Egy érdekes találmányról van szó, mely lassan 200 éves lesz, és az újrafelfedezés korát éli. Nagy a valószínűsége, hogy ezzel a különleges motorral találkozunk majd, és különböző célokra fogjuk használni. Kezdjük a feltalálóval.
Robert Stirling 1790. október 25-én született Skóciában. A papi pályát választotta, és apjától örökölte a technika iránit érdeklődését. Abban az időben a gőzgépek korszakában a közösségében sok balesetre figyelt fel, melyet a gőzgépek robbanása okozott. A gőzgépek sokszor silány minőségűek voltak, és robbanásukkal sok halált és balesetet idéztek elő. Stirling atya otthon építette meg első gépét, melyet Economiser néven szabadalmaztatott 1816. szeptember 27-én. Az általa kifejlesztett levegőmotor alacsony nyomása miatt nem tudott olyan súlyos baleseteket okozni, mint a gőzgép. Az első működő gépét 1818-ban indították el, egy kőbányában vízszivattyút hajtott meg a motorja. A motor működésének pontos fizikáját 1850-ben magyarázta meg McQuorne Rankine professzor, akiről a Rankine-ciklust (Rankine-cycle) nevezték el. Robert Stirling 1878. június 6-án hunyt el Galstonban. A feljegyzései eltűntek, és csak két modellje maradt az utókorra. Egy megtekinthető a Skót Királyi Múzeumban.
Hozzávetőleg 100 évvel később nevezte el Rolf Meijer a zárt ciklusú külső égésű motorokat Stirling-motornak. A további fejlesztések során a napenergia és a Stirling-motor összeházasítása az amerikai feltaláló, John Ericsson nevéhez fűződik.
A robbanómotorok rohamos elterjedése a gőzgéppel együtt a helyigényes Strirling-motorokat is a háttérbe szorította, és csak napjainkban kezd ismét teret hódítani ez a technológia, egyrészt a jól alkalmazható anyagoknak köszönhetően, másrészt pedig mert a megújuló energiákkal jól összeköthető. Speciális helyeken is láthatjuk felbukkanni az elfelejtett technológiát, mint például tengeralattjárók, illetve speciális űrjárművek motorjaként.
A mai Stirling-motorok hatékonyságukban lassan felülmúlják a dízel- és benzinmotorokat teljesítmény-súly arányukban. Csendes üzemelésük és környezetbarát működésük egyre szélesebb teret szorít nekik mindennapjainkban. A robbanómotorok a belső elégésű motorok kategóriájába tartoznak. Ezzel szemben a Stirling-motor külső elégésű. Nincs belső robbanás, és csupán hőmérsékletkülönbségre van szüksége a folyamatos működéshez. A meleg fázishoz bármilyen hő felhasználható, akár a nap energiája is, de gáz, fa és egyéb tüzelőanyag is megfelel a működéséhez.
A Stirling-motornak három ismertebb változata van.
Az alfa Stirling-változat két külön dugattyúval rendelkezik, egyik a meleg hőcserélőben, a másik a hideg hőcserélőben. Ennek a típusnak az egységnyi térfogatra eső teljesítménye nagy, de nehézségek merülnek fel a tömítéssel, mivel az egyik dugattyú állandóan magas hőmérsékleten üzemel.
A béta Stirling-motornak egyetlen hengerben egy teljesítmény-dugattyúja és ezt körülvevő második dugattyúja van, mely az első dugattyúval egy tengely mentén mozog.
A második dugattyú hézaggal illeszkedik a hengerbe, nem szolgáltat hasznos munkát, csupán arra szolgál, hogy a gázt a forró kamrából a hideg kamrába tolja. Amikor eléri a hideg hengervéget, a lendítőkerék átsegíti a holtponton és megkezdi a hideg gáz átnyomását és komprimálását a meleg hengerbe. Ez a konstrukció elkerüli az alfa változatnál felmerülő problémákat.
A gamma Stirling-motor egyszerűen egy olyan béta változat, ahol a munkadugattyú és a második dugattyú két különálló hengerben mozog, de mindkét forgattyú ugyanahhoz a forgattyús tengelyhez csatlakozik. A gáz a két henger között szabadon áramolhat. Ez a megoldás kisebb kompresszióviszonyt tesz lehetővé, de az előbbieknél egyszerűbb a szerkezete, és gyakran használják többhengeres kiviteleknél.
További kutatások eredményeként az alapmodelleken belül számos változata létezik. A Stirling-motor hatékonyan alkalmazható elektromos áram előállítására tanyavilágban, nyaralókban. Ma már erre a célra Magyarországon is gyártanak 500–1000 W-os teljesítményű Stirling-motorokat. A jövőben várható további hatékony változatainak megjelenése.
A mezőgazdaság által előállítható energiaforrások tartogatnak még meglepetéseket. Napjainkban is hallani újabb növényekről, melyek felhasználhatók a biodízel vagy bioetanol előállítására. Egy ilyen újabban hasznosításra kerülő növény a purgódió.
