veicoli con propulsore stirling

[pino81]

ciao amici, apro questo thread in quest'angolo remoto del forum per uno scambio di opinioni sulla mancanza di veicoli che sfruttino il ciclo a combustione esterna stirling,
Dato in molti noto che mostrano interesse verso questo tipo di motori (alcuni così efficienti da avviarsi con la sola temperatura d'una mano ) che dovrebbero avere un'efficienza prossima al 40% e che consentono lo sfruttamento di qualsiasi fonte di calore, teoricamente dovrebbero invadere il mercato dato che fra un pò il petrolio avrà un costo/litro superiore al migliore degli champagne,ma invece gli unici prototipi che sono riuscito a trovare sono solo questo:

Google Traduttore

,questo:

http://www.precer.com/Files/Precer_Data_Sheet_D.pdf

..e questo argomento scritto sulla voce "stirling" da wikipedia nella sotto sezione motori per veicoli tradotta dall'inglese:

<<< Almeno due automobili esclusivamente con motori Stirling sono stati sviluppati da NASA , così come i progetti in precedenza dalla Ford Motor Company con motori forniti da Philips [1] e la American Motors Corporation .

The NASA vehicles were designed by contractors and designated MOD I and MOD II.

I veicoli della NASA sono stati progettati da parte dei contraenti e designato MOD MOD I e II.

The MOD II replaced the normal spark-ignition engine in a 1985 4-door Chevrolet Celebrity Notchback .

La II MOD sostituito il motore con accensione a scintilla normale in un 1985 4 porte Chevrolet Celebrity otchback .

In the 1986 MOD II Design Report (Appendix A) the results show that highway gas mileage was increased from 40 to 58 mpg and urban mileage from 26 to 33 mpg with no change in vehicle gross weight.

Nel 1986 il MOD II Design Report (Appendice A) i risultati mostrano che la distanza in miglia di gas autostrada è stata aumentata dal 40-58 mpg e chilometraggio urbano 26-33 mpg senza modificare lordo peso del veicolo.

Startup time in the NASA vehicle maxed out at 30 seconds, ^{[ citation needed ]} while Ford's research vehicle used an internal electric heater to jump-start the vehicle, allowing it to start in only a few seconds.

Il tempo di avvio del veicolo NASA maxed a 30 secondi, ^{[ citazione necessaria ],} mentre la ricerca del veicolo Ford ha utilizzato un riscaldatore elettrico interno per far ripartire il veicolo, permettendo di avviare in pochi secondi.>>>

quindi se i dati sono veri, facendo 2 conti 40 miglia per gallone (cioè mpg) come efficienza media che sarebbero 64,330 km con 3,78 litri = 17 km/L + (approssimativamente) 8 km/L che l'auto faceva di suo = 25 km/litro
cioè,una vecchia auto americana (che peserà chissà quanto) da circa 2000 cc che prima faceva 8 km/Litro sono riusciti a fargli percorrere ben 25 km al litro come media,ma che raggiunge i 32 km/litro in autostrada !




voi non credete che si potrebbe far di meglio in qualità e sopratutto in quantità...?

[mariomaggi]

pino81,

voi non credete che si potrebbe far di meglio in qualità e sopratutto in quantità...?

si, ma per far meglio servono degli stimoli forti che oggi non ci sono. Io credo che tutti i grandi gruppi industriali coinvolti nell'automotive abbiamo fatto per lo meno delle simulazioni per valutare la producibilita' di Stirling da alcune decine di kW di potenza. Se non ci sono esempi attuali, probabilmente non c'e' la convenienza a produrli per il mercato attuale. Forse in futuro ci saranno realizzazioni con l'alta affidabilita' necessaria in tutte le applicazioni nell'automotive, per ora non ne conosco.
Ciao
Mario

[pino81]

con alta affidabilità..?? ma io sò che un motore stirling abbia in ogni caso la carta dell'affidabilità a suo favore rispetto a qualsiasi endotermico.. più che altro l'unica scusante che avrebbero le case automobilistiche a non produrre veicoli del genere io penso che sarebbe l'alto rapporto peso/potenza erogata rispetto ai classici motori.. ma appunto facendo ulteriori ricerche su materiali ,leghe, accorgimenti tecnici ecc.. si potrebbero ottenere delle prestazioni da nulla invidiare gli endotermici.. pensate.. se le auto venissero costruite in modalità ibrida come la deka revolt,ognuno potrebbe utilizzare la propria auto anche come gruppo elettrogeno ovunque ci si trovi..

