200 anni di sviluppo per Stirling

Il futuro: Un motore a combustione esterna

Il motore Stirling ha già due secoli di ricerca e sviluppo alle spalle, ma è soltanto negli ultimi anni che ha trovato la nicchia che lo renderà davvero famoso: Produzione di elettricità da energia solare.

Il ciclo di lavoro è il consueto, compressione di gas freddo, riscaldamento del gas, espansione del gas, raffreddamento del gas prima di ricominciare il ciclo. Il ciclo Stirling è il più efficace ciclo termodinamico per la trasformazione di calore in energia meccanica o elettrica. Rispetto ai motori Otto o Diesel, il motore Sterling necessita solo di una fonte di calore esterna, e non importa come questo calore viene generato.

Nel motore, una quantità costante di gas, helium o idrogeno, viene riscaldato e raffreddato. L’espansione e la compressione del gas mette in moto due pistoni (o anche quattro), che sono tutti e due collegati a un albero a gomito.

Il motore non ha combustione interna ed è quindi molto silenzioso (< 65dB). Il ciclo di vita è molto più alto che per un motore a combustione interna visto che i pistoni e cuscinetti non vengono rovinati dai residui di un carburante. Secondo Tecnologiepulite il motore Stirling ha una vita utile tra 40.000 e 60.000 ore di funzionamento.

Il motoro va avanti finché c’è una fonte di calore.

Fino ad oggi i motori Stirling sono stati alimentati soprattutto con gas naturale, per la facilità di reperibilità e il costo basso: avere un sistema cogenerativo autonomo come quelli della neozelandese WhisperGEN offre l’opportunità di produrre da soli l’energia sufficiente per il fabbisogno di una famiglia, con la possibilità di diventare produttori netti. Secondo studi del Politecnico di Milano si potrebbe risparmiare fino a 350 euro/anno per le istallazioni mono-familiari, con massimo 4 anni per il ritorno dell’investimento.

Ma in questi giorni si sta finalmente facendo avanti l’uso del motore Stirling con una fonte di energia rinovabile, il sole. Si tratta di collocare un motore Stirling al centro di un sistema di concentrazione solare, dove la radiazione solare viene riflessa su un ricevitore nel punto focale del concentratore. La radiazione viene assorbita e scalda il gas operatore (helium o idrogeno). Il calore viene trasformato in energia meccanica dal motore, e poi in elettricità dal suo generatore.

L’efficacia del motore Stirling aumenta con l’aumento della temperatura superiore, e questo fa si che il motore è il veicolo ideale per produrre energia con un collettore solare. Visto la flessibilità della sorgente di calore si può operare il motore con un ricevitore ibrido, cioè usare il gas naturale per alimentare il sistema durante le giornate uggiose (Fonte: Progetto Eurodish).

Ce ne sono p.es. due aziende americani, la Stirling Energy Systems e la Infinia, che stanno costruendo grandi impianti per la generazione elettrica a scala industriale, ma anche aziende come la svedese Cleanergy con impianti residenziali da 9 kW. Solo che la produzione inizia quest’estate, bisogna quindi aspettare ancora.

Il sistema SunCatcher™ della SES produce 25kW e l’azienda si vanta di avere il prodotto migliore sul mercato, con una conversione da energia solare in elettricità del 31,25%. Il loro sito dice che il SunCatcher produce 2,4 volte l’energia di un sistema con cilindri parabolici, e soprattutto usando solo 0,7% la quantità di acqua rispetto ai cilindri. Ma non si tratta di un sistema da installare nel giardino di casa.

Più adatto ad un uso residenziale sembra il PowerDish di Infinia, con un output di 3kW e solo 4,7m di diametro, e per l’efficacia del sistema danno 24%. Anche qua la commercializzazione dovrebbe iniziare quest’anno.

Interessante è anche il prodotto della Cleanergy, ma ancora una volta si tratta di un prodotto appena finito che verrà venduto a partire del estate 2010. In questo caso abbiamo un output di 9,8kW, un diametro di 8,5 m. Forse troppo grande per essere installato dietro casa.

