Motory, typicky motory s vnitřním spalováním, obvykle generují práci z velkého gradientu teplot. Jsou ale i jiné možnosti. Stirlingův motor, jehož princip byl vynalezen už v roce 1816, kdy se měl stát konkurencí parního stroje, je tepelný stroj s vnějším spalováním, který pracuje díky cyklickému stlačování a rozpínání pracovního plynu. Jeho ohromnou výhodou je, že pracuje i při poměrně malých rozdílech teplot, jako je například mezi šálkem horké kávy a okolím.
Inženýři University of California, Davis Tristan Deppe a Jeremy Munday vyvinuli přízračný Stirlingův motor, který generuje práci v noci díky gradientu mezi naším pozemským prostředím a vyzývavě nehybným chladem vesmíru, který ze všech stran obklopuje naši planetu.
Stirlingův motor je obvykle na jedné straně přímo napojený na zdroj tepla a na druhé straně zase na chladnější prostředí. Jak říká Munday, když takový stroj postavíte na stůl, nepracuje, protože kolem něj je stejná teplota. Jednou z možností, jak takový motor rozhýbat, je zahřát ho z jedné strany spalováním nějakého paliva.
Munday a Deppe zkusili opačný přístup a napojili „chladnou“ stranu Stirlingova motoru k něčemu doopravdy studenému, k umrtvujícímu chladu vesmíru. Jak poťouchle upozorňuje Munday, jejich motor není spojený s vesmírem fyzicky. To by byl docela oříšek. Motor spojili s vesmírem radiačně. Podle Mundaye je to jako když stojíte venku v křišťálově mrazivé noci. Úplně cítíte, jak vám noc vysává z hlavy teplo.
Vzali jednoduchý Stirlingův motor, vlastně jenom píst pohánějící setrvačník, a umístili ho na panel, který sehrál roli antény vyzařující teplo do vesmíru. Tenhle systém poté postavili v noci ven na zem. Zemský povrch se stal „teplou“ stranou motoru, anténa „chladnou.“
Noční experimenty, které trvaly rok, odhalily, že tohle zařízení vytěží nejméně 400 miliwattů mechanické energie na metr čtvereční. Badatelé zařízení připojili k ventilátoru a také ho propojili s elektromotorem, který pak fungoval jako generátor a vyráběl elektřinu.
Experimenty ukázaly, že je možné generovat užitečné množství energie z noční oblohy. Nejlépe to funguje v oblastech s nízkou vlhkostí vzduchu, kde je noční obloha obvykle jasná, jak uvedl Munday. Podobné zařízení by se dalo využít například k nočnímu větrání skleníků nebo obytných budov.
Video: Ambient Energy Harvesting: UC Davis Engine Uses Earth’s Warmth and Space’s Cold to Make Power
Literatura
Experimentální zařízení vyrábí elektřinu z bezcitného chladu vesmíru
Autor: Stanislav Mihulka (07.05.2019)
Jak rozsvítit světlo nezměrným chladem vesmíru?
Autor: Stanislav Mihulka (13.09.2019)
Realita poráží science-fiction: Nové zařízení generuje elektřinu ze stínů
Autor: Stanislav Mihulka (08.06.2020)
Diskuze:
Pokus o výcuc s přihlédnutím k diskusi
F M,2025-11-29 13:23:26
Jde o PR článek, dnes 99% všeho včetně TV. Další vylepšení již přidávat netřeba již jsou aplikována i ta nereálná. Je to čitelné.
Shrnuto: Kde nic není ani čert nebere.
Smysl to má asi jenom tak kam nestojí (nelze) za to tahat kabely a dávat tam elektromotorek a baterii. V reálu se nevyužívá rozdíl mezi vesmírem, ale oblohou a to je dost podstatný rozdíl, protože i ta noční má díky atmosféře slušné vyzařování, ale nakonec jde jen o ten ten teplotní gradient na koncích motoru.
1 hektar stropu s hloubkou v milimetrech, tedy čísly 10 metrů kubických materiálu na každý milimetr hloubky té horní desky (přepočteného na blok). Pochopitelně k tomu dolní deska mnohem masivnější, ale s nižší plochou, spousta kovu (desítky kubíků) na výměník se zemí jakožto izolací, potom sloupy se základy, nosné konstrukce zdola i zhora (další desítky kubíků kovů, ty vlastní motorky vynechám a na jednom konečku toho celého hřídel schopná v noci pohánět elektromoped, tedy 4kW mechanické energie.
No a jelikož ta by se mezitím ztratila při převádění, tak jediný způsob jak z toho něco získat (mimo ta drobná miliwattová zařízení) je to, aby nějaké menší jednotky (což pravda nevyžaduje tolik materiálu navíc) vyráběly tu elektrickou energii, z té spotřeby materiálu si už srandu dělat nebudu, to už si odhadnete sami pod desítky tun kovů, zpracovaného materiálu + navíc kabeláž a "elektrikařina" to nebude, každopádně to ani nenavrhují viz citace.
