无需燃料的发电机，斯特林为何直到今天都没能推广？

随着越来越多的世界加入到禁止柴油和汽油发动机的行列，有一种发动机可能会卷土重来，即斯特林发动机，比内燃机更灵活、更清洁、维护成本更低，那么究竟什么是斯特林发动机，它是如何工作的，它与我们知道的燃气发动机有什么不同，近年来一些技术已经找到了回归主流的途径，我们可以肯定的是，可能永远不会有一个单一的适合所有能源生产和存储的解决方案，然而由于某些原因，，斯特林发动机特别是成功地爬出了它的过去，并在现代的能源时代找到了家，主要是由于一些非常有趣的特性。

在最基本的层面上，斯特林发动机是一种利用错误的圣经压缩和膨胀的热能引擎，以及其他气体，最初被称为斯特林空气发动机的装置是由，罗伯特-斯特林牧师在1816年一路发明并获得专利，谁希望改善工业革命期间无处不在的尺寸的一些危险和低效率，虽然其他类型的热机出现在干预之前的几年是最早投入实际使用的一个，在1818年作为一个采石场内的水泵，该发动机由一个充满被称为工作流体的气体的密闭室以及两个活塞组成，不像内燃机那样需要在里面燃烧燃料，斯特林发动机是外部燃烧，意味着驱动能量来自封闭系统的外部，那么什么是驱动能量，它可以是任何关键的来源，一个太阳镜设置，甚至像杯子一样简单的东西，当热量在腔室的一侧升温时，工作流体就会膨胀，这种工作流体可以是任何在加热和冷却时保持气体形式的物质。

典型的工作流体包括氢气或氦气，为了安全起见氦气或氮气经常被用来消除使用氧气的任何风险，一种气体升温并膨胀它们向上移动，当气体在发动机舱内膨胀时，，它就会向上推动活塞，而活塞又会连接到一个轮子，当一个人上去时，轮子开始转动，将热能转化为机械能，有不同型号的斯特林发动机，它们通常都需要付费，与内燃机不同，内燃机的活塞是密封的，以防止气体泄漏，在斯特林发动机中，而是让空气在活塞周围自由移动，这允许空气与热侧和池侧都接触，阿尔法模型有一个压缩活塞和一个膨胀活塞，放在两个独立的汽缸内，而Beta和gamma配置有一个工作活塞和活塞，前者将它们都放在同一个气缸里，后者将它们分成热和冷，一旦被加热的气体到达腔室的顶部，它就会遇到少称为热想，通常是一块金属，向空气释放热量，对于高功率的发动机，这可能是一个散热器，有助于以更高的速度传递热量，或者它可能只是一个顶层的金属板用于室本身，当空气冷却时，它可以跟踪思考并拉动活塞，将轮子转得更大一旦较冷的东西沉到热的一边，这个过程又开始了，需要记住的一个关键点是，真正驱动斯特林发动机的是热交换，所以这就提出了斯特林发动机工作的问题，有了一个寒冷的未来。

答案是肯定的，如果你把你的发动机从你的热气腾腾的咖啡上拿下来，放在清爽的冰咖啡上，事实上通过反转这个过程，实际上可以把斯特林发动机变成热泵，随着对能源生产和间歇性更新的能源储存的需求不断增加，斯特林发动机已经成为一个潜在的竞争者，了解斯特林发动机的优势和劣势很重要，斯特林发动机是外燃机，这意味着所有的烟尘和枪支都填满了，内燃机在这里不会发生，结果是维护工作大大减少，运行寿命大大延长，其次它们有可能在运行中比柴油机或汽油机安静得多，它们比柴油机或汽油机更有效率，一个典型的内燃机可能会提取大约25%的储存在燃料中的潜在能量，用同样的燃料，一些表明，斯特林发动机可能能够获得该潜在能量的40-50%，而且他们还可以在真正的任何可以提供热量的燃料来源上运行，现在我们来谈谈缺点，创造一个类似的工作量，斯特林发动机通常要比内燃机大得多，同样它们也必须更重，三是因为它们更大，制造的质量更少，至少在一开始会明显更贵，因为斯特林发动机像燃气发动机一样不能自己启动，要克服很大的热惯性才能启动，五是搅拌式发动机不能像燃气发动机阵营那样随时改变其工作速度或转速，这是为什么我们不能在汽车上使用斯特林发动机棺材里的最后一颗钉子。

