Vem ai a revolução dos novos motores Stirling modificados, graças a poderosa proteção do Setor aerospacial/submarino

Elas não conseguem gerar mais do que isto diariamente por área E POR CURTO TEMPO DIÁRIO, vez que ainda elas não usam fluido térmico estocado e circulante para tanto, como nas demais usinas solares heliotérmicas gigantes com milhares de espelhos Fresnel foto-estacionários mais torres absorvedoras/concentradoras altíssimas e para gerar entre 50 MW e 1.300 MW/hora (novas em Dubai e no Japão; recente, já temos uma de pequeno porte mas bem barata no interior da Bahia) todas com uso de fluido térmico estocado e circulante (modernos sistemas TES), mas, obviamente muito mais caras, sendo aquele o dia solar real na maioria dos países (apenas 7 a 9 horas), isto é, muito baixo. À noite e em dias nublados ou com chuvas ou neblinas ou neves ou poeiras mais em áreas perto de muitas arvores ou com alta pressão ou com tempestades de areias do deserto ou com areia fria no subsolo ou com muitos ventos etc., a geração, real, cai e muito.  

Também, todas elas têm outros sérios problemas de localização estratégica, o que também ocorrem nas fazendas eólicas e que são as elevadas perdas e os elevados custos com transmissão final da energia gerada. Em geral, os melhores locais - com maiores produtividades, menores perdas térmicas e menores perdas elétricas entregues - para captação solar ou eólica ficam distante dos maiores pontos de consumo (de 100 a 500 km) e o Brasil - e a maioria dos países – não têm bons sistemas de transmissão adequada (nas voltagens exigidas conforme os preços de vendas necessários) e de distribuição final da energia barata gerada (algumas nem tão sustentáveis como se prega) o que, ao final, a encarece muito e tudo dificulta (muitos projetos vencem os leilões de compra, mesmo sem nenhuma condição de sua implantação nos locais e nos prazos previstos e ficam a espera das soluções governamentais milagrosas de recebimentos adequados nos linhões necessariamente próximos, mas ainda em projetos e, pior, sem recursos. Ao final, vira aquela conhecida novela: “eu fabrico e finjo que vendo, que entrego e que pagarei por tudo como combinado e você financia e garante que compra, mas depois finge que recebe e que paga”).

Em alguns locais especiais (em geral desertos sem tempestades de areia, como nos desertos dos EUA, Chile e Peru ou no norte, em locais menos chuvosos, mais nordeste do Brasil), muito protegidos e mais pertos da linha do equador, a captação direta mais indireta pode chegar à média anual de 14 horas/dia, sendo, entretanto, apenas 9 a 11 horas/dia com alta intensidade (média anual). 

E não há milagres, só restando também usar em pequenos e médios projetos caseiros e prediais (varejo somado e sem problemas de locais, de entregas e de perdas) os mesmos fluidos térmicos, futuramente provindos dos telhados e das paredes (para reaquecer continuadamente o cabeçote do futuro Stirling brasileiro), assim como da gaseificação segura e local de lixo, biomassas e outros detritos (como previsto no meu gaseificador Volcano II CFB Brazil).
 
Pior é que ainda haverá perdas de capturas fotônicas de até 60% no sistema Stirling heliotérmico  PTC ou ET, como nos discos descritos acima (“Dish Stirling”), ou seja, com efetividade real de 30% a 45% somente na captura térmica (ainda sem somar as perdas de geração), embora tais perdas apenas de captação térmica cheguem a 85% nos sistemas PV - fotovoltaicos “caseiros” à venda no Brasil (já considerados como ultrapassados por analistas econômicos e até por alguns cientistas). Mesmo os “moderníssimos” sistemas geradores PV “on-grid” e “grid-tie” têm altas perdas elétricas a serem somadas (perdas de geração, perdas de cabeamento e perdas nos inversores) e exigem caríssimas baterias e que têm que serem trocadas a cada 5 anos (esta é a garantia máxima dos fabricantes). Também, infelizmente, segundo outros estudos técnico-econômicos, todo o sistema acima só dura até 20 anos, devido aos elevados desgastes pela temperaturas e reações envolvidas. 

