Ambrus
-7 °C
3 °C

A kétszáz éves találmány és az olajválság

2004.06.12. 22:08
A modern belsőégésű motorral szemben a Stirling-motorból nem lép ki a munkaközegként használt gáz. A folyékony tömítések bevezetése előtt a szerkezettel az volt a gond, hogy nem lehetett tartani a hatékonyságot biztosító nyomást.
Sokszor még a gépészetben járatosak is csak említés szintjén találkoznak Robert Stirling skót lelkész csaknem 200 éves találmányával. A papíron jól mutató, de sokáig megvalósíthatatlannak tartott motor brit kutatók szerint segíthet a világ olajéhségének enyhítésében.

A Stirling-motor több mint 50 százalékkal volna képes csökkenteni az elfogyasztott benzin és dízel üzemanyag mennyiségét, jelentette ki Peter Waddell. A Strathclyde egyetem gépészmérnöki karának nyugalmazott tanára a különleges motor elismert szakértőjének számít.

Jobb a hatékonysága

Waddell megítélése szerint a nyugati világot az elmúlt száz évben meghatározó belsőégésű motort könnyedén leválthatná Robert Stirling 1812-ben megalkotott hőerőgépének modern változata.

Újszerű műszaki megoldásokat alkalmazva a régi ötlet könnyedén felveszi a versenyt a hasonló lökettérfogatú modern benzin- és dízelmotorokkal. Eközben pedig a Stirling-motor hatékonysága több mint 30 százalékkal jobb, idézte a The Scotman Peter Waddell szavait.

A gőzgép néha robbant

Robert Stirling a skót egyház lelkésze volt, és szabadidejében dolgozott a motorján. Eredeti szándéka a gőzgépek megújítása volt, mivel ezek akkoriban gyakran felrobbantak, súlyos sérüléseket okozva a közelben tartózkodóknak.

Az új típusú motornál a robbanás nem következhetett be, miközben nagyobb volt a teljesítménye, mint a korabeli gőzgépeknek. Stirling atya 1816-ben kapta meg első szabadalmát az "új típusú légmotorjára."

Nemesgáz munkaközeg

A lelkész illetve követői által épített motorok később "forrólevegős motor" néven is ismertek voltak. Az ilyen irányú kísérletek a múlt század 40-es éveiben úgy módosultak, hogy munkaközegként átálltak a hidrogén- illetve héliumgáz alkalmazására.

A modern belsőégésű motorral szemben a Stirling-motor külső égésű, és a sajátos Stirling-ciklusban fut. Ez annyit tesz, hogy a munkaközegként használt gáz soha nem hagyja el a motort.

Nagyon halk tud lenni

Így a mai motorokkal ellentétben nincs nagynyomású gázt kiengedő kipufogószelepe, és nem történik robbanás a hengerekben. Ebből kifolyólag a Stirling-motor igen halk futású.

Bár a motor jelen fejlődési szakaszában kevés gyakorlati alkalmazási lehetőséggel bír, a mai napig használják különböző kiviteleit tengeralattjárókban, hűtőgépeknél és jachtok energiaellátására.

Nyomás alatt kel életre

A Stirling-ciklus külső hőforrásból táplálkozik, ez pedig fosszilis tüzelőanyagtól kezdve a napenergián és a bomló szerves anyag hőjén át szinte bármi lehet. Az eljárással mostanáig azonban az volt a legnagyobb gond, hogy a mérnökök nem tudtak elegendő teljesítményt kinyerni a motorból.

A probléma abban áll, hogy a Stirling-motor nyomás alatt kel életre. Ahogy növekszik a nyomás, drámaian megnő a teljesítmény is, jelentette ki Waddel.

Viszont a hélium rendkívül drága, így a rendszerben dolgozó közeg nagynyomású hidrogén. Ha pedig ez valahol szivárogni kezd, elegendő egyetlen szikra a pusztító robbanáshoz, emlékeztetett a szakértő.

A tömítésen múlott

A Stirling-motorokban alkalmazott gumitömítések mindig is az eljárás Achilles-sarkának számítottak, mivel nagy nyomáson megjósolhatatlan és veszélyes szivárgások jelentkezhetnek.

Folyékony tömítések alkalmazásával Waddell és kutatócsoportja azonban megoldotta a problémát. A nyomás akár olyan magas is lehet, hogy maga a gépezet szakad szét, de a tömítések nem engedik megszökni a gázt.

"Felfedeztük a kulcsot a motor nagy nyomáson történő működtetéséhez, és nyomban hihetetlen eredményeket kaptunk. Ezzel bebizonyosodott hogy működőképes a 200 éves elmélet" - jelentette ki Waddel.

Gyárthatnák, ha akarnák

Így ma már minden adott a Stirling-motor gyártásához. A Ford a 90-es években adott fel minden kutatást ezen a területen, mivel nem voltak képesek tömíteni a nagynyomású hidrogént.

A Strathclyde egyetem kutatóinak azóta sikerült bebizonyítani, hogy azonos lökettérfogat mellett ugyanannyi teljesítmény nyerhető ki a Stirling-motorból, mint egy hétköznapi benzinmotorból.

Waddell szerint az újra felfedezett szerkezet legalább olyan jó, mint egy benzin- vagy dízelmotor, és minden további nélkül képes volna leváltani a belső égésű motorokat. A probléma most abban rejlik, hogy rengeteg pénz igényelne a Stirling-motorok gyártásának bevezetése, mondta a kutató.