Stirling o ORC

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Buongiorno

Potete colmare alcune mie lacune?

Avendo del calore in eccesso da utilizzare (es. motore a gasolio 300CV),
che strada conviene percorrere?
Ovvio l'ORC è forse più facile da reperire.

Non conosco i rendimenti reali dello Stirling
a parità di quantità di calore a disposizione da quale riesco a ricavare maggiore energia?

Grazie
 
Impossibile a dirsi a priori. Comunque gli ORC hanno rendimenti generalmente bassi. Quelli in giro si aggirano sul 10%. Ed è difficile fare di più per tutta una serie di motivi che sarebbe lungo disquisire.
Lo stirling ha un potenziale molto superiore, ma è anche più difficile da mettere a punto.
L'ORC gira senza patemi d'animo. Lo compri e funziona.
Sullo Stirling devi fare due ragionamenti in più. Ma se trovi la quadra il rendimento è sicuramente più alto
 
PS: il rendimento di un motore diesel dell'ultima generazione in applicazione stazionaria si aggira come minimo sul 35%. A regime nominale sfiora il 40%.
Teniamoci sul primo valore (sulla scheda tecnica troverai comunque il valore esatto). Se il 35% è lavoro utile vuol dire che il 65% è di scarto. Solitamente questa aliquota si divide in parti pressappoco uguali tra circuito di raffreddamento e gas di scarico. Il che vuol dire il 33% di calore perso rispetto al calore utile. Cioè praticamente l'equivalente della potenza erogata. Ora uno stirling in grado di assorbire l'equivalente termico di 300 CV non è che si trovi dietro l'angolo. Praticamente ce l'ha solo la Kokumus sui suoi sottomarini. E se tieni conto anche qui di un rendimento del 25% (non di più con una Tmax dei gas di scarico a 450-550 °C tipici dei diesel) vuol dire una potenza di uscita di 75 CV. Anche ammesso di trovarlo sul mercato ti costerebbe una fortuna. Niente a che vedere con le poche migliaia di euro del diesel che hai.
Viceversa un ORC da 100 Kw max lo trovi. E già una taglia commerciale.
 
Stranamore ha detto:
PS: il rendimento di un motore diesel dell'ultima generazione in applicazione stazionaria si aggira come minimo sul 35%. A regime nominale sfiora il 40%.
Teniamoci sul primo valore (sulla scheda tecnica troverai comunque il valore esatto). Se il 35% è lavoro utile vuol dire che il 65% è di scarto. Solitamente questa aliquota si divide in parti pressappoco uguali tra circuito di raffreddamento e gas di scarico. Il che vuol dire il 33% di calore perso rispetto al calore utile. Cioè praticamente l'equivalente della potenza erogata. Ora uno stirling in grado di assorbire l'equivalente termico di 300 CV non è che si trovi dietro l'angolo. Praticamente ce l'ha solo la Kokumus sui suoi sottomarini. E se tieni conto anche qui di un rendimento del 25% (non di più con una Tmax dei gas di scarico a 450-550 °C tipici dei diesel) vuol dire una potenza di uscita di 75 CV. Anche ammesso di trovarlo sul mercato ti costerebbe una fortuna. Niente a che vedere con le poche migliaia di euro del diesel che hai.
Viceversa un ORC da 100 Kw max lo trovi. E già una taglia commerciale.
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Grazie mille, rimaniamo coi piedi per terra, cercherò un ORC
 
Dipende se hai tempo e voglia di sperimentare o se devi comprare un sistema finito.
Se devi acquistare gli unici prodotti commerciali sono gli ORC (limite inferiore della gamma commerciale) . Qualche stirling si trova ma non in quelle potenze.
Per esempio sarebbe interessante una turbogas a ciclo inverso messa in serie tra il turbocompressore e la marmitta. La macchina rotante si trova resso gli sfasci, ma rimane il problema del collegamento meccanico della potenza.
Una possibile alternativa sarebbe l'applicazione del concetto del camino.
Tipo costruire un alto camino per i fumi in uscita dalla marmitta. Essendo i gas caldi faranno tiraggio aspirando aria dalla base del camino. Se quell'aria deve passare attraverso una tubina ad aria posso generare potenza senza disturbare in nessun modo il motore diesel.
Ma tutte queste cose sono fuori argomento credo della sezione.
 
Il ciclo Brayton "in depressione"

Il ciclo Brayton "in depressione"

Il ciclo brayton è molto conosciuto nella variante "in pressione", ma pochissimo in quella "in depressione"(da non confondersi con il ciclo brayton inverso che è un ciclo frigoriferfo). Tale variante è nata per sfruttare cascami di calore in fluidi gassosi a bassa pressione. Pur potendo, come tutti i cicli aperti, funzionare anche con combustione interna, ha però la particolarità di poter sfruttare anche calore di scarto.
Funziona secondo il principio della sovraespansione.
Le trasformazioni sono le stesso del ciclo brayton classico ma in sequenza diversa.
E sono:
1) Espansione adiabatica
2) Raffreddamento isobaro
3) Compressione adiabatica
4) Riscaldamento isobaro di chiusura teorico (scarico fluido)

Immaginiamo di avere un gas a 450 °C ma a bassa pressione (1 bar).
Lo faccio passare in una turbina che lo espande fino a 0,2 bar.
Raffreddo il fluido in uno scambiatore fino alla temperatura atmosferica.
Lo comprimo in un compressore da 0,2 a 1 bar e quindi lo scarico in atmosfera.
Il rendimento è lo stesso del ciclo normale in funzione del rapporto di compressione.