Não sou contra os sistema PV atuais, mas entendo que é preciso que eles evoluam rápido para sistemas bem mais eficazes, mais baratos, mais verdadeiros e bem mais limpos ambientalmente falando (sem usos de baterias caríssimas, pesadíssimas e com chumbo e de captadores com litio/cadmio, gases etc..).

Também, entendo, sinceramente, que os fabricantes de conjuntos PV (a maioria estrangeiros) deveriam aproveitar seus elevados recursos e seus bons esforços atuais – bastante empregadores - para construírem num bom projeto de Pesquisa Desenvolvimento (R&D) um Sistema popular, muito barato e de qualquer porte, mas capaz de unir, economicamente, VIA MODERNOS E EFICAZES FLUIDOS TÉRMICOS MAIS NOVOS MOTORES STIRLING (ou até pequenos e baratos conjuntos rankine, no inicio), os telhados e as paredes urbanas, periurbanas ou rurais (captura solar somente em calhas parabólicas PTC ou em tubos evacuados ET, sem baterias) mais os porões e os jardins  dos mesmos locais e até coletivos (lixos, biomassas, fezes, sobras de alimentos e dejetos a serem gaseificadas para produzir singas limpo e filtrado). 

Assim, os ganhos dos consumidores mais do varejo energético global (que eles tanto já bem exploram) mais os ganhos ambientais seriam imensos e rápidos. Penso num futuro em que até os veículos sejam auto-recarregaveis em suas garagens familiares ou coletivas com eletricidade própria ou dos vizinhos e idem com hidrogênio puro (produzido localmente pela energia elétrica própria) ou, melhor, com singas próprio, provindo de lixo, biomassas e detritos locais ou comunitários (este com até 55% de hidrogênio quando purificado, mas com média comum de 46%, sendo também liquidizável e engarrafável com no GLP). 

De nada adianta, o Setor PV atual pesquisar e investir pesadamente em novos materiais coletores (para reduzirem as perdas térmicas), se os grandes problemas de poucas captações horárias diárias mais os grandes problemas locais na captação e da difícil e caríssima estocagem, bem descritos acima, permanecem e até ampliam. 

O Mundo todo já procura avidamente por este sistema hibrido e barato, caseiros e coletivos de pequeno porte, mas capaz de produzir e de atender bem e no varejo (a somar-se em altos volumes e locais), desde uma residência isolada - com captura solar nos seus telhados ou paredes mais com o processamento de lixo, restos de alimentos e fezes, próprias, mais de gramados de jardins, de podas de arvores e/ou lixo dos vizinhos – mais de locais com bem mais pessoas como condomínios, prédios residenciais e de escritórios, shoppings, prisões, edifícios administrativos, hospitais, aeroportos, rodoviárias etc.. Todos estes sistemas já podem se somar, como dito (ATÉ INSISTO), em apenas dois subsistemas até baratos, mas já provados e comprovados: FLUIDO TÉRMICO CIRCULANTE E REAQUECÍVEL MAIS NOVOS MOTORES STIRLING MODIFICADOS COM CABEÇOTE AQUECIDO CONTINUADAMENTE POR FLUIDO TÉRMICO.

Futuramente, viriam as agroindústrias, fabricas de alimentos e outras indústrias rurais, da mesma forma, mas incluindo a gaseificação conjunta de fezes pastosas e altamente poluentes de animais mais de biomassas (cultivadas em terras degradadas a recuperar e a vender, ou não) e/ou de seus resíduos de processamentos mais de sobras de alimentos, resíduos de escritórios, de chão de fábrica, de telhados imensos e de paredes imensas. 

