スターリングエンジンを用いた排熱利用システムの利点

工場や船舶は多くのエネルギーを消費して機械やエンジンを稼働させますが、半分以上のエネルギーが熱の形で排出されます。

従来は排熱が空気中や海中に捨てられていましたが、温度差を用いて電気エネルギーを取り出す排熱利用システムがすでに実用化されています。高温と低温の2つの熱源があれば、ガスを膨張・圧縮させることで熱を運動エネルギーに変換することが可能です。運動エネルギーへの変換効率はカルノーサイクルのモデルで説明することができ、温度の差が大きいほど高効率になります。カルノーエンジンは熱を用いてガスを膨張させ、運動エネルギーを取り出すための装置です。

カルノーエンジンは内燃機関と同じようにピストンの往復運動を回転運動に変換する仕組みで、出力側の回転軸に発電機を接続することで発電が可能です。カルノーエンジンを用いた排熱利用システムを活用すれば、捨てられていた熱から電気を取り出すことができるというメリットがあります。既に小型のスターリングエンジンと発電機を組み合した排熱利用システムが実用化されており、工場などで稼働しています。大型のディーゼルエンジンを搭載する船舶でもこのシステムを導入するための研究が進められており、排気ガス中の排熱を回収して発電をすることで燃費性能の向上が期待されています。スターリングエンジンを活用すれば小型焼却炉の排熱も回収することが可能で、木材などの廃材を燃やして得られる熱を活用したバイオマス発電への応用も考えられます。

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