[amos_trooper]

l'ibrido benzina stirling mi affascina molto, già qualche tempo fa avevo ipotizzato di dotare l'auto di uno stirling per sfruttare il calore che viene sprecato.(era solo un'ipotesi, non sono in grado di fare tale lavoro). in effetti se si ipotizza come 30% il rendimento del motore termico e come 30% il rendimento dello stirling si ottiene un rendimento globale del 50% però se io ho un'auto da 50Kw (che equivale al mio 30% di rendimento massimo) vuol dire che ho prodotto 166Kwh di calore dallo scoppio della benzina (correggetemi se sbaglio) e che dovrei avere uno stirling da 33Kwh, per poter convertire quanto più possibile (secondo i rendimenti che abbiamo ipotizzato). quanto è grande-pesante un motore stirling da 33Kwh? quanto costa?? dove lo metto?

il calore che viene sprecato esce sottoforma dai fumi di scarico e di impianto di raffreddamento, e una parte di calore viene prodotta dal catalizzatore (in aggiunta al calore dei fumi). quale calore preferisco? in che punto lo attacco il mio stirling?

a parte questi dubbi che mi erano venuti in mente qualche tempo fa, rimango affascinato dall'ipotesi.

[pino81]

in realtà se la tua auto ha un rendimento del 30% vorra dire che dei 50 kwh che ti eroga ne disperde (il restante 70% dei 166 kwh) 116 kwh per via dei gas di scarico e dello scambiatore termico (radiatore), ma quì ci vorremmo concentrare su propulsione esclusivamente a combustione esterna, per il tuo scopo puoi cercare sul sistema di recupero adottato da bmw che credo funzioni con un ciclo chiuso di turbine a vapore

[livingreen]

highway gas mileage was increased from 40 to 58 mpg and urban mileage from 26 to 33 mpg with no change in vehicle gross weight.
(...)
quindi se i dati sono veri, facendo 2 conti 40 miglia per gallone (cioè mpg) come efficienza media che sarebbero 64,330 km con 3,78 litri = 17 km/L + (approssimativamente) 8 km/L che l'auto faceva di suo = 25 km/litro

Non capisco come fai i conti...
Se l'auto in autostrada prima faceva 40 mpg = 17,1 km/l , col motore stirling si è arrivati a 58 mpg = 24,6 km/l mentre nel percorso urbano si è passati da 26 mpg = 11 km/l a 33 mpg = 14 km/l.

Come hai ricavato la frase "prima faceva 8 km/Litro sono riusciti a fargli percorrere ben 25 km al litro come media,ma che raggiunge i 32 km/litro in autostrada !" ??

Quanto al peso, visto che c'è indicato il modello di auovettura.... sono 2.691-2.794 lbs, cioè fra 1220 e 1267 kg.

Ricordate anche che lo stirling ha un efficienza TEORICA intorno al 40%, ma nessuno c'è ancora arrivato... mentre il diesel è intorno al 50% nei grossi motori e almeno del 35% nei diesel per autotrazione. Insomma, rende più dello stirling.
L'unico vantaggio dello stirling è nella combustione esterna, per cui può sfruttare qualsiasi fonte di calore (ma poi si dovrebbe discutere di quale fonte di calore si dovrebbe utilizzare per arrivare alle temperature in cui diventa efficiente).
In altre parole, se vogliamo arrivare a 600° , o usiamo il petrolio, o l'idrogeno, o la legna ed il carbone....

[pino81]

hai ragione.. io avevo frainteso che l'autonomia fosse stata aumentata in un range che và da 40 mpg a 58 mpg in autostrada rispetto ad un valore X di quella originale, invece loro intendevano dire che prima era di 40 mpg per poi passare a 58 mpg con lo stirling "pardon"
comunque ugualmente ottimo risultato...
per l'efficienza dello stirling anch'io ho letto che quella teorica sarebbe del 40% (anche se secondo alcune fonti c'è chi dice che lo stirling rappresenti il ciclo ideale di carnot efficienza 100%) ma avendo trovato un documento in pdf che parla dell'esperimento della nasa, loro dichiarano che questo propulsore ha raggiunto un'efficienza del 38,5 %

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/ca...1988002196.pdf

per i diesel secondo questa tabella:

rendimenti

loro dicono max 33%
(ovviamente per autotrazione)
comunque oltre al multi fuel i vantaggi potrebbero essere ad es. 0 manutenzione, ed una certa quiete acustica..