Além de gerar muita energia elétrica própria e da devolução de muita água (reutilizável) e de eliminar a emissões altamente poluentes de fezes animais e humanas para os rios e subsolos, tais sistemas avançados podem tornar as fabricas e instalações rurais autosuficientes em aquecimento e/ou resfriamento (estes via chiller de absorção indireta, aliás como já existem, via captura solar apenas parabólica PTC ou tubos evacuados ET, nas fabricas de medicamentos, vacinas, alimentos e outras rurais da Suíça, embora ainda sem gaseificação dos lixos, resíduos e fezes locais etc..; idem nos aeroportos suíços).

No Mundo, já temos muitas pequenas e médias empresas da área solar pesquisando intensamente, desenvolvendo e até já fabricando sistemas de captura solar heliotérmica para produção elétrica própria - sem estocagens em baterias - e/ou de aquecimento/resfriamento, a maioria utilizando fluidos térmicos circulantes e com alto rendimento em baratas calhas solares parabólicas PTC ou tubos evacuados ET, idem, e algumas ainda insistindo nos discos solares, mas caseiros, com poucas unidades e sem baterias (“Dish Stirling”), a saber:  GENES / Skargardarnasriksforbund; DIGESPO/FBK Group; LoCal Group / UC-EECS Department - Berkeley; APRISCUS; AustinSolar AC; GMZ Energy's; Edisun Heliostats; NEP Solar; Naked Energy; WMbuildings; Thermomax; Soleterno; Ablecompany e Gaia Solar.
 
Voltando ao Stirling e para concluir, em termos financeiros e mercadológicos, as pressões contra os novos motores ainda serão, obviamente, imensas e também partindo das empresas fabricantes de motores a ciclo Otto, ciclo Diesel, ciclo Brayton e também das turbinas rankine (a vapor ou ORC) mais das empresas fabricantes de derivados de petróleo. Elas fizeram muito isto no inicio do século e conseguiram derrubar os Stirling e já de interesse á época de empresas grandes como a Philips da Holanda. Contudo, agora, elas também se interessam e estão pesquisando e desenvolvendo rapidamente seus novos Stirling, como na Advanco; Boeing Company and Science Corporation/STM Corp; McDonnell Douglas Corporation; Cummins Engine Company; German company Schlaich; Bergermann/MERO; SOLO Kleinmotoren; WG Associates etc..

No momento, o Stirling modificado já é o melhor sistema para gerar aquecimento solar real, limpo e barato, em moradias individuais, condomínios e pequenos prédios. 

Já temos umas 40 empresas mundiais médias e grandes pesquisando, quase que sigilosamente, os novos Stirling, quase todas situadas perto de grandes instituições de engenharia avançada como Universidades de Berkeley, Stanford, Harvard, MIT, Purdue, Alabama e Ohio todas dos EUA mais Oxford e Cambridge da Inglaterra mais Politécnica de Zurich, São Petersburgo da Rússia, DTSEE da Romênia, UN Nicosia da Turquia, UN Cape Town e UM Stellenbosch da África do Sul, UN South Walles da Austrália, UN Católica do Chile. Modestamente, mantenho contatos científicos com pesquisadores - sempre educados, colaborativos e interessados - de algumas.

As empresas citadas (que nomeio em parte a seguir) estão pesquisando e desenvolvendo, rapidamente, sistemas geradores com base nos novos Stirling modificados (a maioria ainda via solar direta em poucas horas/dia ou por queima direta de biomassas ou resíduos dos  seus processamentos mais de alimentos ou via vapor em caldeiras ou circulação de água muito quente ou diretamente pelo aquecimento solar no cabeçote). No Brasil, só o lixo urbano e o lixo hospitalar não podem ser queimados para tanto, mas podem ser gaseificados e com o singas, já limpo e purificado, ser usado para tanto ou para reaquecer fluido térmico continuadamente (minhas propostas e pedidos de patentes).

