公開セミナー「地域のエネルギー活用とスターリングエンジンの開発」

1 主 催   茨城県立中央高等学校           

2 日 時   2016年2月6日(土)   13:00~16:30

3 場  所   茨城県立中央高等学校 2F社会科室・物理室      

4 内   容   (1) 科学部生徒による研究発表 (2件ていど)  

  (2) 講演 NPO 「環境とエネルギー」代表 福宮健司 氏 

  (3) ミニサイズのスターリングカ―走行・記録会

              Mクラス(ミニ四駆サイズ)、MMクラス(チョロQサイズ以下)

  (4) ミニサイズのスターリングカー研究会                  

                                                                             
 
参加申し込みの方法
           氏名・所属・連絡先を下記までお知らせください。
            
           茨城県立中央高等学校 http://www.chuo-h.ibk.ed.jp/
                                      TEL 0299-46-1321    FAX 0299-46-5309

           Web科学工作館    http://members.jcom.home.ne.jp/kobysh/index.html          
           小林義行 E-mail :  kobysh@@jcom.home.ne.jp     (@を1つ消去してお使い下さい。)

  走行・記録会への出場参加の申し込み
           別紙「走行・記録会申込書」に記入の上、上記まで送って下さい。

          ダウンロード    学校あて公文書      走行・記録会申込書
            


以下、中央高校科学部の今までの研究 超まとめ

① バイオガス発電+スターリングの発想

  地域で作ることが出来る小規模なエネルギー生産に関心を持ちました。牛の排泄物からエネルギーを取り出すバイオガス発電が小規模にできないか、色々な 検討や実験をした結果、数十kW以下の小規模な発電プラントには、この出力規模で最も熱効率の良いスターリングエンジンを使うのが良い。かつ外燃機関なの で、厳密なバイオガスの精製は必要なく、バイオガスを直接燃やして発電できる。
biogas-s

② しかし、バイオガスのそのまま燃焼は火力が弱すぎる⇒酸素富化燃焼

 バ イオガスをそのまま燃やすと外燃機関を加熱するには火力が弱すぎると気付きました。バイオガスはメタン60%にCO2を40%含むので、極端に火力が弱い のです。燃料のエネルギー密度が小さいことは、他のバイオマス燃料にも当てはまります。そこで、普通の空気の変わりに、酸素を濃くした空気で燃焼させる と、火力が向上するはず、と考え実験すると、確かに炎温度が上がり、火力は格段に強くなります。

biogas-StirlingTest
O2rich-StirlingTest


③システムの提案

高温部が高温になるほど熱機関の効率は向上します。
バイオガスでも高温炎を作れ、スターリング エンジンが高効率化します。そこで、次のようなプランを考え、エネルギーの流れを試算しました。熱 量100のうち、40が発電量になるとすると、酸素濃縮器の電源に8を使って、32が利用できる電気となります。この試算は市販の吸着式酸素濃縮器と市販 の高効率スターリングエンジンのスペックから算出したものです。つまり、市販品を購入すれば、このシステムをすぐに実現できます。
O2rich


新しい方式のスターリングエンジンを


上のシステムのうち、市販の実用スターリングエンジンはかなり高価です。スターリングエンジンの原理は単純のはずが、なぜ高価になるか。それは、今までの 開発がガソリンエンジンなどの内燃機関に対抗するため、つまり自動車等の動力として使えるような高比出力(重量当たりの出力)を目指した結果です。
 現在、私達はこれまでの方向性を見直し、全く新しいスターリングエンジンを求めて模索中です。 

 例えば‥‥ pan-fluidyne
単純な形式こそスターリングエンジンの特長です。上の写真はステンレスなべを使った「セミフルイダイン」という形式のエンジン。普通のスターリングエンジ ンは2つのピストンを使いますが、このエンジンは一つはプラスチックの蛇腹、もう一つのピストンはホースの中の空気が役割を果たします。

例えば‥‥2015mmKicker
これは、指先サイズのスターリングエンジンカー。サイズ効果によって小さなスターリングエンジンは全く別物の性質を表わします。今回のセミナーのテーマの 一つは「スターリングエンジンをなるべく小さくするとどうなるか」です。元々の目的からすると非常に遠回りな道のようですが、案外そうでもないかも知れま せん。