Förbättrade stirlingmotorer kan bli en framtida svensk exportsuccé inom lagringsbar solenergi. Det hoppas forskare vid Luleå tekniska universitet som nu får 3,8 miljoner kronor av Energimyndigheten för att förbättra stirlingmotorernas kolvringar.

Det är en stirlingmotor i varje box och bilden visar Cleanergys pilotinstallation i Dubai som byggdes 2015. Foto: Cleanergy

Partner i projektet är det svenska företaget Cleanergy som är en av de världsledande tillverkarna av stirlingmotorer. Stirlingmotorer utvecklades tidigare av bland annat Kockums för att driva ubåtar. De används även för att generera elektricitet vid biogasförbränning, och nu för elproduktion från solenergi.
– Stirlingmotorer är ett miljövänligt sätt att producera elektricitet från exempelvis biogas eller solljus, säger Marcus Björling, forskare i maskinelement vid Luleå tekniska universitet. När det gäller solenergi så fångas solljuset upp i en parabol och ljuset koncentreras mot en mindre yta som bli väldigt varm. Stirlingmotorn omvandlar då värme till rörelse, och den rörelsen används för att driva en generator som producerar elektricitet.
Den stora fördelen med stirlingmotorer är möjligheten till termisk lagring. Detta innebär exempelvis att värmen lagras i någon form av fasomvandlingsmaterial. Genom att uppnå en strukturomvandling i materialet kan värmen användas vid ett senare tillfälle, likt de produkter som fungerar som handvärmare där värmen aktiveras genom att klämma på värmaren. En kombination av termisk lagring och stirlingmotorer med lägre underhållskostnad skulle ge ett system som är betydligt billigare per kWh än kombinationen batterier och solceller.
– Det är till och med så att stirlingmotorer i kombination med termisk lagring är den effektivaste och per kWh billigaste teknologin för lagringsbar solel, säger Jonas Eklind, vd för Cleanergy.
Ett förbättringsområde hos dagens stirlingmotorer är kolvringarna, dessa måste nämligen bytas ut vid planlagda servicestopp på grund av slitage, vilket ökar driftskostnaderna.
– Projekttiden är på fyra år och vi tror att vi under den tiden kan fördubbla kolvringarnas livslängd med ett förbättrat material, säger Pär Marklund, biträdande professor i maskinelement vid Luleå tekniska universitet. Vi kommer även titta på någon form av ytbeläggning för cylinderfodret. Kan vi dessutom minska friktionsförlusten så kan vi öka verkningsgraden.
En annan fördel med stirlingmotorer är miljöaspekten. Forskarna anser att stirlingmotorn är mer miljövänlig att tillverka än solceller.
– Något som sällan diskuteras när det gäller solceller är att tillverkningen huvudsakligen sker i Kina med en tillverkningsprocess som är inte särskilt miljövänlig. Stirling-teknologin innebär en helt annan typ av tillverkning med klassisk mekanik, där tror jag Sverige kan vara konkurrenskraftigt. Svenska företag kan tillverka motorerna med en bra miljöprofil utan att det drar iväg i pris, och i kombination med den ökade livslängden kunna minska livscykelkostnaden för motorerna.
När det gäller stirlingmotorer så är marknaden främst varma, soliga länder där det finns stora obebodda ytor, exempelvis öken- eller bergsområden. Det handlar främst om industriell elproduktion i något som skulle kunna beskrivas som parabolparker. Varje parabol, omkring åtta meter i omkrets, placeras då med en stirlingmotor i fokuspunkten, där det blir tillräckligt varmt för att driva motorn.

Filed under: SvenskTeknik