Figura 1: Um gerador de gás a lenha com recuperação de energia térmica (através de um motor Stirling ) pode permitir o aproveitamento de até 70% da energia térmica da queima da madeira. Um sistema como este funciona usando 2 geradores de eletricidade separados (1 no motor IC a gasolina, outro no motor Stirling)A eficiência de um sistema de conversão de combustível pode ser melhorada combinando 2 ou mais motores (isto é conhecido como "sistema de ciclo combinado"). Isso funciona porque a energia térmica residual de um motor é usada como “combustível” para o outro. O segundo motor em vigor, portanto, coleta energia do primeiro motor. Difere, portanto, da Cogeração e Trigeração, uma vez que estes últimos tipos simplesmente espalham a energia residual nas divisões (aquecimento ambiente) e não utilizam o calor para alimentar um motor extra (ou seja, para fornecer trabalho mecânico ou electricidade).
Este artigo enfoca quais combinações de ciclo combinado podem ser usadas e compara as combinações de motores entre si. Observe que as combinações motor elétrico-motor térmico não foram incluídas porque não coletam energia residual uma da outra. Em vez disso, esta combinação de motores é apenas mais eficiente porque em certas áreas (ou seja, áreas/cidades lotadas) a eficiência total do motor térmico não pode ser alcançada. Isso, devido às muitas paradas, partidas, diminuições na velocidade do motor, aumentos na velocidade do motor, ... Os motores elétricos geralmente são muito melhores nesta tarefa, tornando útil o uso deste motor nestes ambientes e aumentando a eficiência do sistema como um todo.
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Combinando motores a vapor de pistão
O motor composto , embora considerado um motor único, também pode ser visto como um conjunto de motores a vapor de pistão. Isso porque utiliza vários pistões, um após o outro. A energia do vapor não utilizada no vapor proveniente de um pistão é reutilizada no próximo pistão. O sistema, entretanto, geralmente não é mais eficiente do que 15% (mesma eficiência de uma máquina a vapor de pistão único), pois através do dimensionamento cuidadoso da quantidade de água, tamanho do tanque do aquecedor, ... não deve existir energia térmica residual excedente que possa ser usado pelos pistões subsequentes.
Combinando motor IC e motor a vapor
Um motor de combustão interna (IC) (gasolina ou diesel) pode ser combinado com uma máquina a vapor para que a energia térmica residual do motor IC possa ser usada pela máquina a vapor. A eficiência disso é de 30% (motor IC a gasolina) ou 35% -50% (motor Diesel IC) + 15% (motor a vapor) = 45% a 65%. Alguns sistemas comerciais já foram fabricados. [1]
Combinando motor IC e Stirling
Um motor de combustão interna (gasolina ou diesel) pode ser combinado com um motor Stirling para que a energia térmica residual do motor IC possa ser usada pelo motor striling (ver Fig. 1). A eficiência disso é de 30% ou 35% -50% (respectivamente gasolina, motor Diesel IC) + 40% (motor Stirling) = 70% ou 75% -90%
Combinar um motor de combustão interna (IC) com um motor Stirling é útil para motores IC já adquiridos, tanto para uso estacionário quanto para uso em veículos. A compra de novos motores IC para configurar tal sistema só é útil se o conjunto do motor for usado para aplicações estacionárias. Isto, uma vez que os motores IC (Diesel)/(Alpha-)Stirling têm uma vida útil mais longa/menos avarias do que os motores a gasolina e Beta-Stirling. No entanto, é melhor que os veículos utilizem um único motor - pois é mais leve e ocupa menos espaço - (ou seja, motor Stirling) ou - se for necessária uma eficiência comparável - uma combinação de um motor IC leve e motor Stirling (ou seja, motor Quasiturbine e Beta-Stirling ).
Notas
Observe que é necessário fazer uma diferenciação entre os motores Diesel. Em geral, podemos distinguir 2 tipos principais: o motor Diesel 4 tempos e o motor Diesel 2 tempos. Ambos necessitam de injecção indirecta, uma vez que a injecção directa/unidade-directa não permite a utilização de combustíveis de baixa qualidade (ou seja, óleos vegetais de baixa qualidade, ...). O motor Diesel de 4 tempos equipado com injecção indirecta apenas atinge uma eficiência de 35%, enquanto o motor Diesel 2 tempos (do tipo cruzeta uniflow pode atingir 50% de eficiência e funcionar com qualquer tipo de combustível líquido. [2] Observe que o motor Diesel 2 tempos só é útil para aplicações estacionárias, como são muito pesados. Têm sido utilizados em navios, pois nestes veículos o peso extra do motor não importa tanto quanto nos veículos terrestres, pois os veículos na água já experimentam uma redução de peso . não é usado para isso porque o peso ainda desempenha um papel (embora menor).
Observe também que as altas eficiências só podem ser alcançadas quando atingem a relação velocidade/carga ideal, consulte Veículos elétricos e híbridos elétricos
