Stirling-moottori puukaasukäytössä

Abstract

Tämän opinnäytetyön aihe Stirling- moottori puukaasukäytössä käsittelee maakaasukäyttöisen Solo 161 Stirling- moottorin asentamista puukaasulla toimivaksi. Työn olennainen kohde oli maakaasupolttimen saattaminen toimimaan puukaasulla. Opinnäytetyöhön kuului onnistuneen asennuksen jälkeen tehdä hyötysuhdemittauksia CHP- käytössä sähkön- ja lämmöntuotannon sekä kokonaishyötysuhteen osalta. Työssä tutkittiin yleisesti laitteen toimivuutta puukaasulla sekä tarkasteltiin hyötysuhteeseen vaikuttavan lämmönsiirtopintojen likaantumista.

Tämä työ tehtiin Ylvieskan Centrian toimeksiantona vuonna 2011. Tämän tutkimustyön toteutuminen oli mahdollista Stirling- moottorin vuokrauksen ja materiaalihankintojen osalta HighBio- Interreg Pohjoinen projektirahoituksen turvin.

Tutkimuslaitteisto asennettiin Centrian tiloihin Sievin energialaboratorioon, joka toimi myös laitteiston testauspaikkana - ja tilana. Testauksessa tuotekaasu tuotettiin EK- kaasun myötävirta puukaasutuslaitteistolla.

Asennus - ja mittaustulosten perusteella voitiin päätellä, että Stirling- moottorin tarvitsema lämpöenergia voidaan tuottaa hyvällä hyötysuhteella maakaasupolttimen avulla puukaasusta. Laitteisto on automatisoitavissa helppokäyttöiseksi ja toimintavarmaksi. Tehty työ antaa hyvän perustietämyksen laitteistokokonaisuuden jatkokehittelyyn, johon täytyy ohjata voimavaroja sekä kaasutintoimittajan että stirling-moottorivalmistajan toimesta.

The task of this thesis is to use a natural gas driven Solo 161 Stirling engine, and convert it to work with wood gas. After the successful installation and convertion of the fuel supply, the mission was to make laboratory experiments about combined heat and power usage and also measure the total efficiency rate. In this thesis one studied the functionality of the machine and also the fouling of the heat transfer surfaces, which affected the efficiency rate.

This thesis was commissioned by Centria of Ylivieska in 2011. The research was made possible by HighBio-Interreg North project funding. This enabled the renting of the Stirling engine and other material purchases.

The research hardware was installed in the Energy laboratory of Centria in Sievi, which worked also as a test site. Product gas was made by EK gasifier which is a downdraught type gasifier.

Installation and measurement led to the conclusion that the heat energy needed by Stirling engine could be produced by gas burner using wood gas. The hardware is easily converted to a reliable and automatic. One the work gives a good basic knowledge of the hardware package for further development, which requires effort from both the gasifier producer and the Stirling engine manufacturer.