Forse un po' ingombrante per il tetto della casa?

Sia la Infinia che la Cleanergy producono anche sistemi CHP, cioè motori Stirling per la produzione di elettricità e calore usando gas naturale come fonte di energia.

Ho scritto una mail alla Cleanergy per avere maggiori informazioni sul prodotto, più specificamente quando si potrà comprare, quale sarà il prezzo e se lavoreranno con installatori italiani. Vi farò sapere.

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20 responses to “200 anni di sviluppo per Stirling”

  1. Nick says :

    Anche io li ho contattati ma non ha risposto nessuno per ora. Sono anche in contatto con un ricercatore italiano che aveva costruito alcuni prototipi ma poi è stato tagliato fuori per mancanza di fondi. Anche lui erain conttatto con la Cleanenergy ma anche a lui non ha più risposto nessuno da mesi.
    Qui verona in maggio ci sarà una manifestazione fieristica interessante, sono andato l’anno scorso (ci abito vicino) http://www.solarexpo.com penso di andarci anche quest’anno.
    Ciao

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    • oronero says :

      Mi ero persa questo interessante sviluppo sul energia solare, ora spero che la produzione (e l’eventuale distribuzione) non venga interrotta dal fermo del traffico aereo, magari sono dipendenti da pezzi importati.

      Purtroppo per motivi logistici non posso venire alla fiera!
      Ma ho cercato le tre aziende del blog sulla exhibitors list, non sono presenti. È un brutto segno? Tecnologia non ancora pronta?

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    • oronero says :

      Grazie della segnalazione.

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  2. Nick says :

    Quando ho scambiato un paio di mail con l’ingegnere italiano (emigrato) mi ha detto una cosa che non ho capito bene, che uno della Cleanergy ha fatto il funerale allo stirling ma non ho capito il senso, appena ho un attimo lo chiamo al cell chissà che non mi spieghi qualcosa più in dettaglio.
    Anche io avevo cercato le aziende dello stirling nella lista espositori ma non le ho trovate, nelle mail la Tessera Solar che è la setssa sello SES mi hanno detto che per ora non sono interessati al mercato Europeo.

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  3. Nick says :

    Allora aggiornamenti:
    Ho moandato una mail alla SOLO Kleinmotoren GmbH chiedendo informazioni sul loro Stirling; questa la risposta:

    Solo Stirling has really produced commercial Stirling engines from 2003 to 2006, they have been operated more than 2 million hours in total. But the financial back ground was not strong enough, now the Swedish Cleanergy AB has taken over all rights and information and prepares a new production. Look for the http://www.stirling-engine.com homepage to find a link or try directly to http://www.cleanergyindustries.com .

    Quindi mandata una mail alla Cleanergy (con invito al solarexpo di verona)che ha risposto:

    Dear Nicola,
    Thank you for your mail.
    We will not be present at the convention I regret to say. The legislation in Italy regarding feed in tariffs is not favourable for us since we can not store thermal power which is required for CSP systems.

    Best regards,
    Alexander Vestin
    Sales Director

    Questo è quanto, quindi nessuno parla di prezzi e dispobilità del prodotto.
    Siamo punto e a capo e questo mi sembra incredibile.

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  4. Nick says :

    UPDATE:

    To Mr. Vestin;
    I understand you sales politic, but I wanna know if a stirling motor for solar concentration energy production is avaiable without mirrored reflector dish; (the old SOLO Stirling), there is one single type avaiabele or 5 – 10 -15 – 20 kw size type?
    What is the price?

    Thank you for the attention.
    Best Regards
    Nicola

    Alexander Vestin
    a me
    Dear Nicola,
    We don’t typically sell the engines without the concentrator but can of course make exceptions. However, at this point in time we don’t sell single units for research or testing work. The reason is that we have to prioritize companies that are willing to buy large quantities. They commit to a park installation, get their first units and when it is concluded that they work according to the specifications the large volumes are delivered. In the unlikely event of the engines not functioning according to spec they have the option to cancel the agreement of the large volumes.

