太陽光発電スターリングエンジンは、太陽によって発生する温度勾配を利用して駆動する熱機関です。スターリングエンジンは小さな温度勾配でも動作可能ですが、集光型太陽熱を利用する方がより効率的です。
機械的な出力は直接使用することも（ポンプなど）、電気を生成するために使用することもできます。
パンプス
米航空宇宙局（NASA）
NASAは1976年8月3日に太陽光発電スターリングエンジンの特許を取得しました。このエンジンは太陽エネルギーを利用して川や湖、小川から水を汲み上げます。[ 1 ]この装置の目的は、「スターリング熱機関の基本原理を用いて、地球上の未開発の乾燥地域で使用される灌漑システムに特に有用な、低コストで低技術のポンプを提供すること」です。[ 1 ]
マイヤー
もう一つの設計は、1987年にロエルフ・J・マイヤーによって特許取得されている。[ 2 ]彼の発明は、スターリングサイクルエンジン などの熱機関とソーラーディッシュコレクターを組み合わせて発電するものである。[ 2 ]この装置は、太陽エネルギーを中央の焦点に集中させる大きな皿から構成されている。集中した太陽エネルギーがスターリングサイクルエンジンを駆動し、[ 2 ] エンジンは、熱を高温の熱源から低温のシンクに流して仕事をさせる。[ 3 ]スターリングサイクルの仕事出力で発電機を駆動して電力を生み出す。さらに、最適な熱収集のために、マイヤーの太陽光発電エンジンでは、太陽熱集熱器に影が入らないように、皿が常に太陽に向けられている必要がある。このことが問題を引き起こした。装置が完全な可動範囲を持つためには潤滑システムと回転システムが必要であり、構造的安定性が損なわれる可能性があるからである。[ 2 ]
サンベンション
2010年頃、サンベンション・ソーラー・エナジーという会社が、NASAの設計に似た装置を開発しました。同社によると、この装置は太陽エネルギーとスターリングサイクルのみで1日あたり10万ガロン（約4万4000リットル）の水を汲み上げることができ、価格はわずか1,250ドルです。この装置は、他の装置と同様に、大型のソーラーディッシュで太陽熱を集めて高温源を作り、さらに近くの小川の低温水を低温源として利用していました。これにより温度範囲が広くなり、結果としてより多くの電力を供給できました。この装置は水を近くの農作物畑に汲み上げ、「地球上の未開発の乾燥地域で利用されている灌漑システムに特に有用な、低コストでローテクノロジーのポンプ」を提供しました。
電力
太陽光から電気への変換効率
放物面太陽光集光を利用したスターリング エンジンは、太陽エネルギーを電力に変換するあらゆる熱変換システムの中で最高効率の記録を保持しています (ただし、太陽光発電パネルの記録的な効率はいくらか高いです)。
電力 研究所（EPRI）は、放物面鏡を使用して焦点に太陽光を集め、スターリングエンジンで熱を電力に変換する25kWのヴァンガードディッシュスターリングシステムが、1986年に18か月間のテストで瞬間最大変換効率（太陽光から電力）31.6%に達したと報告しました。[ 4 ] 平均変換効率（25.2%）はこれより低かったです。
2008年、サンディア研究所は、高効率の「サンキャッチャー」設計が太陽光からグリッドへの変換効率のピーク値31.25%を記録したと報告しました。これは「あらゆる分野の太陽光技術の中で記録された最高の効率」です。[ 5 ]
2017年に米国エネルギー省は、太陽光発電システムの効率が31.4%というわずかに高い記録を報告した。[ 6 ]
太陽光パネルとの比較
太陽光発電スターリングエンジンは、状況によっては太陽光パネルよりも発電に有効である可能性があります。[ 7 ]熱容量と回転質量により、出力の急激な変化が少なくなります。実験では、より高い効率が得られる可能性があることが示されています。[ 8 ]
太陽光発電スターリングエンジンは、太陽光パネルほど拡張性が高くなく、太陽光発電システムよりも複雑です。また、太陽光パネルとは異なり、2軸の高精度な太陽追尾が必要です。
太陽光発電スターリングエンジンは二次熱源（ガスなど）を備えることができるため、夜間や曇りのときでも動作できます。
参照
参考文献
- ^ a b US 3972651、フレッチャー、ジェームズ・C. & キルステン、チャールズ・C.、「ソーラーパワーポンプ」、1976年8月3日公開
- ^ a b c d US 4707990、Meijer, Roelf J.、「Solar-powered Stirling engine」、1987年11月24日公開、Stirling Thermal Motors Inc. に譲渡。
- ^モラン、マイケル（2011）、工学熱力学の基礎、ホーボーケン、ニュージャージー、pp. 72– 73
{{citation}}: CS1 メンテナンス: 場所の発行元が見つかりません (リンク) - ^ Vanguard Solar Dish--Stirling Engine Modelの性能、技術レポートAP-4608、 Electric Power Research Institute (EPRI)、1986年8月6日。2025年1月31日閲覧。
- ^ Andraka, CEおよびPowell, MP (2008). 「ユーティリティ規模の商業化に向けたディッシュ・スターリング開発」第14回隔年CSP SolarPACESシンポジウム、ネバダ州ラスベガス。参照： https ://newsreleases.sandia.gov/releases/2008/solargrid.html。また、 https://www.osti.gov/servlets/purl/1431429 (2016)でも報告されている。
- ^ Dish Engine、米国エネルギー省 (2017年)。2025年1月31日閲覧。
- ^ “Envirodish - Promes” . 2016年5月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ “スターリングモーター・ベフリューゲルト・ソーラークラフトヴェルケ” . 2010 年 1 月 28 日。
外部リンク