Assim, além das empresas de grande porte descritas acima, também temos muitas outras pequenas e médias mundiais pesquisando muito, desenvolvendo e até já fabricando pequenos e médios motores Stirling para geração elétrica caseira, condominial ou predial, a maioria ainda movidos por energia solar concentrada, a saber: Stirling DK's (esta via queima de biomassa); RGP systems (médio e grande porte); Foster Miller; ADI-ADISOLAR thermal; Sunpulse 500; Segway; Infinia; KWK-Wandtherme Mit Microgen; Kontax Engineering Ltd; Great Ocean Energy (GOE) 25 KW; Bhkw-infothek; SOLO Kleinmotoren; SAIC - Company Background Stirling Advantage Inc; WG Associates; Rinnai; United Stirling; Unitedsun Systems; Stirling Tech (também com biomassa), AFP Sunpower e Redhawk Energy (via diversos gases recuperáveis).

Por outro lado, nossa meta é, futuramente, unir via geração somada de fluidos térmicos para gerar eletricidade nos novos Stirling de pequeno porte até 40 residências (demanda de 2 KWh a 40 KWh) a partir de duas fontes locais somadas, de qualquer porte, e de diversas fontes térmicas, desde que sustentáveis. Assim, o nosso futuro Sistema Stirling completo conseguirá unir, via fluidos térmicos circulantes por até 24 horas/dia no cabeçote do Motor, uma primeira fonte heliotérmica foto estácionária estocável – heliotérmica (HT ou TES), limpa, sustentável e com o fluido térmico capturado entre 200º e 350º C conforme o local e por até 9 horas/dia, tanto nos telhados e paredes das residências (via calha solar parabólica PTC ou por tubos a vácuo ET, ambos com fluido térmico circulante (em especial “molten salt”) com o mesmo fluido térmico produzido, agora, por 24 horas/dia e em até a 600º C, vindo da gaseificação (singas) continuada do lixo local, biomassas sustentáveis, fezes de animais, lodo de esgoto, tudo como previsto no meu gaseificador Volcano II CFB Brazil. 

O sistema heliotérmico com motor Stirling acima muito difere dos atuais sistemas geradores elétricos ou produtores de aquecimento/resfriamento do tipo fotovoltaico (PV) de qualquer porte, local e fabricante e em que as perdas de capturas fotônicas diárias chegam a 85% reais (e isto somente captando por até 9 horas/dia e melhor nos dias não nublados, sem poeiras, sem tempestades de areia, sem queda térmica forte da areia do subsolo à noite, sem chuvas/neblinas/neves/geadas, sem ventos frios, sem arvores próximas etc..). Também,  o sistema PV gerador elétrico (“grid tie”) requer baterias caríssimas para estocagens, cuja garantias pelos fabricantes só chegam a 5 anos. Também, outros estudos apontam que o sistema completo dura no máximo 20 anos (desgastes dos materiais). Não sou eu quem digo isto, mas, sim, os dados, diagnósticos e teses sobre eficiências reais, perdas efetivas e horas/dia de captação efetivados no exterior mais em diagnostico completo acerca de nov./2015 pelo Depto de Engenharia da UNIVATES-RS (Lajeado-RS) com centenas de dados reais capturados em campo e devidamente aferidos pelo INMETRO.
 
No Sistema Stirling completo, a parte da captura térmica solar intensa só ocorrerá também por até 9 horas, mas as perdas fotônicas conhecidas são de 50% a 60% (não pelos novos materiais, mas, devido aos concentradores/refletores muito eficientes utilizados). Contudo, a parte gaseificadora do novo sistema Stirling proposto se somará com o solar e compensará a baixa captação horária real –  igual na maioria dos países do Mundo - perfeitamente. Afinal, o Sistema ou gaseifica singas limpo para aquecimento interno do fluido térmico por até 24 horas e/ou usa o fluido térmico proveniente da serpentina mais da câmara interna, no caso do meu gaseificador Volcano II CFB Brazil. 

Assim, grandes volumes de fluido térmico para reaquecer continuadamente o cabeçote do motor Stirling (ou dos motores) serão oferecidos, em média ponderada por volume, a 450º C, sendo a maior parte a 600º C provinda por 24 horas/dia do gaseificador mais pequena parte entre 200º C e 300ºC proveniente por até 9 horas/dia do sistema solar PTC ou ET, todos no mesmo local.