    We don’t exclude the possibility that we might sell single units in the future but at this stage we have to prioritize larger commitments.

    Best regards,
    Alexander Vestin

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    • oronero says :

      Si mi sembra ragionevole. La tecnologia sarà pronta, ma le grandi installazioni devono ancora far vedere di che cosa sono capaci. L’industria rinnovabile almeno in Svezia è pesantemente sovvenzionata, che nel caso di Cleanergy si traduce in “economicamente fattibile solo con grandi volumi”.
      Per questo non esistono neanche i prezzi per la singola installazione.
      Sono sicura che quando arrivano grandi ordini cinesi e indiani man mano verranno tolto gli incentivi statali e queste aziende dovranno andare avanti da soli.

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  5. Nazario says :

    Purtroppo queste ditte dei paesi avanzati non hanno più le p…. vogliono gli utili da subito e non investono un centesimo se non vi è un rientro garantito: poi non ci stupiamo se i cinesi diventeranno presto padroni del mondo; loro anno fame,
    mentre noi lavoriamo per acquistare il superfluo e quindi non abbiamo più la spinta giusta per innovare: ci laviamo la bocca con belle parole ma non crediamo veramente fino in fondo a quello che diciamo: siamo tutti succubi del dio denaro, abbiamo perso di vista la vera motivazione per cui siamo venuti al mondo
    e così lo stirling resta inutilizzato perchè non ci conviene

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  6. oronero says :

    Non conviene a noi forse, ma ai cinesi si. Nel video sul sito della cleanergy viene spiegato da dove arrivano i soldi: ordini per migliaia di unità da paesi come Cina e India. Le prime unità verranno spediti quest’estate, e man mano che la ditta riesce a produrli ne verranno spedite altre, visto che gli acquirenti hanno accettato di non avere tutto il parco solare installato subito.

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  7. andreaX says :

    Su altri blog avevo letto che queste aziende non vendono prodotti ai privati, ma solo agli enti governativi o alle grandi società.

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    • oronero says :

      Si hai ragione, avevo scritto a loro, e per ora vendono solo a nazioni interi. Il prezzo al privato sarebbe ancora troppo alto. È un po’ che non mi aggiorno però, dovrò farmi un giro e scrivere il sequel.

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  8. nickvandeerpeers says :

    Ciao Anna;
    qualche novità sull’argomento?
    A presto

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  9. antonello says :

    Cari signori è inutile che vi indaffarate a pensare allo stirling, per farlo occorrono tanti soldi e nessuno ce li mette. A dimostrazione di ciò guardate in giro per il mondo e vedrete che molti ci hanno provato ma alla fine chi ci è riuscito ? Di sicuro non gli amici tedeschi della solo e ne quelli della sunmachine; forse ma ad un costo esagerato i danesi della stirling dk. Quando conobbi i responsabili della Cleanegergy mi dissero che nel giro di breve sarebbero stati sul mercato con il solare (2008) ma non li ho ancora visti (e si che hanno un ottimo motore, lo conosco molto bene). Della wispegen uguale, doveva andare in collaborazione con una finanziaria spagnola ma se ne sono prese le tracce, l’infinia con la merloni doveva fare una unità domestica ma pure li … nulla. La microgen sono 6 anni che mi dice “a gennaio siamo sul mercato” … mistero ! Sinceramente dopo dieci anni passati dietro allo stirling comincio a pensare che forse conviene cambiare, i sogni sono belli ma alla fine del mese bisogna mangiare e lo stirling ha fatto mangiare molte poche persone ! Dimenticavo che anche in Italia abbiamo delle fabbriche di stirling e di sistemi solari … io però non li ho mai visti funzionare.