Il vero problema, una volta trovato il turbogruppo di recupero, è riuscire ad attaccarci un ingranaggio che tenga i 150 - 200.000 gr/min.
 
Ogni turbocompressore, anche preso dallo sfascio potrebbe eservire allo scopo. Rimane il problema dell'ingranaggio di potenza.
Si useresti direttamente i gas di scarico. Passerebbero dalla turbina, poi da uno scambiatore a fascio tubiero di raffreddamento (un gruppo EGR automobilistico farebbe al caso tuo) e poi dal compressore per andare alla marmitta.
 
Questo ciclo Brayton "in depressione" sembra parecchio interessante, e a dire la verità è la prima volta che ne sento parlare. Mi chiedo però perchè non venga usato, ad esempio, per i gas esausti di un turbogas, onde aumentarne il rendimento.

Per capirci un pò di più mi sono fatto qualche calcoletto e considerazione:

Supponiamo 1 kg/s di gas di scarico a 450°C = 723 K. Rapporto di compressione (e quindi espansione non considerando le perdite pneumatiche) = 5:1
Rendimento isentropico turbina: 0.82 compressore 0.8 gamma = 1.333 cp =1.15 kJ/kgK
T ambiente = 288 K

Espansione: deltaT = 723*(1-5^-0.25)*0.82 = 196.4 K
Lavoro prodotto: 1.15*1*210 = 225.9 kW
Compressione: deltaT= 288*(5^0.25-1)/0.8 = 178.3 K
Lavoro richiesto: 1,15*1*174 = 205 kW

Lavoro netto= 21 kW

Che non è molto ma nemmeno poco considerando la gratuità della fonte. Ovviamente con temperature in ingresso più alte il lavoro aumenterebbe. Mi sorgono però alcuni dubbi "tecnici":

-quanto sia possibile garantire la tenuta stagna dell'ambiente sottovuoto

-allo stesso modo, gli sforzi sulle pareti che devono resistere alla differenza di pressione

-ma soprattutto: i gas di scarico contengono vapore acqueo; raffreddando fino a T ambiente quell'acqua condensa e ce la ritroviamo nel compressore che in poche ore di funzionamento diventerebbe inutilizzabile per l'erosione delle pale. Si potrebbe pensare di eliminare quell'acqua ma sarebbe estremamente complicato. Si potrebbe raffreddare senza arrivare alla t di saturazione (a 0.2 bar è circa 60°C) ma a quel punto il ciclo diventa inefficiente per via del maggior lavoro richiesto dal compressore. Si potrebbe far andare il ciclo ad aria ma servirebbe un grosso scambiatore di calore.

Insomma l'idea teoricamente non è male ma non so quanto sia tecnicamente fattibile. Hai qualche esempio di questo ciclo effettivamente realizzato?
 
Hai fatto tutte considerazioni giustissime. Complimenti.
Scorri i post del Topic "Motore Brayton a ciclo chiuso" e troverai postato da me una interessante applicazione del concetto.
 
Sto ancora cercando aziende italiane o non troppo lontane che producano ORC da 10-50Kw...

qualcuno mi sa aiutare?
 
Credo che sotto i 100 Kw sia difficile trovare qualche cosa in italia.
Forse negli USA ci sono. Avevo visto dei link su altri topic dedicati agli ORC. Scorreteli, giurerei che qualche cosa c'era.
 
Mi viene da pensare...

Mi viene da pensare...

Se permettono potenze di questa taglia.. con temperature così basse...

Non dovrebbe essere difficile da fare con un impianto solare termico.

mantenere 83 litri/min a 90° partendo da una di 75° a ciclo avviato...
Cioè riscaldare di 15° 83 litri d'acqua in un minuto.

Un impianto a concentrazione solare quanto dovrebbe essere grande?
Se è minore di 80mquadri è già + efficente di un fotovoltaico.

10Kw fotovoltaici sono circa 35.000 euro in 80mquadri
questo ne costa circa 20.000.(senza generatore)

Sbaglio qualcosa?
 
Da un calcolo di massima:

P = Q x deltaT x CSacqua(75-90°C) = 83/60 l/s * 0.97 kg/l * 15°C * 4200 J/kgC = 84.5 kW

Stimando (in eccesso) 300 W/mq dal solare a concentrazione sono circa 280 mq, senza considerare gli spazi tra i collettori.
 
Ah

Ah

:cry::cry::cry::cry:

Ah

Quindi l'energia che posso raccogliere dal sole con un impianto solare termico è molto inferiore a quella di un fotovoltaico
 
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