Analysis of the performances of a dish-stirling system equipped with hot chamber

This paper analyses the performances of a Dish-Stirling concentrating solar system using a Stirling engine for the production of electrical and thermal energy. In particular, with focus on the receiver, its performance was evaluated considering two different plant solutions: "naked" receiver (without hot chamber) and receiver provided with hot chamber. The Dish-Stirling system under study includes a MICROGEN linear piston Stirling engine of 4 kW total rated power (3 kW thermal and 1 kW electric). The minimum engine starting temperature is 190 °C, while the maximum operating temperature is 565 °C. The analysis is developed through the setting up of a calculation model in MatLab, through which it is possible to predict the dynamic behaviour of the concentrator-receiver-Stirling engine system and quantify the energy productivity in various operating conditions. The simulations results show that the use of a hot chamber allows improvement of the system performance which, as regards the thermal power, is quantified in an increase of over 70%.

Nel presente lavoro sono analizzate le prestazioni di un sistema a concentrazione a disco che utilizza il motore Stirling per la produzione di energia elettrica e termica. In particolare, focalizzando l’attenzione sul ricevitore, sono state valutate le sue prestazioni considerando due diverse soluzioni impiantistiche: assorbitore “nudo” (senza camera calda) ed assorbitore provvisto di camera calda.Il motore impiegato nel sistema a concentrazione in studio è un motore Stirling a pistone lineare della MICROGEN di potenza nominale totale pari a 4 kW (3 kW termici ed 1 kW elettrico). La temperatura minima per l’accensione del motore è di 190 °C, mentre quella massima operativa è di 565 °C.L’analisi è sviluppata mediante l’implementazione di un modello di calcolo in ambiente MatLab, attraverso il quale è possibile prevedere il comportamento dinamico del sistema concentratore-ricevitore-motore Stirling, quantificandone la produttività energetica nelle diverse condizioni operative. I risultati derivanti dalle simulazioni mostrano che l’utilizzo della camera calda consente di migliorare le prestazioni del sistema che, per quanto riguarda la potenza termica, è quantizzabile in un incremento superiore al 70%.