[livingreen]

Il ciclo teorico diesel ha un'efficienza limite del 56%, a fronte del 37% del ciclo otto. C'è chi ha già superato il 50%, come questi...
Il più potente motore diesel del mondo

e chi invece vuole arrivare al 55% per tutta la linea mid size entro il 2012...
http://www1.eere.energy.gov/vehicles...pm_06_kass.pdf
... che tra l'altro pone come obbiettivo arrivare ad una vita del motore di un milione di miglia.
Tutte cose inarrivabili per gli stirling.

Il problema delle differenze di rendimento è discernere fra chi propone dati di un motore diesel aspirato e chi parla del turbocompresso; inoltre, per questioni geometriche, ci sono maggiori attriti in un motore piccolo che in uno grande (ecco spiegata la minore efficienza dei motori per autotrazione), ed anche l'incidenza degli accessori interni (pompa di lubrificazione, pompa acqua etc) nei piccoli motori è meno controllata.

Altri links chiarificatori:
EFFICIENCY OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES
http://www.istitutopesenti.it/dipart...0A%20C%20I.pdf
http://www.mhi.co.jp/technology/revi...51/e451021.pdf

[pino81]

... che tra l'altro pone come obbiettivo arrivare ad una vita del motore di un milione di miglia.
Tutte cose inarrivabili per gli stirling.

beh.. sulla durata devo contraddirti,dato alcuni free piston sono progettati per funzionare per 20 anni consecutivi, quindi non dovrebbe essere un problema il milione di miglia, ma una cosa non mi torna.. dato in tanti dichiarano efficienze di oltre il 50% dei diesel(ad. es. il motore wartsila che indichi tu e che beve 6000 L/h),come si spiega il fatto che il calore in eccesso possa esser sfruttato con sistemi a vapore (ad es.BMW) cosa impossibile da fare appunto con questi ultimi.. (sto facendo uno sbrigativo confronto tra combustione interna ed esterna)
cioè spiego meglio:
alla fine del ciclo di una macchina a vapore o ad aria calda , non ci potresti mai trovare un'ulteriore macchina che possa funzionare con la dirpersione (minima) di calore della prima..,perchè le potenzialità calorifiche sono state sfruttate al massimo

[primus71]

come si spiega il fatto che il calore in eccesso possa esser sfruttato con sistemi a vapore (ad es.BMW)

forse perchè i diesel automobilistici non hanno il 50% di rendimento, e sopratutto perchè i motori a vapore scaricano grosse quantità di calore a bassa temperatura e quindi non più utilizzabile

ciao

[pino81]

si, ma quello che forse non sono ancora riuscito ed esprimere è..: dato le centrali elettriche sfruttano un sistema a combustione esterna con rendimenti prossimi al 70 % al giorno d'oggi applicando un sistema del genere in miniatura io penso che su veicoli si possa tranquillamente raggiungere un rendimento del 50 - 55 % che un diesel riesce a ricavare solo in grosse dimensioni (wartsila) magari non sarà uno stirling.. ma a turbina ma sempre in combustione esterna restiamo..

[livingreen]

il motore wartsila che indichi tu e che beve 6000 L/h

beh, il consumo è legato alla potenza... se parliamo di un motore a scoppio da 80 MW che pesa 2000 tonnellate...
Molto più interessante era il secondo link.

come si spiega il fatto che il calore in eccesso possa esser sfruttato con sistemi a vapore

Proprio perchè sono due cicli diversi: il ciclo diesel mica usa la condensazione a bassa temperatura, il vapore invece si.
Quindi non è vero che "non ci potresti mai trovare un'ulteriore macchina che possa funzionare con la dirpersione (minima) di calore della prima."

Del resto, basta guardare il tuo disegno nel post qui sopra, dove a valle di un motore endotermico (turbina a gas) ci mettono un ciclo a vapore.

