Az Ericcson ciklusnál az expanzió végig magas hőmérsékleten történik, ezért (is) jó a hatásfoka. Ugyanez hátránya is: John Ericsson korában a forró dugattyú nagyon problémás volt, sok üzemeltetési problémát és leállást okozva.
A mai magas hőmérsékletű hidraulikaolajokkal és (ha a megoldás engedi, pl hagyományos hengeres henger+dugattyú esetében) hőálló úszó szigetelőfedelekkel új kilátások nyílnak.
Nem kizárt, hogy 500 EUR / kW (2010-es EUR) alá lehet menni (pláne nagy, regenerátoros gépekkel). Ráadásul kis amortizációs költség és bámulatosan jó hatásfok mellett.
A hidraulikus motort és az alacsony hőmérsékletű kompresszort ismertnek tekintjük - ezek kialakítására sok lehetőség kínálkozik. Aki a forró dugatjút megoldja, annak ez sem gond. Ezért első lépésben a forró dugattyúra, és közvetlen előtte-utána levő elemekre koncentrálunk.
A hővisszanyerő (regenerátor vagy rekuperátor) itt is fontos (akárcsak a Stirling-nél), de itt nincs holt tér, ami kompromisszumos megoldásra kényszerít.
- felhevített gáz érkezik (pl. 600-900C)
- lehet akár redukciós folyamat (=fagázfejlesztő) utáni, ami több molekulát tartalmaz (pláne, ha vízgőz közeggel vagy O2-vel dolgozunk, nem levegővel ahol sok a reakcióban részt nem vevő nitrogén). Az O2-mentes gáz csökkenti a hidraulikaolaj oxidációját (és az esetleges robbanó elegy kialakulásának veszélyét), viszont kátrányproblémát okozhat.
- vezérelt szeleppel juttatjuk az expanziós dugattyúba (és onnan ki)
- hőálló szigetelő úszfedél védi a nagy hőmérsékletű hidraulikaolajat, csökkenti a károsodását
- az úszófedélből nem vehetünk ki számottevő mechanikus munkát, mert nem tömít jól, és a hidraulikafolyadék megkerülné
- kénytelenek vagyunk a hidraulikafolyadékból kivenni a munkát. A komprimáláshoz szükséges (jó esetben csak kb 30-40%) teljesítményt jó hatásfokkal át lehet adni (95+ % ?). De a generátor meghajtásához a hidraulikus motor már alacsonyabb hatásfokú, mondjuk 85-90%. Még mindig könnyebb a gázturbináknál jobb hatásfokot elérni (a földön). Pláne kis teljesítmény esetén.
Lehet több expanziós fokozatot egymás után kapcsolni, akár köztesfűtéssel.
Folyadékgyűrűs kompresszorral és expanderrel huszárvágással meg lehet oldani mind a tömítési, mind a szelep problémát. A dugattyús gépeknél olcsóbban lehet kihozni 400C-s kipufogógázhoz jó hatásfokú és fajlagos teljesítményű (pl. zárt ciklusú) hőerőgépet (a Stirling-kompromisszum nélkül: itt a nagy hővisszanyerő holt teret nem jelent, nem rontja a gép hatásfokát, csak a felmelegedési időt növeli)
- sajnos Folyadékgyűrűs expandernél nem tudunk hőálló hőszigetelő dugattyúfedelet használni, mint hengeres dugattyúnál
- forgóházzal a turbulencia csökkenthető, a kompresszor/expander hatásfok 85%-ról 93%-ra javítható (ez becslés, nem mérés!), ami jelentősen javítja a rendszerhatásfokot.
pl. 2 és 3 MPa (20,30 bar) nyomás közötti géppel, 25 Hz (=1500 RPM) mellett 25kW / liter teljesítményt is leadhat az expander, amiből mondjuk 12 kW (/liter) marad a végére. Milyen méretek lennének jók mondjuk egy 105kW-os géphez ? (amit 1 MW-os gázmotor kipufogógázához terveznénk)
Linkek:
- Ericsson cycle engine where nothing big and solid moves
- ebben nincs hőálló hőszigetelő úszófedél, különben hasonlít a fent felvázoltra. Sajnos a lecsöpögés igen lassú => nagy térfogat => a nagy mennyiségű hidraulikaolaj nagyon költségessé tenné a rendszert. Viszont környezeti delta-T kiaknázására hegyvidéken használható lenne: lásd "buy low, sell high" cikk
- hogy hőerőgépben (ahol természetszerűleg alacsony hőmérsékleten komprimálunk, és magasabb hőmérsékleten expandálunk) egy jól ismert térfogatkiszorításos megoldást alkalmazunk (mint pl. a Lewis Nash által 1905-ben szabadalmaztatott folyadékgyűrűs kompresszort) egy szakember számára kézenfekvő lehetőség. Hogy a folyadékgyűrűs gépben a veszteségek jelentős részét a turbulencia okozza, ami a ház forgatásával csökkenthető, szintén triviális. Ennek ellenére 2008-ban próbálkoztak ilyen bejegyzéssel....
- most látom, hogy az USA 7681397 nem vonatkozik zárt rendszerre ! Csak nyílt rendszerre ! Ami persze ugyanolyan triviális megoldás, mint zárt rendszerre, csak kevéssé jelentős. Nyílt rendszerben igen magas hőmérséklet érhető el, turbinás Brayton ciklussal vagy Otto esetleg Atkinson ciklussal dugattyúval expandálhatunk (ahol a dugó kisebb átlagos hőmérsékletet lát, mint a csúcshőmérséklet), és ezután zárt rendszerű Ericsson géppel alakíthatjuk munkává a kipufogóhő egy részét
- a mágneskuplungos kapcsolat a forgóház és a forgókerék között már (trivialitás szempontjából) határeset. lásd
