit se svým slunečním motorem.

Robert Stirling v roce 1816 přišel s nápadem, jak přeměnit tepelné rozdíly na mechanickou práci. Tento nápad zhmotnil ve sluneční motor, který vyrábí energii pomocí uzavřeného plynu, jenž v závislosti na rozdílné teplotě v různých částech motor pohybuje pístem, jako to známe ze spalovacích motorů. Pomocí tepelných výměníků se dá účinnost motoru zvýšit až na 50 %, což je řádově víc, než bylo u soudobých parních strojů.

solar motor
Stirlingova konceptu se chytil i Američan Bricson, který v roce 1870 představil svůj výtvor v New Yorku. (Zdroj: SeM / Getty Images)

Klíčovým prvkem konstrukce je regenerátor, který Stirlingův motor odlišuje od horkovzdušných motorů jiných vynálezců. Regenerátor v tomto případě představuje tepelný výměník, kde teplo proudí mezi teplou a studenou částí motoru. Díky tomu systém neztrácí teplo do okolního prostředí. Toto technologické řešení tak recykluje vnitřní teplo, v praxi ale jeho teoretické přednosti stěží nachází využití, protože regenerátor ubírá prostor k práci pístu a stojí za snížením vnitřního tlaku, který je k chodu stroje nezbytný.

K dosažení co největšího výkonu motoru je zapotřebí co možná největšího rozdílu teplot na každém z konců stroje. Toho se dá dosáhnout intenzivním chlazením studené strany nebo soustředěným zahříváním strany teplé. K těmto účelům se používají především velká zrcadla nebo Fresnelovy čočky, které pomáhají koncentrovat sluneční záření, a zvýšit tak přídavným teplem efektivitu celého systému.

Stirlingovy motory se dělí na dva typy: alfa a beta, popřípadě gama. V případě typu alfa má studená i teplá část motoru svůj vlastní píst, přičemž se každý z nich pohybuje v závislosti na pohybu plynu v uzavřeném systému. V případě modelů beta a gama se používá takzvaný předhaněč, což je píst, který předsunuje plyn ze studeného prostředí do teplého. To umožňuje umístění obou pístů do jednoho válce (samostatně u typu gama), což v konečném důsledku vyřešilo některé mechanické problémy s těsněním a mazáním v prostředích s rozdílnými teplotami.

solar motor
I švédský vynálezce John Ericsson úspěšně konstruoval solární motory. (Zdroj: Bettmann / Getty Images)

Pro Stirlinga byly hlavní motivací k vývoji nového typu motoru obavy z bezpečnosti parního stroje. V době vzniku totiž nebyly poruchy a následné výbuchy parních kotlů ničím výjimečným. Stirlingův motor se ale moc neprosadil kvůli časté poruchovosti modelu alfa.

Inovace parního stroje definitivně převálcovala Stirlingův koncept; jeho teplovzdušný motor přece jen našel uplatnění v aplikacích, kde nebyl zapotřebí velký výkon, ale zužitkovala se tam jednoduchá obsluha a samočinný chod jako například u čerpadel nebo kompresorů. Do dvacátého století tak Stirlingův motor upadl téměř v zapomnění, v 80. letech se ale ke konceptu vrátila společnost Infinia, která zkonstruovala motor s výjimečnou spolehlivostí, a jeho použití zvažuje i NASA jako malý zdroj energie na kosmických plavidlech.

I přestože Stirlingův motor nikdy nedosáhl takového věhlasu jako parní stroj, tato technologie přežila parní věk a je netradiční alternativou získávání energie i v současnosti. Dnes je Stirlingův motor součástí systémů slunečních a geotermálních elektráren, kde neustálý přísun energie ve formě tepla zajišťuje bezobslužný chod. Tento typ motoru ale nachází použití v mnoha systémech od termoregulace až po námořní motory.

Témata:
Sdílejte:

Doporučujeme

Rozdáváme 10 rodinných vstupenek do Aqualand Moravia. Odpovězte správně na soutěžní otázku

Každá 10. správná odpověď vyhrává. Soutěž bude ukončena ve čtvrtek 23.6. 2017 ve 12:00 nebo rozdáním poslední vstupenky.