Question

Chúng tôi xem lại tất cả loại động cơ nhiệt khác nhau đã được sử dụng trong lịch sử để chuyển ánh sáng thành điện năng , hoặc nhiệt năng thành điện năng Và 1 trong những động cơ hay nhất thời đại Động cơ hơi nước của James Watt năm 1788 là 1 đột phá quan trọng James Watt không hẳn là phát minh ra đầu máy hơi nước, ông chỉ hoàn thiện nó Nhưng, bước hoàn thiện của ông thật hoàn hảo Ông đã thêm hướng dẫn chuyển động tuyến tính mới tới các piston 1 bình ngưng tụ để làm mát hơi nước bên ngoài xi-lanh ông đã làm cho động cơ hoạt động kép và tạo công suất kép Đó chính là bước đột phá to lớn Ý tôi là, tất cả các cải tiến ông đã thực hiện và thật đúng đắn khi đơn vị đo lường năng lượng, watt, ngày nay được đặt theo tên ông Nên chúng tôi đã xem xét loại động cơ này và thấy có tiềm năng Động cơ hơi nước nguy hiểm và chúng gây ảnh hưởng lớn khủng khiếp tới thế giới, như các bạn biết cách mạng công nghiệp, thuyền và đầu máy tàu hỏa Nhưng chúng luôn cần có kích cỡ lớn để vận hành tốt nhất vì thế sẽ không phù hợp với việc phát điện phân phối Nhưng chúng cũng tạo áp lực rất cao, nên rất nguy hiểm Một loại động cơ khác nữa là động cơ khí nóng cũng không phải do Robert Stirling phát minh nhưng ông đã cải tiến nó vào năm 1816 Loại động cơ này vì-- nó khá thú vị, chỉ hoạt động nhờ không khí, không nhờ hơi nước dẫn đến hàng trăm thiết kế sáng tạo sau này sử dụng nguyên lý động cơ Stirling Nhưng sau động cơ Stirling, Otto xuất hiện và ông cũng không phát minh ra động cơ đốt trong, ông chỉ hoàn thiện nó Ông trưng bày tại Paris năm 1867 và nó là 1 thành tựu to lớn vì nó làm tăng mật độ điện năng của động cơ Bạn bây giờ có thể có nhiều điện trong 1 không gian nhỏ hơn nhiều và cho phép động cơ được dùng cho các ứng dụng di động Vậy, một khi bạn có tính di động bây giờ anh tạo nhiều động cơ vì anh có nhiều đơn vị so với thuyền chạy hơi nước hay các xưởng lớn nơi không tạo nhiều đơn vị như thế nên đây là loại động cơ sinh lợi từ sản xuất quy mô lớn nơi tất cả các loại động cơ khác không sinh lời vì nó đi vào sản xuất đại trà giá thành được giảm, 100 năm hoàn thiện phát xạ giảm, giá trị sản xuất tăng Đã có hàng trăm triệu động cơ đốt trong được xây dựng so với hàng nghìn động cơ Stirling Và không có nhiều động cơ hơi nước cỡ nhỏ được xây dựng nữa chỉ có cỡ lớn cho vận hành quy mô lớn Cho nên sau khi xem xét 3 loại này và 47 cái khác nữa chúng tôi kết luận động cơ Stirling là phù hợp hơn cả Tôi muốn giải thích ngắn gọn 1 chút về quá trình chúng tôi xem xét cách vận hành của động cơ này Chúng tôi cố gắng nhìn nhận động cơ Stirling theo 1 cách mới vì nó thiết thực-- trọng lượng không còn là vấn đề trong ứng dụng của chúng ta Động cơ đốt trong không phù hợp vì trọng lượng gây ảnh hưởng khi bạn phải di chuyển Nhưng nếu bạn cố gắng sản xuất năng lượng mặt trời ở vị trí tĩnh trọng lượng không ảnh hưởng nhiều Một điều khác chúng tôi phát hiện ra là hiệu suất không quan trọng lắm nếu nguồn năng lượng của anh là miễn phí Thông thường, hiệu suất là tối quan trọng vì giá nhiên liệu của động cơ trong suốt tuổi thọ máy ăn đứt giá động cơ nhưng nếu nguồn nhiên liệu của anh miễn phí thì vấn đề duy nhất là giá vốn trả trước của động cơ Anh không muốn tối ưu hóa hiệu suất mà anh muốn tối ưu hóa điện năng trên 1$ Sử dụng cải thiện mới đó với các tiêu chí mới chúng tôi nghĩ chúng tôi có thể nhìn lại động cơ Stirling và đưa các phép toán tổng hợp vào Về cơ bản, Robert Stirling không nhờ Gordon Moore trước ông để làm cho chúng ta sức mạnh xử lý 3 GHz Chúng tôi dùng phép toán phát sinh tương tự với cái chúng tôi đã dùng trước đó để làm thiết bị thu,nhưng không đạt kết quả như ý muốn để tối ưu hóa động cơ Stirling và làm các kích cỡ và kích thước thiết kế của nó lý tưởng nhất để thu được nhiều điện nhất trên 1$ bất kể trọng lượng , bất kể kích cỡ để chuyển hóa nhiều năng lượng mặt trời nhất, vì mặt trời là miễn phí Và đó là quy trình chúng tôi làm việc-- hãy để tôi cho các bạn xem phương thức hoạt động của động cơ Loại động cơ nhiệt đơn giản nhất mọi thời đại, hay động cơ khí nóng sẽ là cái này- gồm 1 cái hộp, 1 cái hộp thép với 1 xi-lanh đốt 1 ngọn lửa phía dưới, xi lanh đẩy lên bỏ ngọn lửa đi và đổ nước vào hoặc để nó nguội bớt, xi lanh đẩy xuống Đó là động cơ nhiệt Về cơ bản đó là động cơ nhiệt đơn giản nhất bạn có thể có Vấn đề là hiệu suất là 1% vì bạn đang làm nóng tất cả kim loại trong khoang sau đó làm nguội chúng dần dần Và bạn chỉ lấy được điện năng từ không khí nóng đồng thời nhưng bạn đang lãng phí năng lượng làm nóng và làm nguội kim loại có người đã có 1 ý tưởng rất thông minh là thay vì làm nóng toàn bộ xi lanh và là nguội toàn bộ xi lanh nếu bạn đặt 1 hòn đá bên trong nhỏ đủ để di chuyển không khí tới lui bạn di chuyển nó lên xuống bằng chút năng lượng nhưng bạn chỉ đẩy không khí xuống đầu nóng và lên đầu nguội xuống đầu nóng và lên đầu nguội.