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    • federico says :

      Se di stirling non vi è traccia vuol dire che è scomodo e lo affossano. Lo fanno con tutto quello che possa mettere in pericolo il monopolio delle società di energia sia elettrica che da fonte fossile. Non posso credere che 2 pistoni con dell’aria dentro costino più di un motore a scoppio. Balle ! E’ la stessa storia del biodiesel che lo puoi produrre con qualsiasi lipido di scarto cioè grasso animale o olio vegetale. Fatemi sapere

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      • antonello says :

        il problema è che il motore a scoppio è fatto in milioni di esemplari lo stirling no e quindi i prezzi sono enormemente diversi. Inoltre sul motore a scoppio sono almeno 150 anni che ci si lavora sullo stilring no e quindi la ricerca è molto indietro.
        Se fai un motore a scoppio ti pagano se fai uno stirling DEVI pagare …. (esperienza diretta) e quindi … che volemo fa ? Pensa che proprio in questi giorni sto installando un prototipo di stirling per fare ricerca presso una universita dell’africa centrale, chissà magari qui finanzieranno la ricerca !
        P.S. sul biodiesel non essere così sicuro che sia una soluzione … in fatto di sostenibbilità il biodiesel non è che sia il massimo, certo a molta scena ma anche tanto fumo.

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    • Nick says :

      Antonello,
      se sei l’Antonello che conosco io so perchè sei cosi’ pessimista;…
      una sola cosa; mi potresti dire quali sone le fabbriche italiane di motori stirling??

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      • Anonimo says :

        Pessimista ? no perchè ! Ho messo dieci anni della mia vita in questa macchina e tutt’ora continuo a progettare, costruire e studiare queste bellissime macchine, Diverso è il discorso industriale, quello ora come ora non avrebbe molto senso. Tempo fa ci fu una mini conferenza in cui fu illustrato lo stato dell’arte e si fece una valutazione industriale dell’oggetto. Si bellissimo ma non è il momento.
        Quando chiedi “fabbriche di stirling” cosa intendi ? qualcuno che realizza un motore funzionante e te lo vende ? si certo, cerca in internet e qualcuno in Italia lo trovi, anche io ho venduto motori stirling. Se cerchi un prodotto industriale e commerciale testato e valido allora guarda all’estero. In Italia che io sappia non c’è nessuno che realizzi qualcosa di valido industriale e commerciale.
        L’unica nota stonata, sono i soldi che svariate entità hanno mangiato con progetti mirabolanti che hanno prodotto il nulla !

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  10. Giulio Installatore says :

    Ho trovato un articolo sul powerdish con motore stirling sulla rivista “La Mia Energia” (editrice Sprea) del maggio/giugno 2011, cercavo un eventuale distributore italiano per chiedere informazioni ed eventualmente prezzo ma ho trovato solo commenti sconfortanti… se qualcuno ha qualsiasi buona notizia è il benvenuto
    wom@live.it

    Grazie!

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  11. sesto rasi says :

    mah…in una azienda dove stavo avevamo un dish con motore solo e lo abbiamo sperimentato (un mio collega dirimpettaio…). Io per prenderlo in giro glielo chiamavo monte palomar, tutto sto popo’ di disco per dare la potenza di una vespa…
    però da far vedere agli ospiti era veramente efficacissimo, una scena bestiale!!!

    Più seriamente, io credo che lo stirling, il cui vantaggio è di poter bruciare qualunque cosa, si sia piantato quando l’uomo ha inventato la benzina…più che col sole io lo vedrei ancora bene a bruciare lolle di riso, gusci legnosi, etc., questo vantaggio del non richiedere un combustibile raffinato lo mantiene. Ma ha perso 150 anni di tempo, mentre i motori a combustione interna sono stati evoluti attraverso milioni di progetti e sperimentazioni. Se qualcuno ha visto il rigeneratore, basilare per garantire l’alta efficienza (teorica, cioè raggiungibile in pratica dopo sviluppi) sarà restato con un palmo di naso: è un’opera d’arte fatta da uno scultore dei metalli !!!Bellissimo, ma anche carissimo: ovvio che c’è ancora un gap enorme quanto ad ingegnerizzazione da sviluppare

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  12. giorgio says :

    Stirling … grande avventura meccanica d’ altri tempi.
    Ma anche attuale.
    Progettare e realizzare uno stirling utilizzando qualsiasi fonte di energia potrebbe diventare una sfida interessante.

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