이 새로운 유형의 발전기는 거의 모든 연료로 작동할 수 있습니다.

Jul 04, 2023

Mainspring의 선형 발전기는 탄소 제로 전력망으로의 전환을 가속화할 수 있습니다.

기술자들은 선형 발전기 코어의 프레임에서 작업합니다.

2030년 1월, 전기 자동차가 차고에서 충전되는 동안 전기 열 펌프가 집을 따뜻하게 하고 있습니다. 모든 전력은 지붕의 태양광 패널과 지역 전력회사의 풍력 및 태양열 발전기로 구동됩니다. 귀하의 유틸리티가 지난 여름 햇빛으로 생산된 암모니아를 활용하고 있기 때문에 2주 동안 비가 왔다는 것은 중요하지 않습니다. 선형 발전기에서 암모니아를 소비하고 있습니다.

선형 발전기는 바이오가스, 암모니아 및 수소를 포함하여 다양한 유형의 친환경(필요한 경우 친환경적이지 않은) 연료 간에 빠르게 전환할 수 있습니다. 이는 탈탄소화된 전력 시스템을 날씨와 연료 공급의 변화에 ​​대해 가용성, 신뢰성 및 탄력성을 갖도록 만들 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 그리고 그것은 환상이 아닙니다. 상업적으로 개발, 테스트 및 배포되었습니다.

제가 속해 있는 Mainspring Energy의 공동 창업자들은 이 기술을 개발하는 데 14년을 보냈고, 2020년에 우리는 이 기술을 상업적으로 출시하기 시작했습니다. 현재 수십 곳의 현장에 설치되어 있으며 각각 230~460kW를 생산합니다. 우리는 내년 내에 더 많은 위치에서 선형 발전기가 가동될 것으로 기대합니다.

선형 발전기의 이야기는 약 20년 전 스탠포드 대학의 첨단 에너지 시스템 연구소에서 기계 공학 교수인 크리스토퍼 에드워즈(Christopher Edwards)가 우리 중 일부에게 박사 학위를 물었을 때 시작되었습니다. 학생들에게 "화학 결합 에너지를 유용한 일로 변환하는 가장 효율적이고 실용적인 방법은 무엇입니까?"라는 간단한 질문을 던집니다.

우리는 연료전지가 매우 효율적일 수 있다는 점을 고려하는 것부터 시작했습니다. 그러나 연료 전지는 에너지를 방출하는 화학 반응을 유발하기 위해 촉매를 사용하며, 촉매는 일반적으로 비용이 많이 들고 시간이 지남에 따라 성능이 저하되며 급격한 부하 변화에 제대로 반응하지 않습니다. 그래서 우리는 대안을 찾기 시작했습니다.

우리는 단순히 공기와 연료의 혼합물을 압축함으로써 에너지 방출을 촉발할 수 있다는 것을 알고 있었습니다. 작동 방식은 다음과 같습니다.

메인스프링 발전기의 핵심인 효율적이고 깨끗하며 불이 없는 반응은 여기에 표시된 것처럼 무탄소 암모니아를 포함한 거의 모든 연료와 함께 작동합니다. 암모니아는 공기 중의 산소와 반응하여 질소 가스와 물을 생성하고 그 결과 힘이 상자 벽을 밀어냅니다. 주인

먼저, 연료와 공기는 끝이 움직일 수 있는 폐쇄된 챔버로 들어갑니다. 다음으로, 끝벽이 서로를 향해 이동하여 연료와 공기의 혼합물을 압축합니다. 이런 일이 발생하면 혼합물 내의 분자는 점점 더 빠르게 충돌하여 마침내 분해되어 다른 분자로 재형성되어 화학 결합에 저장된 에너지를 방출합니다. 그 에너지는 새로운 분자가 그 자체뿐만 아니라 챔버의 벽과도 더 빠르고 더 자주 충돌하게 하여 챔버의 압력을 높입니다. 이 모든 일은 스파크나 다른 점화원 없이 발생합니다.

압력은 사이클 시작 시 벽을 안쪽으로 밀어내는 데 필요한 것보다 더 많은 힘으로 벽을 바깥쪽으로 밀어냅니다. 이러한 벽이 초기 위치에 도달하고 챔버 내부의 압력이 초기 상태로 되돌아가면 새로운 연료와 공기가 유입되어 이전 사이클에서 생성된 분자를 챔버 밖으로 밀어내고 프로세스가 처음부터 다시 시작됩니다. 그것이 이론이다. 이를 테스트하기 위해 2008년에 우리는 시작 값의 100배 부피를 압축한 다음 다시 팽창할 수 있는 장치를 구축했습니다. 우리는 한쪽 끝에 닫힌 벽이 있고 움직이는 벽으로 금속 슬러그가 있는 길이 2미터, 직경 50밀리미터의 금속 튜브를 사용했습니다. 이 배열은 엔진의 실린더 내부에서 가스를 압축하는 피스톤처럼 작동합니다. 하지만 유사점은 여기서 끝납니다. 우리 장치의 "피스톤"은 크랭크샤프트나 그 어떤 것에도 부착되지 않았습니다. 이러한 종류의 반응에 대한 이러한 유형의 엔진 아키텍처의 한계와 새로운 유형의 기계로 이를 어떻게 해결했는지 잠시 논의하겠습니다. 하지만 시작하기 좋은 곳이었습니다.