[pino81]

certo che non troveresti mai 2 stirling in serie o 2 turbine (a vapore) in serie.. semmai ce ne saranno a multi stadio.., una turbina a vapore necessita una temperatura minima di 110° per generare (quelle a vapore surriscaldato a parte..) l'esempio che ho allegato era un modo per sfruttare l'energia cinetica della combustione per produrre il vapore come scopo primario tramite una turbina a gas come fanno le centrali,probabilmente la chiave della massima efficienza è un motore endotermico accoppiato ad uno esotermico..,uno che sfrutti il potere detonante-cinetico del carburante e l'altro sfrutta il potere calorico,ma nel caso di combustibili solidi? oppure.. mettiamo venga ideato un piccolo reattore nucleare per veicoli?

[primus71]

oppure.. mettiamo venga ideato un piccolo reattore nucleare per veicoli?

sinceramente, non ho ancora capito se hai qualcosa di concreto da dire o no.

ciao

[pino81]

sinceramente, non ho ancora capito se hai qualcosa di concreto da dire o no.

ciao

primus non puoi pretendere da me concretezza, quì si sta parlando di prototipi conosciuti solo per via teorica come la DEKA, il PRECER o la CELEBRITY by nasa,dato non esiste nemmeno un video che ne dimostri l'autenticità.. cosa c'è di male nel fantasticare su un possibile microreattore che potrebbe essere applicato esclusivamente a questa tipologia di veicoli..?


toh.. il reattore per le navi te lo hanno già fatto
http://www.greenreport.it/_new/index...efault&id=7803
cosa pretendi di più..

[primus71]

toh.. il reattore per le navi te lo hanno già fatto
Crociere nucleari con Hyperion
cosa pretendi di più..

da una 50ina d'anni...
su una nave si ha a disposizione un po' più di spazio, inoltre le dimensioni penso si riferiscano solo al reattore puro e semplice e non a tutto il motore

ciao

[pino81]

non so dove tu hai letto questa "50ina di anni",sicuramente esisteva già,ma sulle prime righe di quell'articolo si legge "potrebbe essere impiegato sulle navi" > quindi non ancora,in ogni caso l'uomo è sempre riuscito a miniaturizzare la qualsiasi cosa vedi "chip molecolari" ma non sarà di certo mio dovere tirati fuori un reattore a fusione o fissione da 1/2 m3,ma potresti rivolgerti al CERN
saluti

[livingreen]

Non hai letto bene l'articolo, Pino.... tutte le navi di una certa grandezza, le portaerei ed i sommergibili militari hanno la propulsione nucleare fin dagli anni 50.
Nel civile non ci sono state grandi applicazioni della tecnologia, anche perchè l'olio pesante costava poco... ma ora, coi prezzi alti e con la questione delle emissioni, pensare al nucleare non sarebbe una cattiva idea.

Comunque, la nave da crociera Savannah a propulsione nucleare fu varata nel 1959...
NS Savannah - Wikipedia, the free encyclopedia

Sull'utilizzo militare, ti ricorderai del film K-19 (1960), o della spedizione al Polo del Nautilus (1954)...

[pino81]

capito, non avevo letto tutto l'articolo.. allora questà è una novità solo per una "nave da crociera"... , non mi ero ancora informato a tal proposito, avevo solo cercato un centrale nucleare installata su di un "mezzo" (qualunque fosse) ed ho trovato quello.., perchè sembrava quasi che avessi detto un'eresia nel far andare una vettura con motore esotermico tramite un reattore nucleare, magari l'opera di rimpicciolimento del sistema non sarà così immediata per le autovetture.. ma partendo dai grossi TIR come gradino superiore alle navi chi lo sa...

[primus71]

ma partendo dai grossi TIR come gradino superiore alle navi chi lo sa...

servirebbe una tecnologia completamente diversa;
i reattori hanno bisogno di pesanti schermature che ne rendono praticamente inutile il loro utilizzo sui mezzi stradali

ciao

[livingreen]

... eti sei dimenticato tutto il ciclo a vapore, con turbine, demineralizzatori ed enormi condensatori!!