Accepted Answer

So we tried to look at all the different heat engines that have been used in history to try and convert sunlight to electricity, or heat to electricity. And one of the great ones of all time, James Watt's steam engine of 1788 was a major, major breakthrough. James Watt didn't actually invent the steam engine, he just refined it. But, his refinements were incredible. He added new linear motion guides to the pistons, he added a condenser to cool the steam outside the cylinder, he made the engine double-acting so it had double the power. Those were major breakthroughs. I mean, all of the improvements he made -- and it's justifiable that our measure of energy, the watt, today is named after him. So we looked at this engine, and this had some potential. Steam engines are dangerous, and they had tremendous impact on the world, as you know -- industrial revolution and ships and locomotives. But they're usually good to be large, so they're not good for distributed power generation. But they're also very high pressure, so they're dangerous. Another type of engine is the hot air engine. And the hot air engine also was not invented by Robert Stirling, but Robert Stirling came along in 1816 and radically improved it. This engine, because it was so interesting -- it only worked on air, no steam -- has led to hundreds of creative designs over the years that use the Stirling engine principle. But after the Stirling engine, Otto came along, and also, he didn't invent the internal combustion engine, he just refined it. He showed it in Paris in 1867, and it was a major achievement because it brought the power density of the engine way up. You could now get a lot more power in a lot smaller space, and that allowed the engine to be used for mobile applications. So, once you have mobility, now you're making a lot of engines because you've got lots of units, as opposed to steam ships or big factories where you're not making as many units, so this was the engine that ended up benefiting from mass production where all the other engines didn't benefit. So, because it went into mass production, costs were reduced, 100 years of refinement, emissions were reduced, tremendous production value. There have been hundreds of millions of internal combustion engines built, compared to thousands of Stirling engines built. And not nearly as many small steam engines being built anymore, only large ones for big operations. So after looking at these three, and 47 others, we concluded that the Stirling engine would be the best one to use. I want to give you a brief explanation of how we looked at it and how it works. So we tried to look at the Stirling engine in a new way, because it was practical -- weight no longer mattered for our application The internal combustion engine took off because weight mattered because you were moving around. But if you're trying to generate solar energy in a static place the weight doesn't matter so much. The other thing we discovered is that efficiency doesn't matter so much if your energy source is free. Normally, efficiency is crucial because the fuel cost of your engine over its life dwarfs the cost of the engine. But if your fuel source is free, then the only thing that matters is the up-front capital cost of the engine. So you don't want to optimize for efficiency, you want to optimize for power per dollar. So using that new twist, with the new criteria, we thought we could re-look at the Stirling engine, and also bring genetic algorithms in. Basically, Robert Stirling didn't have Gordon Moore before him to get us three gigahertz of processor power. So we took the same genetic algorithm that we used earlier to make that concentrator, which didn't work out for us, to optimize the Stirling engine, and make its design sizes and all of its dimensions the exact optimum to get the most power per dollar, irrespective of weight, irrespective of size, to get the most conversion of solar energy, because the sun is free. And that's the process we took -- let me show you how the engine works. The simplest heat engine, or hot air engine, of all time would be this -- take a box, a steel canister, with a piston. Put a flame under it, the piston moves up. Take it off the flame and pour water on it, or let it cool down, the piston moves down. That's a heat engine. That's basically the most fundamental heat engine you could possibly have. The problem is the efficiency is one hundredth of one percent, because you're heating all the metal of the chamber and then cooling all the metal of the chamber each time. And you're only getting power from the air that's heating at the same time, but you're wasting all the energy heating the metal and cooling the metal. So someone came up with a very clever idea, to -- instead of heating the whole cylinder and cooling the whole cylinder, what about if you put a displacer inside -- a little thing that shuttles the air back and forth. You move that up and down with a little bit of energy but now you're only shifting the air down to the hot end and up to the cold end, down to the hot end and up to the cold end.

động Cơ Và Là Không Chúng Stirling Tôi