Para gerar eletricidade caseira ou predial de pequeno porte (entre 1 KW e 25 KW), os novos motores Stirling com pistão livre e flexivel (“FPSE - Free Piston Stirling Engines”) são os mais recomendados.

Contudo, já existem motores Stirling Cinéticos (“Kinematic Stirling engines”) de grande porte - em testes secretos finais e até fabricações sobre encomendas (provavelmente para NASA, USAF, USNavy/submarinos mais para a Agencia Espacial Européia, Chinesa etc.) para gerar acima de 500 KW e alguns até para 2.500 KW (500 KW em cada um dos cinco cilindros independentes e com torque somados, como num virabrequim de motor Otto ou Diesel, mas sem explosão da mistura combustível-ar, mas, por expansão térmica continuada do ar ou dos gases).

Em 2015, já havia motores Stirling com mais de 50 mil horas de operação e, obviamente, sem nenhuma produção de poluentes (ou baixíssima e mais quando do uso do nitrogênio como gás expansor). O ciclo gerador mínimo economicamente aceito sem manutenção (operações em aeronaves, estações espaciais e submarinos) é de 5 mil horas, igual a 01 ano, o que muito beneficia todos seus usos e em quaisquer locais.

Uma nova empresa norte-americana do novo Setor Stirling (cidade de Athol; MA), desde 1998, desenvolve e testa novos motores Stirling e já com os seguintes sucessos: 

1) Longa vida (100 mil horas); 

2)  Alta eficiência térmica (38%); 

3) Baixo custo de manutenção (<Us $ 0,01 / KWh); 

4) Custo de capital já competitivo (< US $ 500 / KW), anda mais se considerando o baixo custo de manutenção, a longa durabilidade e os elevados ganhos ambientais e energéticos; 

5) Operação com exigência de baixa temperatura (525º C), perfeitamente alcançáveis e de forma continua pela fonte solar heliotérmica direta ou, principalmente, por muito fluido solar circulante, como previsto no meu gaseificador Volcano II CFB Brazil, isolado  e de médio a grande porte e por qualquer fonte, e para reaquecer muito fluido térmico OU no meu futuro sistema gerador hibrido solar (calhas parabólicas ou tubos evacuados dos telhados e paredes, também para reaquecer fluido térmico circulante) e a somar  com os do gaseificador Volcano II CFB em projetos geradores/aquecedores/resfriadores, urbanos ou rurais, de qualquer porte e por qualquer fonte ou qualidade de matéria-prima (PCI) como lixos urbanos ou rurais e/ou biomassas - cultivadas para tanto em áreas degradadas ou não - , fezes pastosas, sobras, detritos etc..; 

5) Alternativamente, cada piston Iivre produz  2.100 Btu/KWh (cerca de 123 KWth) de aquecimento utilizável; 

6) Motor Stirling de quatro cilindros coaxiais com 12 a 14 polegadas de diâmetro (50 KWe por cilindro), selado hermeticamente e que usa hidrogênio como fluido de trabalho.

Também, outra empresa dos EUA (cidade de New Salem; MA), também incentivada pela NASA e USAF como relatam, já opera e oferece novo Stirling com 5 cilindros movimentando e comprimindo os gases alternadamente (geração de até 500 KWh por êmbolo e totalizado até 2.500 KWh/motor,  ou seja, incríveis 2,5 MWh, segundo eles).

Por outro lado, as eficiências  térmicas e geradoras dos futuros Stirling tendem a ampliar muito com o uso de novos materiais (grafeno, estaneno, cloreto de rutênio, bioplásticos, bioresinas etc..) e, sobretudo, de controladores locais especiais como a tecnologia Micro-CCHP “Combined Heat and Power“ (nestas células, além de eletricidade podem-se produzir aquecimento ou resfriamento  e em qualquer local, inclusive no espaço).

