新型斯特林發動機要讓你擺脫電網

原創  2019-10-09 15:38:34  89人閱讀

新型斯特林發動機要讓你擺脫電網

在最新一期《福布斯》雜志中,我撰寫了一篇關于大衛·克蘭(David Crane)的文章,他是NRG Energy公司富有遠見的首席執行官。幾周前,當我跟克蘭一起共進午餐時,我們剛坐下來,他就開始誇耀自己地下室裡造的新玩意兒。這台機器——它的連續功率達到了10千瓦,以克蘭家中的天然氣做燃料——是對一種老發明做出的新改進,即斯特林發動機。這款新型斯特林發動機名為Beacon 10,它由著名發明家迪安·卡門(Dean Kamen)曆經10年的工程設計才創造出來。

我在上周通過電話聯系到了卡門——他最出名的事迹是發明了賽格威代步車(Segway)——向他詢問關于這款設備的情況。“我們把他的地下室變成了我們實驗室的一部分。”卡門說,“這當然不是為一般家庭制造的機器,但他有一個巨大的遊泳池和一棟巨大的房子。”

卡門說,有了Beacon 10之後,“你不必為加熱自己的遊泳池感到内疚了。”這得益于斯特林發動機本身具有很高的能源效率。這種發動機最初是蘇格蘭牧師羅伯特·斯特林(Robert Stirling)在1816年構想出來的,斯特林發動機最簡單的形式,是用外部熱源對密閉氣缸進行加熱,氣缸内空氣的周期性膨脹和收縮推動活塞上下運動。跟汽車不同——其燃料是在發動機内燃燒——斯特林發動機屬于外燃機,它可以使用任何外部熱源。

斯特林發動機比内燃機更加安靜,而且更加高效,因為熱量被保留在發動機内部做更多的功,而不是讓它逃逸到環境中去。

雖然斯特林發動機具有很高的效率,但它們沒有流行起來,這是因為這種發動機需要時間加熱,而且也無法迅速地調整功率輸出。這使得斯特林發動機無法用在轎車和卡車上,但可能非常适于發電和加熱水這樣的工作。這些機器不僅僅是備用發電機,取決于天然氣的價格,它們還可以24小時持續不斷地為住宅或企業提供電力,而且要比太陽能電池闆更可靠。

卡門所做的貢獻是使用最高性能的材料制造他的斯特林發動機。首先,他使用技術熟練的焊工焊接發動機關鍵部件,它們都是由稀有合金材料制成。最近,他找到了利用3D打印技術讓那些部件更精密的辦法。克蘭說,卡門設計中的一個關鍵因素是對一個小小塑料膜的完善,它看起來有點像一隻避孕套。Beacon 10重約1,500磅,跟洗衣機差不多大,它裡面還有一個電池系統,可以跟其他分布式發電系統(比如太陽能電池闆)進行整合。

那麼,卡門對這些發動機的未來有什麼想法呢?克蘭地下室裡的Beacon 10對普通美國家庭來說太大了,它可以産生10千瓦的連續功率,而我們大多數人隻需要2千瓦。“我喜歡推土機,但我不會放一台在自家車庫裡。”卡門打趣道。

卡門認為,除了豪宅業主之外,Beacon 10也非常适合于洗衣店或餐館這些需要使用大量熱水的商家。在商用化合作夥伴NRG Energy的幫助下,卡門迄今已經布署了20台Beacon發動機。

卡門預期在18個月内讓Beacon投入生産。“我預期高端開發商會在兩年之内安裝它們。”

不過,10千瓦機型僅僅是個開始,卡門過不了多久就會推出面向商業化應用的較小機型。在他位于新罕布什爾州的家中,一台2.5千瓦的Beacon發動機已經運行了4年時間。

為什麼不先提供較小的機型呢?“一台2千瓦的發動機隻會提供五分之一的電力,但其成本卻不止五分之一。”卡門如是說。這就是為什麼他和NRG将會依托高科技嘗鮮者來購買首批産品,比如特斯拉(Tesla)汽車的車主。

新型斯特林發動機要讓你擺脫電網

至于價錢是多少?卡門認為10千瓦機型的制造和安裝成本大約是1萬美元,平均下來每瓦在1美元左右。然而,這個價錢将無法覆蓋開發成本和相關的管理費用,也賺不到利潤。

Beacon發動機定什麼價,将由克蘭的NRG公司來決定。NRG的計劃有很大一部分并不是要銷售這些發動機,而是對外出租。向房屋業主和企業出租設備,這正是NRG和太陽能後起之秀SolarCity在太陽能電池闆業務上所采用的商業模式。房屋業主可以租用這些設備20年左右的時間,并同意為自家屋頂産生的每度電向NRG支付一筆費用。如果太陽能電池闆能夠産生額外的電力,NRG還可以通過把它賣給電網賺錢。

NRG的想法是在Beacon發動機上嘗試相同的模式。一旦設備普及率足夠高,NRG将能讓一個地區的數十台設備組建成網絡。取決于天然氣價格和電力需求水平,NRG有時候将可以向一個地區的所有Beacon設備發送指令,讓它們以全功率輸出,将多餘電力輸送到電網。“我們不認為自己應該僅僅銷售一台設備。”卡門說,“我們認為自己應該成為一個未來系統的一部分,推動微型電網的演進。”

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