El.Ma. Electronic Machining srl

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Italia

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Motore Stirling cogenerativo 500W - 1500W

La El.Ma. ha realizzato alcuni prototipi di motore Stirling da 500 W fino a 1500 W connessi ad alternatori e inverter/caricabatterie per la generazione di energia elettrica, attualmente in fase di sperimentazione grazie all'interfacciamento con un controllore di processo e opportuni sensori.

Il motore Stirling si basa sul principio della combustione esterna continua e a regime controllato, che risulta dotata di emissioni a bassissimo contenuto inquinante e, dal punto di vista teorico, ad alta efficienza; non è dotato di valvole o di sistemi a iniezione, permettendo lunghi intervalli di esercizio e bassi costi di manutenzione e servizio.

Esistono differenti configurazioni del motore Stirling: la versione realizzata da El.Ma. mediante lavorazioni con macchine a controllo numerico (CNC) è di tipo gamma e comprende due cilindri, un rigeneratore, un pistone e un displacer, che ha 90° di anticipo rispetto al pistone di potenza.

Il combustibile, di qualsiasi natura esso sia (fiamma da combustione di idrocarburi, radiazione solare, ecc...), fornisce energia termica (calore) al motore dall'esterno in maniera da mantenere l'estremità del cilindro ad elevata temperatura, mentre nella parte opposta la bassa temperatura viene ottenuta mediante un opportuno circuito di raffreddamento.

Il fattore di potenza deriva dalle differenze di pressioni all'interno di una determinata massa di gas, che viene alternativamente scaldata, raffreddata e spostata da un lato all'altro del motore,  fra due zone a differente temperatura, mediante l'azione del displacer.

L'efficienza termica viene incrementata dal rigeneratore, che caratterizza il motore di Stirling rispetto ad un motore a fluido caldo, costituito  da una matrice di sottili avvolgimenti, che funzionano da deposito per il calore estratto dal fluido vettore durante il passaggio al lato freddo, per poi venire restituito nel successivo passaggio al lato caldo.

 

 

Per quanto concerne la generazione di energia elettrica, il motore è connesso ad un alternatore a magneti permanenti collegato a sua volta ad un sistema di caricabatterie e ad un inverter.

Grazie ad un driver sviluppato ad hoc, l'alternatore funge anche da motore per la fase di avviamento.

 

Al fine di ottimizzare il rendimento sono stati realizzati la camera di combustione ed il sistema di raffreddamento per la produzione di acqua calda sanitaria.

La sperimentazione del motore e la verifica dei parametri propri del ciclo Stirling vengono condotte mediante l'ausilio del controllo di processo sviluppato da El.Ma. connesso ad un'opportuna sensoristica, per il rilevamento ed il logging di tutti i dati d'interesse quali giri, pressioni, temperature, vibrazioni, grandezze elettriche, ecc.