COMO DESVANTAGENS neste inicio dos novos Stirling - pela atuação conjunta e enorme de três forças negativas recentes (que não existiam antes da 2ª guerra), temos: 

1)    Os ainda elevados custos e altamente variáveis: atualmente, o preço do motor Stirling fica entre US $ 500/KW a US $ 30.000/KW, mas com tendências de forte redução até uma boa paridade econômica apenas com as hidroelétricas, muito decorrentes também da forte pressão ambiental esperada mais da escassez crescente destas. Obviamente, o custos dos concorrentes reais dos Stirling multi fontes térmicas como da energia solar heliotérmica (já não se considera a fotovoltaica) mais da energia do vento são bem maiores por MWh gerado, do que pelos novos Stirling a ar gratuito e a gases recuperáveis, além do que nos novos Sistema Stirling não há dificuldades com locais adequados para instalações nem com perdas na transmissão nem com seus elevados custos;

2) O motor precisa de alguns minutos para aquecer antes de produzir energia e o motor não pode mudar sua energia rapidamente; 

3) A durabilidade de certas peças (correta vedação do eixo, anéis de pistão e vazamento dos rolamentos, minimização do estresse do material e corrosão na região de alta temperatura, bem como problemas com partículas abrasivas geradas nos anéis do pistão) ainda é um problema. 

Sobre os custos reais “versus” preços possíveis e honestos de venda (razão dos ainda elevados preços dos Stirling), sabemos que eles dependem bem menos dos custos reais e bem MAIS do nível de apetite imediato e futuro MAIS da velocidade prevista e mínima temporal para recuperação de capital pelos acionistas MAIS dos elevados custos ditos intelectuais/científicos, sendo, possivelmente, mais por fortes atuações de cartéis empresariais, inclusive sobre alguns softwares especiais, MAIS, principalmente, dos caríssimos e até desnecessários custos com marketing etc.. 

Há anos, nada se pode calcular de preços finais possíveis de novos e avançados maquinas/equipamentos, bens e mercadorias, a beneficiar, teoricamente, o ser humano, com base apenas nos pesos, volumes, participações % e nos preços reais das suas matérias-primas mais da mão-de-obra especializada (inclusive no R&D) mais dos seus componentes elétricos embarcados, impostos, transportes etc.. neles utilizados (que somariam 95% do peso ou do volume final de qualquer novo Stirling). 

Na verdade, foi-se o tempo em que as novas maravilhas técnicas eram pesquisadas e desenvolvidas, realmente, para melhorar e baratear a vida do ser humano. Em geral, os preços de vendas (muito maquiados para disfarçar ou burlar) da maior parte dos novos e avançados maquinas/equipamentos, bens e mercadorias correspondem entre 200% e 1.000% do seu custo total real (sempre pagos pelos consumidores, inclusive de todos os transportes e impostos). Na economia atual, os princípios afirmam que ninguém pode bancar custos ou assumir riscos. 

Depois dos bancos multi países e das multi carteiras, mais, principalmente, da bolsa NASDAQ (e de outras altamente concentradoras), tudo no Mundo virou especulação e para obtenção de grandes lucros e fortunas apenas para alguns espertos acionistas mais cartéis e outros setores que pouco ou nada trabalham/pesquisam/desenvolvem, realmente, pelo bem real da humanidade (sobretudo ambiental) e tudo com beneplácitos, visões míopes e até incentivos dos Governos e até dos poderes legislativos e judiciários da maioria dos países. Na pratica, as Bolsas, Seguradoras e Bancos estão dominando o ser humano e se apossando, aos poucos, de todos os bens terráqueos (não sei para que, mas, talvez apostando na escassez futura  que ampliaria muito as especulações e ganhos). Embora não possamos reagir, na prática, somos apenas empregados deles. Tenho uma visão bastante cooperativa e capitalista, mas a continuada e escancarada exploração humana e até seu escravagismo ambiental, seqüente e se agravando, já está passando dos limites do possível.

FIM