Egy éve jelent meg egy rövid hír, mely így szólt: „A Virgin Atlantic légitársaságnak a repülőgépe vasárnap Londontól Amszterdamig repült úgy, hogy egyik motorját a kozmetikai iparban közkedvelt, kókuszolajból és a Brazíliában őshonos babassu pálma termésének az olajából készült környezetbarát üzemanyag hajtotta. Sir Richard Branson a Virgin légitársaság elnöke történelminek nevezte a pillanatot, amely bebizonyította, hogy igenis lehet környezetbarát anyagokból használható üzemanyagot előállítani. Olyan üzemanyagokat kell találnunk, amelyek gépeinket üzemeltethetik az elkövetkezendő időkben. Ilyen, könnyen előállítható, új-generációs olaj például a jathropa növény és az alga.”
Mi is a Jathropa Curcas vagy magyarul purgódió, és mire lehet felhasználni?
A purgódió egy bokros, szárazságtűrő növény, amely a szubtrópusokon őshonos. Olajos terméséből hasonló környezetbarát üzemanyag készíthető, mint a kókusz-babassu pálmából nyert elegy. A purgódió a sivatagos környezeteket jól tűri, és olyan helyen is termeszthető lenne, ahol más növények nem maradnak meg. Nem kellene alapvető élelmiszerek előállítására használt termőföldeket feláldozni. Termése mogyoró nagyságú, csaknem fekete magvai 75-80 százaléknyi olajat tartalmaznak. Erősen mérgező; de méregtartalma védi a rágcsálóktól, rovarkártevőktől és a legelő emlősállatoktól is. A több napon át éheztetett tehenek és kecskék is nagy ívben elkerülik. Hosszú távon a purgódió termesztése ismét termékennyé teheti a kilúgozott, tápanyag nélküli földeket.
Gudzsarát államban német szakértők segítségével és közreműködésével egy biodízelüzem prototípusa épül fel, amelyben a purgódió magvait dolgozzák fel teherautók, traktorok motorja által hasznosítható bioüzemanyaggá. India nyugati régiójában a mezőgazdaság meglehetősen mostoha ágazatnak számít. A helyi parasztok elsősorban állattenyészésből tudnak úgy-ahogy megélni, mivel a föld annyira szegény tápanyagban, hogy szinte semmi nem terem meg rajta. Ez azonban hamarosan megváltozhat.
A kísérleti laboratóriumba szállított purgódiómagvakat gépi úton kisajtolják. Az eredmény olajpogácsa és nyersolaj. Utóbbit észterezik, némi vegyi beavatkozással módosítják a kémiai szerkezetét. A tisztított végtermék aranysárga színű, átlátszó, csaknem szagtalan olaj. A projektet támogató DaimlerChrysler konszern németországi laborjaiban végzett vizsgálat megmutatta, hogy a purgódiómagvakból nyert olaj csaknem minden tekintetben felülmúlja a hagyományos dízelolajat. Lényegesen alacsonyabb a kéntartalma, ami az elégéskor keletkező kén-dioxid kibocsátása miatt fontos szempont. Teljesen szagmentesen ég el, és korom is alig keletkezik égetésekor. A sajtoláskor visszamaradó olajpogácsa műtrágyaként használható. Az észterezési eljárás melléktermékeként glicerin keletkezik, amely szappan és különböző kozmetikumok készítésére alkalmas. A növény szárából és leveleiből kivonható mérgező anyagok pedig természetes alapú rovarirtó szerként, valamint gyógyászati célokra használhatók fel, állítják a német szakemberek.
A purgódió tehát ideális eszköznek tűnik ahhoz, hogy benépesítse India mintegy 33 millió hektárnyi rossz minőségű földjét, amely nem alkalmas étkezési célú haszonnövények termesztésére. Egy kisebb üzem esetében, amely évi 600 tonna magot dolgozna fel, egy liter gudzsaráti biodízel előállítása mintegy 45 centbe kerülne. Ez nagyjából megfelel a kőolajból előállított gázolaj önköltségének, de a mérleg nyelve mégis a purgódió felé billen. Az indiai biodízel számos más előnye mellett ott lehet előállítani, ahol a növényt termesztik, a falvakban, mégpedig igen egyszerű eljárással. A purgódió széles körű termesztése biztos megélhetési forrást nyújthatna több millió embernek, enyhítve az India számos vidékén ma is fennálló nyomort.
A DaimlerChrysler konszern indiai képviselete három éven át egymillió euróval támogatja a projektet. Két darab Mercedes limuzin már 6-6 ezer kilométert furikázott India szerte, önjáró reklámot csapva a purgódióból nyert biodízelnek.
Az EU 2020-ig a hagyományos üzemanyagok 10 százalékát már az újfajta üzemanyagra szeretné lecserélni. Az olajcégek szerint a tervek kivitelezhetőek, ha a termőföldtöbbletet kombinálják az úgynevezett másodikgenerációs bioüzemanyaggal, amelyet a hulladékból baktériumok termelnek az emésztésükkel.
Purgódió termés
