ایران به جمع ۳ سازنده نوعی موتور پیوست/ ساخت نیروگاه کوچک تولید برق فضاپیما

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، شهریار زارع، رتبه سوم پژوهش‌های بنیادی در گروه تخصصی مکانیک سی و هفتمین دوره جشنواره خوارزمی را کسب کرد.

 طرح وی با عنوان (نوسانگر ترمواکوستیک بر پایه سیکل استرلینگ) طرحی پژوهش بنیادی است که ایران را به سومین کشور دنیا تبدیل می‌کند.

زارع به‌واسطه این طرح توانسته موتور ترمواکوستیک بر پایه سیکل استرلینگ  یا همان ژانراتور تولیدکننده برق  و گرما مبتنی بر انرژی خورشیدی را بسازد.  این ژانوتور می‌تواند برق فضاپیما‌ها را تأمین کند.  

شهریار زارع دکترای مکانیک دانشگاه  تهران درباره طرح خود به خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا گفت: دو نوع موتور‌های استرلینگ داریم  که به آنها موتور‌های سینماتیکی و دینامیکی می‌گویند.

وی ادامه داد: سینماتیکی موتور‌هایی هستند که به سه بخش الفا، بتا و گاما تقسیم می‌شوند که موتور‌های استرلینگ قدیمی هستند  و قدمت ۱۵۰ ساله دارد.

زارع اضافه کرد: این دسته از موتور‌ها دارای میل‌لنگ، شاتون و  فلای‌ویل  بوده  و از نظر فرآیند ساخت و هزینه مانند بقیه موتور‌ها هستند؛ اما در موتور‌های دینامیکی میل لنگ، شاتون و پیشستون‌ها حذف شده و  باعث می‌شود تا هزینه ساخت، اصطکاک و فرآیند ساخت به شدت کاهش یابد در عوض بازده افزایش یابد.

وی با بیان اینکه از سوی دیگر  به تعمیر و نگهداری از موتور  تا سال‌ها نیازی نیست، افزود: در عین حال هم طول عمر موتور هم ارتقا می‌یابد.

این محقق که موتو را با راهنمایی استاد خود «توکل پور صالح» ساخته است افزود: راه‌اندازی موتور به دلیل متصل بودن میل لنگ، شاتون و فلایل‌وی به هم به راحتی به دست نمی‌آید؛ زیرا در موتور جدید استرلینگ دینامیکی، موتور به نوسانگر تبدیل می‌شود بنابراین راه اندازی آن بشدت سخت و چالش برانگیز است.

زارع  اظهار کرد: برای ساخت این نوع از موتور باید از علوم اکوستیک، مکانیک جامدات و کنترل برق بهره برد و به این علوم مسلط بود تا بتوان چنین نوع موتور یا همان ژنراتور را ساخت.

این محقق گفت: به عبارتی ساخت موتوری با علم بین رشته‌ای بسیار دشوار است، چون احتمال دارد این نوع موتور ساخته شود و در لحظه آخر کار نکند؛ بنابراین ریسک ساخت آن بسیار بالاست و خود ما بعد از ۸ بار ساخت به این موتور دست یافتیم از این رو ما اکنون به سومین کشوری که به این دانش دست یافته است، تبدیل شده‌ایم.  

به گفته این پژوهشگر، ساخت موتور ترم‌اکوستیک استرلینگ برای اولین بار در سازمان لاس الاموس زیرمجموعه ناسا در سال ۲۰۰۰ ساخته و در معتبرترین مجله‌های دنیا منتشر شد.  کشور چین دومین کشوری است که به این دانش دست یافته است.  

زارع درباره کاربرد‌های این نوع موتور گفت: هدف اول از ساخت این نوع موتور برای استفاده از تأمین سوخت فضاپیما‌ها با سوخت هسته‌ای است. فضاپیما‌ها به تولید برق و  ذخیره آن نیاز دارند.

وی افزود: این موتور می‌تواند جایگزین تأمین برق و گرما از صفحات خورشیدی شود. این نوع موتور منبع گرم را به وسیله یک دیش حرارتی  که به وسیله خورشید کانونی گرم می‌شود، گرما را به منبع اصلی موتور وصل می‌کند و آن موتور راه‌اندازی و برق تولید می‌کند.

به گفته برنده جایزه خوارزمی، این موتور می‌تواند با هر منبع گرمی کار کند که  در کمبود برق خیلی خوب و کاربردی است و می‌تواند برق را بدون نیاز به نیروگاه تأمین کند؛ از این رو به این موتور نیروگاه کوچک هم گفته می‌شود.

این محقق بیان کرد: صفحات خورشیدی به فضای زیادی نیاز دارد  و از سوی دیگر  این صفحات در بهترین حالت (نسل ۵) ۱۸ تا ۱۹ درصد است که بعد از ۵ سال هم به ۵ درصد تقلیل می‌یابد؛ اما این موتور ساخته شده به فضای بسیار کمی نیاز دارد و بازدهی آن در فضای آزمایشگاهی ۳۰ تا ۳۵ درصد است.

وی گفت: تأمین برق و گرمای آن نسبت به صفحات خورشیدی بسیار بالاست از سوی دیگر هزینه راه‌اندازی آن از صفحات خورشیدی بسیار پایین‌تر است. نیاز به تعمیر و نگهداری ندارد و تا چندین سال بازدهی دارد.  

زارع اظهار کرد: این موتور اگر با حمایت‌ها صنعتی شود می‌توانیم بگوییم اولین کشوری هستیم که این مدل را صنعتی سازی کرده است (البته اگر ناسا هم آن را صنعتی کرده باشد هنوز اطلاعاتی را در این باره منتشر نکرده است) به طوری که می‌توان با این ژنراتور یک مجتمع آپارتمان را با قرار دادن روی پشت بام و اضافه کردن یک دیش با استفاده از انرژی خورشیدی برق و گرما تولید کرد.

وی با بیان اینکه این نوع موتور کاربرد نظامی هم دارد، گفت: می‌توان در پدافند‌ها و سایت‌های موشکی از این موتور استفاده کرد.

زارع با بیان اینکه معمولا برق سایت‌ها با باتری تأمین شده که بعد از مدتی هم باتری آن خراب می‌شود و این قطعه هم بسیار گران است، گفت: از این رو هزینه این دسته از تجهیزات را بسیار بالا می‌برد، درصورتی که از این موتور جدید استفاده شود به‌راحتی می‌توان با هزینه کمتر نور خورشید را در سایت‌هایی که در نقاط دورافتاده است به برق تبدیل کرد.  

به گفته این محقق با صنعتی‌سازی این موتور می‌توان در نقاط دورافتاده هم برق و گرما تولید کرد. البته برای صنعتی شدن نیاز به ۷ مرحله است و اگر این اتفاق بیفتد و با سرمایه‌گذاری ریسک‌پذیر حمایت شویم  می‌توانیم صادرکننده این نوع موتور باشیم.  

این محقق عنوان کرد: ۷ مرحله باید فازبندی شود تا به مرحله صنعتی برسیم و اگر صنعتی شود و اولین کشور باشیم، امکان صادرات آن وجود دارد.

وی اضافه کرد: خیلی از کشور‌ها به برقی که از نور خورشید تهیه می‌شود، نیاز دارند از این رو این موتور قابلیت صادرات به دنیا را دارد.