Американские инженеры разработали инновационный прототип устройства, преобразующего тепловую энергию в механическую с использованием суточных температурных градиентов. Система, базирующаяся на принципах работы двигателя Стирлинга и радиационной панели охлаждения, функционирует автономно в ночное время, что делает её особенно перспективной для применения в системах вентиляции теплиц и зданий.
Двигатель Стирлинга, изначально предложенный в XIX веке как экологически чистая альтернатива паровым машинам, продемонстрировал свою эффективность в условиях, требующих высокой экономичности, компактности, простоты конструкции, надежности и низкого уровня шума. Принцип его работы основан на циклическом изменении температуры газа или жидкости, что позволяет извлекать энергию из температурных градиентов. Источником тепла может служить любой тепловой агент, однако в данном исследовании инженеры из Калифорнийского университета в Дэвисе использовали холод ночного неба в качестве основного источника энергии.
Прототип устройства был интегрирован с радиационной панелью охлаждения, установленной на поверхности земли. В течение дня панель аккумулировала тепловую энергию, а в ночное время излучала её в космическое пространство. Возникающая разница температур между днём и ночью создавала необходимый температурный градиент для приведения в действие поршня и маховика, что обеспечивало механическую работу системы.
Годовое тестирование прототипа показало его способность генерировать не менее 400 милливатт на квадратный метр площади. Для демонстрации практической применимости устройства к нему был подключен небольшой вентилятор, а также реализована генерация электрического тока.
Система обладает потенциалом для питания маломощных приборов в ночное время и особенно эффективна в условиях низкой влажности и ясного ночного неба. Это делает её идеальным решением для использования в теплицах и жилых помещениях, где требуется вентиляция и поддержание комфортных условий после захода солнца.
В контексте глобального интереса к возобновляемым источникам энергии, достижения в области двигателей Стирлинга представляют значительный научный и практический интерес. В 2023 году в Китае был протестирован самый мощный на тот момент двигатель Стирлинга, который при использовании источника тепла с температурой 530 градусов Цельсия достиг мощности 102 киловатта. Это достижение стало важным шагом в развитии технологии и открыло новые возможности для её применения в различных отраслях, пишет источник.