Nový Stirlingův motor odesílá teplo do vesmíru pro výrobu stálého mechanického výkonu v noci
Nový prototyp z UC Davis využívá chladno vesmíru k produkci mechanické energie po setmění.
Inženýři na Kalifornské univerzitě v Davis vytvořili malý zařízení, které produkuje mechanickou sílu v noci tím, že využívá kontrast mezi atmosférickým teplem a extrémním chladem vnějšího vesmíru.
Jejich prototyp ukazuje, že jednoduchý Stirlingův motor společně s panelem pro radiativní chlazení může fungovat po západu slunce bez paliva.
Tým říká, že tento přístup by mohl pomoci ventilovat skleníky a budovy v oblastech s jasnými nočními oblohy.
Výkon z malých teplotních rozdílů
Výzkumníci se zaměřili na Stirlingovy motory, protože fungují s malými teplotními rozdíly. Motory s vnitřním spalováním potřebují velké tepelné gradienty, zatímco Stirlingovy motory mohou pracovat s daleko menšími rozdíly.
Jeremy Munday, profesor elektroinženýrství a počítačového inženýrství na UC Davis, uvedl: „Tyto motory jsou velmi efektivní, když existují pouze malé teplotní rozdíly, zatímco jiné typy motorů pracují lépe s většími teplotními rozdíly a mohou produkovat více energie.”
Tento rozdíl vedl k návrhu zařízení.
Standardní Stirlingův motor sedí mezi dvěma povrchy s různými teplotami. Když mají obě strany stejnou teplotu, zařízení se nepohybuje. Jak Munday poznamenal: „Pokud jej jen položíte na stůl, sám o sobě nevyprodukuje žádnou energii, protože všechny strany mají stejnou teplotu.” Výzkumníci obvykle tento problém řeší zahřátím jedné strany.
Munday a postgraduální student Tristan Deppe chtěli opak. Hledali chladnější zdroj místo teplejšího. Obrátili se na hluboký vesmír. Tým si povšiml, že fyzický kontakt není vyžadován. Teplo může vyzařovat do nebe. Munday řekl: „Nemusí se ve skutečnosti fyzicky dotýkat prostoru, může se integrovat radiativně se směrem do vesmíru.”
Experimenty na noční obloze
Deppe a Munday namontovali jednoduchý Stirlingův motor na panel pro radiativní chlazení. Umístili zařízení na zem, přičemž půda sloužila jako teplá strana. Panel byl natočen vzhůru a uvolňoval teplo přímo do noční oblohy.
To vytvořilo dostatečný teplotní rozdíl k aktivaci pístu a otáčení setrvačníku. Rok testování v nočním prostředí ukázal, že zařízení může generovat alespoň 400 miliwattů mechanické energie na čtvereční metr.
Tým napájel malý ventilátor a připojil systém k elektrickému motoru, aby produkoval proud. Tyto ukázky potvrdily, že noční chlazení oblohy může pohánět lehké stroje bez slunečního světla.
Výzkumníci říkají, že systém funguje nejlépe na místech s nízkou vlhkostí a častými jasnými nocemi. Věří, že metoda by mohla podpořit ventilaci skleníků nebo průvan v domácnostech po setmění. Takovéto úkoly vyžadují skromný výkon a mohly by těžit z zdroje, který funguje, když teploty klesají a rostliny nebo budovy potřebují cirkulaci.
UC Davis podal dočasný patent na tuto technologii. Tým plánuje vylepšit design a prozkoumat větší aplikace. Jejich zjištění ukazují, že vesmír může sloužit jako praktický teplosměnný prvek pro noční výrobu energie.
