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解決済みの質問

熱音響エンジンの実用化

熱音響エンジンはいつごろ実用化されますか。産業用には早いと思いますが、ここでは特に家庭用の見通しを教えてください。いつごろ実用化されると思いますか?

家庭での発電への応用は?
エコウィルと比べるなら熱効率高いし可動部ないし安く済みそうでポテンシャル高いように思いますが。

家庭での冷暖房への応用は?
圧縮機が不要になる分だけ得ですが、熱源が灯油やガスになるため寒冷地向きという気はしますが。暖房には熱源の排熱も使えるので発電所で排熱を捨てている電力より得です。各家庭で冷房に使うとヒートアイランドが促進される気もしますが、それを言うならエネファームも同じ事かと。

太陽熱パネルとの組み合わせでの応用は?
レンズで熱を集めるだけなので太陽光パネルよりも安価に済みそうです。それこそスターリングエンジンと同じような原理なので熱効率もかなり高いとおもわれます。

エコウィルと比べれば可動部がないことや熱効率がいいし、エネファームと比べれば圧倒的に安く作れるし、太陽熱をレンズで集めてハイブリッドにすればエネファーム+ソーラーパネルのW発電よりもよほど安く作れるように思いますが、どうでしょうか?
そういう意味ではエコウィルやエネファームは熱音響エンジンを脅威に感じていないのでしょうか?

投稿日時 - 2016-01-09 18:45:42

QNo.9108678

暇なときに回答ください

質問者が選んだベストアンサー

>効率ですが300度で18%を実現しているので

 お礼欄に貼られているURLのページを拝見しましたが、それは同じ原理を逆に使った熱音響冷凍機を動かす際に必要となる音源として、熱音響エンジンで発生させた音を使用した場合の話で、発電効率の話ではない様です。
 主要な発電方式として既に、普及している蒸気タービンを使用した発電方式は、例えば原子力発電所の例では、温度が284℃という熱音響エンジンよりも低温の熱源で30%前後のエネルギー効率を実現していますし、

>1000度程度まで上げられれば

という事でしたら、既存の発電システムとして普及しているガスタービンと蒸気タービンの複合発電を使えば40%~50%まで熱効率が向上する事が期待出来ます。
 それに、エコウィルのエネルギー効率も発電効率だけでも22.5%、給湯用に回収する排熱のエネルギーも合わせれば85.5%もあるそうです。
 従って、やはり熱音響エンジンは、既存のシステムと比べてエネルギー効率が悪いという事になります。

【参考URL】
 原子力発電 - Wikipedia > 2.5.1 蒸気
  https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E5%8A%9B%E7%99%BA%E9%9B%BB#.E8.92.B8.E6.B0.97

 日本ガス協会 > ガスを利用される方へ > 快適ガスライフ! > エコウィル
  http://www.gas.or.jp/ecowill/

投稿日時 - 2016-01-10 01:05:09

お礼

ご回答ありがとうございます。熱から音に変換する効率が入っていなかったとは気づきませんでした。
原発って安全のためでしょうが284度って結構低い温度で回していたのですね。勉強になりました。

投稿日時 - 2016-01-10 23:43:08

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回答(2)

ANo.1

 熱音響エンジンは細い流路を使用しているためエネルギーの損失が大きいですし、音波の山と谷の圧力差で力を得ているため、駆動力とストロークも非常に小さくなりますので、発電などに利用しても得られる電力が少なくなります。
 そのため熱音響エンジン単体では、エコウィルの様なコジェネレーションシステムどころか、排熱を利用しないで捨ててしまう旧式の発電機や太陽光発電と比べても熱効率はかなり見劣りするものになると思われます。
 もし実用化される可能性があるとすれば、発電機や太陽光発電と組み合わせて、発電機や太陽光発電パネルが使わずに捨てていた排熱のエネルギーの一部を電力等に変換する事で、発電機や太陽光発電のエネルギー効率を向上させる事に使う場合くらいではないかと思います。
 その場合も、熱音響エンジンは排熱のエネルギーの一部しか利用する事が出来ませんから、排熱のエネルギーの大半を回収出来ているエコウィルの様なコジェネレーションシステムと比べて、エネルギー効率は低くなると思われます。
 但し、エコウィルやエネファームは排熱が持っているエネルギーを温水の熱エネルギーの形でしか回収できないのに対し、熱音響エンジンの方は排熱が持っているエネルギーを一部には過ぎないとは言え利用価値の高い電力の形で回収できることがメリットです。
 尤も、温度が低い排熱のエネルギーを電力に変換するのであれば、低温で気化する液体を作動流体として使用したバイナリー発電の方が、余程高い効率で排熱を電力に変換する事が出来ますから、熱音響エンジンのメリットは構造が簡単で安価であるという事しかありません。
 しかも熱音響エンジンはその原理上、必ず大きな騒音を発生させますから、人が住んでいる所の近くで使う事は難しくなります。
 従って、衛星軌道上の太陽光発電システムなどといった、非常に特殊な状況の下で排熱の一部を回収するといった使い方くらいしか用途は無いのではないかと思います。

投稿日時 - 2016-01-09 22:20:25

お礼

ご回答ありがとうございます。

効率ですが300度で18%を実現しているので自動車用のエンジンなどのように1000度程度まで上げられれば相当な熱効率になると思われますが、いかがでしょうか?
http://car.watch.impress.co.jp/docs/news/20120528_536075.html

騒音は共鳴する周波数が決まっているのだから対策は容易であると思われますし、そもそもカルノーサイクルに近い熱効率で動作するのであれば騒音へ変換されるエネルギーは意外に大きくないのではないかと思われますが。

あと宇宙では振動が収まりにくいので逆に難しいし、そもそも太陽があたる面とその裏側では数百度の温度差があるのでその温度差を利用した発電がすでにおこなわれていると聞いたことがあります。

投稿日時 - 2016-01-09 22:35:03

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