我喜欢思考斯特林发动机在目前有废热的地方的未来应用，而不是直接为发动机燃烧一些燃料，例如这里有一些你家里常见的废热源，一台冰箱有一个热泵，它把自己体内的热量吸到外面去，这些热量目前只是加热你的家，天然气、热水器并不是完全有效的，目前正在浪费气体和热量，是通过你的屋顶或墙壁上的排气口，空调系统目前是关闭的热泵，移动完全良好的工作热量，并将其丢弃在外面，阁楼在白天通过屋顶材料的辐射后的热量传递而被加热了，这里是一个巨大的热量来源，最终会进入你的家中，无论你安装了多少隔热材料都在制造热量，热电联产装置有时被称为热电联产或利用煤炭天然气甚至核电站的剩余热量，这不仅可以使这些发电厂本身更有效率，而且有可能对碳排放产生巨大的影响，所以你不直接使用任何领域，而是利用这些不同的发电厂来源的任何额外的废热，以进一步提高工厂的效率，记住废热基本上无处不在，每个灯泡电视电脑汽车，基本上所有的东西都会产生废牙，如果你想想生活中其他有温度梯度的地方，作为斯特林发动机的一个潜在应用，例如如果你把你的斯特林发动机的一边连接到漂亮的凉爽的空调房，另一边连接到外面的热空气，那么你就可以为斯特林发动机供电，记住这将是把热量从外面移到里面。

让我们回到我前面提到的例子热阁楼，阁楼是你家里最热的地方，这些热量会慢慢加热你房子的其他地方，但是如果我们安装一个巨大的散热器，用大风扇能够吸收这些热量呢？，然后我们可以通过它泵送像水这样的工作流体，就像汽车的散热器或水冷的PC一样，这些水会变热到散热器，然后我们可以把它泵到斯特林发动机上的热打，发动机一旦启动就会开始往复运动就会产生电力，更近的剧情将只是把空气抽到外面，所以如果你在120度，而外面的空气是80度，这个40度的三角洲只是让你的房子更热，现在可以用来发电，这里要记住的一个重要的事情是，如果你想真正制造一些严重的能量，你需要转移严重的热量，这就是为什么我们的咖啡杯搅拌发动机永远不会产生很多能量，它只是一块平板，只有少量的表面积用于传热，更大的更复杂的热物与铜等材料使整个系统更加昂贵和复杂，远远更有效，斯特林发动机也可以帮助解决间歇性可再生能源，当放置在抛物面太阳能镜的焦点上时，斯特林发动机可以将太阳能转化为电能，其效率与集中式光伏板相当，但更好的是他们可以在生产高峰期储存所有的能量和类似飞轮的东西，然后在主要消费时段快速有效地分散这些能量，斯特林发动机已经被应用于许多领域，瑞典海军有三艘潜艇装备了基于斯特林的推进系统，斯特林技术的另一个有希望的应用是在热泵中。

通过应用机械动力，实际上可以扭转发动机的过程，把它变成一个热泵，在环境温度下，热量在膨胀过程中被吸收，在压缩过程中被排出，然后可以在一个特定的空间里执行有用的加热功能，一个有用的比喻是一个电动机提供电力作为输入，但是再把东西翻过来，用旋转的车轮动能作为输入来转动电动马达，你就可以创造出电力来储存在电池里，以同样的方式如果你使用热势，你可以为斯特林发动机的活塞提供动力，或者反过来说如果你提供机械动力来移动活塞，你可以将热势从发动机的一侧抽到另一侧，考虑到今天全世界有超过30亿的供热设备，其中大部分需要大量的能源以及氢氟碳化合物制冷剂，斯特林动力热泵系统将提供一个更有效的清洁替代品，没有有害的燃料和排放，美国宇航局在航天飞机项目期间使用了斯特林动力冷却系统，，英国公司流体力学正在开发一个利用氦气的商业用途的系统，它可以比空气更有效地传递能量。

像往常一样有一些合理的理由，我们没有看到这项技术的全面应用，主要问题是斯特林发动机的尺寸和重量，以产生值得注意的能量，这意味着更高的成本，例如这个斯特林发动机的所有声音和荣耀只能为这个小铅球供电，因为它真的很小，所以能够在一侧吸收的热能和在另一侧释放的热能也非常小，这就涉及到了为什么我们不经常看到斯特林发动机的核心问题，它归结为增加的成本和复杂性以及是否值得，很难想象为斯特林发动机腾出额外的空间，而且我们今天的另一个问题是，冰箱、空调热水器不能一起工作，也不能相互交谈，但如果就像水、电、热力线一样呢？，贯穿你的房子进入你的阁楼，然后产生热量的大型电器可以把它们的热量倾倒在这条热力线上，这条热力线加上来自阁楼的额外热量可以用来为整个房子的斯特林发动机供电，特斯拉提到他们想进入hback系统游戏，我感觉他们会以一种更全面的方式来考虑你家里的独立电器，随着家庭变得更加智能，法规要求我们变得更加高效，我认为热力线的概念，再加上斯特林发动机，在未来十年是非常有可能的，但正如我们提到的，有一些关键的挑战我们必须克服，斯特林发动机是更新和其他应用的途径，还是我们应该把重点放在其他新兴能源技术上。