[pino81]

... eti sei dimenticato tutto il ciclo a vapore, con turbine, demineralizzatori ed enormi condensatori!!

eehh no caro livingreen.. a quel punto sfrutteresti semplicemente un motore stirling (magari non avrà l'efficienza della turbina..) ma forse sarebbe meglio impiegare le risorse per migliorare i sistemi di accumulo elettrico ,anzi gli accumulatori ci sono ,il problema sarebbe abbattere i costi ed accantonare del tutto la propulsione termica in genere...... con le centrali a fusione che stanno progettando l'energia elettrica dovrebbe costar ancor meno in futuro..

[livingreen]

???
Cioè, raffredderesti un reattore nucleare... con uno stirling? Un suicidio...

[primus71]

eehh no caro livingreen.. a quel punto sfrutteresti semplicemente un motore stirling

caro pino,
ma tu sai di preciso cos'è uno stirling?
e non postare link, dillo con parole tue

ciao

[pino81]

allora,ti posso garantire che l'invito a non postare link non è necessario, per il resto al di là del fatto che io gli stirling li costruisco a modelli funzionanti in più tipologie, non vedo quale sia l'utilita "tua" di sapere se io sappia o meno come è fatto uno stirling, dato anche chi non sà come funzioni possa sapere perfettamente con "COSA" funzioni uno stirling

[primus71]

dato anche chi non sà come funzioni possa sapere perfettamente con "COSA" funzioni

nn ho capito cosa vuoi dire

ciao

[janvaljan]

Scusate il pessimismo cosmico, ma... rapporto peso/potenza e ingombro/potenza?? Risposta alle variazioni di regime?? Io per come lavora uno stirling lo penserei al massimo per un ibrido serie: lo stirling va a giri costanti e carica le batterie, il motore elettrico dà trazione.

[pino81]

Io per come lavora uno stirling lo penserei al massimo per un ibrido serie: lo stirling va a giri costanti e carica le batterie, il motore elettrico dà trazione.

infatti le vetture che ho linkato al messaggio d'apertura funzionano esattamente così..

quello che mi porta a pensare al "generatore stirling"come soluzione per i veicoli è il fatto che con la sua possibilità di produrre energia da olii e biomasse rinnovabili,potrebbe essere una valida alternativa alla propulsione da combustibili fossili,bisognerebbe fare dei conti a tavolino per sapere se il potere calorifico di tutte le fonti rinnovabili messe insieme, (nei limiti per l' equilibrio di rigenerazione naturale) possa rendere la stessa energia da combustione di petrolio nei veicoli nel consumo attuale

[amos_trooper]

infatti le vetture che ho linkato al messaggio d'apertura funzionano esattamente così..

quello che mi porta a pensare al "generatore stirling"come soluzione per i veicoli è il fatto che con la sua possibilità di produrre energia da olii e biomasse rinnovabili,potrebbe essere una valida alternativa alla propulsione da combustibili fossili,bisognerebbe fare dei conti a tavolino per sapere se il potere calorifico di tutte le fonti rinnovabili messe insieme, (nei limiti per l' equilibrio di rigenerazione naturale) possa rendere la stessa energia da combustione di petrolio nei veicoli nel consumo attuale

io questo sistema lo userei con un turbodiesel, che può anche essere portato al 50 % di rendimento se lavora a regime costante.
il motore stirling nasce dopo la macchina a vapore, e avrebbe avuto un enorme successo perchè si evitava di portarsi dietro molti litri di acqua, oltre al carbone, alla cisterna (che doveva sostenere alte pressioni e quindi doveva esse ri metallo spesso).
perchè non ha avuto successo? perchè è arrivato OTTO e ha inventato il motore a scoppio,poi DIESEL che ha inventato quello a gasolio molto più performanti già agli albori (anche se più pesanti e complicati). lo stirling viene usato ancora ora su alcune piccole imbarcazioni (piccole e lente). però un ibrido benzina stirling sarebbe pensabile( il calore del catalizzatere noon viene utilizzato e quella è tutta energia sprecata).

[amos_trooper]

poi lo stirling non è ecologico per forza, e tantomeno a costo zero. se per farlo andare devo bruciare del carburante che altrimenti non brucerei devo spendere dei soldi e produco CO2, se invece uso questo motore per riconvertire del calore che verrebbe sprecato diventa economico e ecologico e rende il servizio importantissimo di creare energia utilizzabile da energia di scarto.