”Vår affärsidé bygger på att bemästra utmaningarna och utnyttja fördelarna med Stirlingmotorn för att på ett smart och miljöanpassat sätt producera elektricitet”, konstaterar Magnus Lindvall, vid ett samtal på Cleanergys kontor i Dongchendistriktet i centrala Beijing i Kina. ”Huvudspåret är att sätta upp solkraftparker där Stirlingmotorn genererar elektricitet, men i vår produktportportfölj ingår även produkter där Stirlingmotorn drivs på naturgas. Det senare är särskilt intressant i hus som uppvärms med naturgas och här kan Stirlingmotorn samtidigt generera elektricitet”, fortsätter Magnus. ”I pipelines för naturgas kan våra Stirlingmotorer installeras i servicebyggnader för att på avlägsna ställen generera el”.

Parabolen som koncentrerar solstrålningen följer solens gång över himlen så att el genereras hela dagen

Stirlingmotorn kan faktisk betraktas som cleantech flera hundra år innan begreppet såg dagens ljus. Det svenska bolaget Cleanergy utnyttjar nu motorns unika egenskaper för att små- och storskaligt generera el på ett miljöanpassat sätt. Magnus Lindvall är bolagets representant i Kina med uppgiften att knyta kontakter kinesiska investerare som är beredda att gå in med kapital för en solkraftpark i full skala.

En motor med intressanta egenskaper

Det var den skotske prästen Robert Stirling som i början av 1800-talet uppfann Stirlingmotorn. En i många avseenden genial uppfinning men som fortfarande efter närmare 200 år endast fått begränsad användning. En av de tidigaste fördelarna var att motorn var i stort sett ofarlig jämfört dåtidens ångmaskiner. De senare var riskabla för människor och installationer och kunde explodera eller läcka het ånga.

Stirlingmotorn eldades med ved och den heta luften som bildades värmde toppen på behållaren där kolven befann sig. Luften i behållaren blev varm och pressade ner kolven och rörelsen kunde exempelvis driva ett svänghjul som i sin tur drev ett tröskverk eller vattenpump. När behållarens topp svalnade bildades ett undertryck som medförde att kolven sögs upp till ursprungsläget. Motorn fungerade långsamt och säkert men verkningsgraden låg tyvärr bara på några få procent.

När dieselmotorn dök upp kunde Stirlingmotorn inte konkurrera mot dieselns effektivitet och kompakthet. Stirlinganhängarna gav emellertid inte upp och det genomfördes många projekt för att för att få upp trycket i motorn och för att öka effektiviteten. Vätgas och helium användes för att öka trycket och genom sinnrika förbättringar uppstod så småningom den moderna vibrations- och avgasfria Stirlingmotorn. Fortfarande knepig att tillverka och svårigheterna att snabbt få upp arbetstemperaturen och kunna styra varvtalet, gjorde att intresset från bilindustrin svalnade.

Svenska Kockums gav dock inte upp och Stirlingmotorn fick nytt liv som motor i ubåtar. Motorn används för att ladda ubåten batterier, och genom att elda med diesel och rent syre blir biprodukterna koldioxid och vatten. Avgaserna kan släppas direkt ut i vattnet där de löser sig och det går därför inte att upptäcka ubåten på strömmen av avgasbubblor. Uppenbarligen fungerar Stirlingmotorn bra på 450 meters djup i havet men hur fungerar den upphängd i ett solkraftverk i det inre av Mongoliet?

Parabol följer solen


I solkraftverket konverterar Stirlingmotorn solenergi till elektricitet. Parabolen som koncentrerar solstrålningen följer solens gång över himlen, vilket innebär att utrustningen genererar el så länge solen är uppe. Stirlingmotorn går igång av värmen från solen (2) och driver en generator som ger elektriskt ström.

Grundprincipen är att motorn har en ”varm” och en ”kall” sida och att den vänstra kolven (1) sätts i rörelse av den uppvärmda gasen. I det här fallet vätgas. I den högra delen av motorn (3-5) kyls gasen ner och det är samspelet mellan uppvärmd och nedkyld gas som får kolvarna att röra sig. Jämfört med 1800-talets Stirlingmotor arbetar motorn snabbt och effektivt. Vid 1500 varv/minut värms gasen upp till 700°C och kyls till 80°C. Detta sker 25 gånger per sekund och generatorn i solkraftverket kan leverera 11 kW.

Kraftmodulen med motor och generator sitter upphängd framför centrum av solparabolen. Modulen är ungefär en kubikmeter stor och väger 250 kilo. Den 55 m2 stora parabolen är uppbyggd av 16 stycken tre meter långa paneler. Paneler, motor och generator ryms i en 20-fotscontainer och kan fraktas vart som helst i världen.

Jämfört med annan teknologi som utnyttjar solenergi ger Stirlingmotorn högre utbyte. Detta gäller exempelvis teknologier som bygger på att vatten värms upp och som genererar vattenånga som i sin tur driver en turbin. En annan fördel är att systemet inte kräver tillgång till kylvatten, något som ökar användbarheten på platser med vattenbrist. Stirlingmotorn är tyst och vibrationsfri vilket ger minimalt med störningar från solparken.

Även jämfört med traditionella fasta solceller (PV; Photo Voltaic) ger systemet fördelar, exempelvis högre utbyte av elenergi både över dagen och i ett längre tidsperspektiv, ingen användning av sällsynta jordartsmetaller, samt mindre behov av rengöring.

”Vår Stirlingmotor utvecklades för 20 år sedan och vi har nu erfarenhet från mer två miljoner timmars drifttid. Vi köper speglar och ”trackingsystem” i Kina, motorn i Europa och monterar det hela i Åmål i Sverige. Vi har sålt en demonstrationsanläggning med 10 motorer och paraboler till ett företag i Inre Mongoliet. Solparken levererar 110 kW till det lokala nätet och erfarenheterna så här långt är mycket goda”, konstaterar Magnus Lindvall. ”Nästa mål för oss är att etablera en fullskalig anläggning med 4500 motorer i Kina. En sådan solkraftpark skulle leverera 50 MW och storskaligheten medför mycket konkurrenskraftig pris på den producerade elen”, avslutar Magnus.

Inlägget publicerades i december 2012