Jediný způsob jak podstatně zvýšit výkon na m2, tady násobky (nějaká produkce směrodatná pro energetiku) nepomohou budou potřeba řády, ten hektar je zastíněný/zastavený, je zahřát ten teplejší konec, zmenšit radiátor a nacpat víc kusů na 1m2. Ten chladnější se nijak výrazně víc (než násobně, chtěli by na to speciální materiál ve vakuu) pasivně chladit nedá, účinnost uvádějí 12% Carnotovy účinnosti, tam se nic podstatného nenažene. Cca dohromady tak opravdu hypoteticky o řád. Je to zhruba stejný důvod proč (pokud dobře uvažuji) nemají tepelné elektrárny (i JE) tisíce km2 tepelných výměníků a nevyužívají nakonec i toho zvýšení v noci.
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw6833 Překlad Google, počeštění mi nepřišlo nutné
"Pro zajištění značného vyzařování pro stranu obrácenou k obloze se používá infračervená emisní barva (obr. S1). Spodní deska je tepelně spojena se zemí pomocí hliníkového držáku, který je zalisován do půdy do hloubky 5 cm." Je tam hliníková vrstva, která znemožňuje tomu radiačnímu chlazení podkladu.
"I když se v důsledku ztrát ve stejnosměrném motoru přemění na elektrickou energii pouze několik procent mechanické energie, poznamenáváme, že přibližně polovina mechanické energie motoru je stále k dispozici" takže ne klasický generátor (no při 1-pár Hz a daném výkonu se není co divit).
"Dodatečná výroba elektrické energie by mohla být využita pro aplikace s nízkým příkonem, nabíjení baterií nebo jako kombinovaný motor baterie/startér pro nastartování motoru, pokud teplota klesne pod prahovou hodnotu potřebnou pro provoz (např. v důsledku dočasné oblačnosti)"
Na závěr tohoto článku, je potom vše potřebné k dobrému PR a šanci na pokračování práce (ale i zmínky o existenci v řetězci médií), což mě nevadí, ale ten zkreslený obraz majority ano. Ovšem jako vždy není řečeno, že toto již není obsahem výzkumu a jde jen o "pokec":
Ochlazování planety šířením těch radiátorů, zkrátka je potřeba zastavět celou planetu něčím ve výsledku s vyšším Albertem, třeba tímto. Ocitá se zde i ta "skutečná" produkce energie které si všimnete na elektroměru. Dodatečně nalezeno i ten princip chlazení vypustí tepelných elektráren, ale to není dostatečně in, přece jenom tepelné elektrárny (mrk mrk), tak místo toho navrhují využití nízkopotenciálního odpadního tepla z různých provozů k ohřevu toho teplého konce (no proč se to nedělá už dnes?). Do této části patří i většina těch potenciálních zlepšení (pokec), vakuové desky s hypotetickým materiálem, měděné výměníky do země, odpadní teplo. Pak inženýrské ohledně optimalizace motoru, ty mohou mít vliv i bez nějakého výrazného zvýšení náročnosti na suroviny (až na to helium a vodík jako médium), tak je dávám zvlášť i když z kW na zničeném hektaru MW neudělají.
Clickbait
Martin Novák2,2025-11-25 14:02:16
Já myslím že na stránce která si říká: "Objective source e-learning" by titulek měl znít:
"CLICKBAIT na Science Advances online!- Stirlingův motor naruby"
s vysvětlením že to není naruby, že to je normální hračka a že na pokusu o mozkový výplach a greenwashing se podílí UC Davis.
Záření chladu
Jitka Chmelová,2025-11-25 11:39:22
Tomu se blahé paměti vysmál už T. Pratchet, když definoval rychlost tmy. Jak už tu bylo napsáno, zdrojem je teplo planety, nikoli chlad. Ale jako zkouška racionality dobré, na FB by to získalo spoustu srdíček.
Libor Zak,2025-11-25 06:58:43
Experiment hezký, praktické využití nula. Cena zařízení by mnohonásobně překročila případný zisk energie. A pro noční větrání vlastně stačí otevřít okno a rozdíl teplot vše vykoná sám.
Re:
Vendelin Omacka,2025-11-28 19:24:13
Ja si naopak myslim, ze tato vec ma potencial, akurat ten experiment je taky, no. Nemastny neslany.
Vysvetlim: Nocturnal thermal radiation je fenomen, ktory sa relativne intenzivne studuje uz takych 30-40 rokov. Tam vyskumy dospeli do bodu, ze s relativne beznymi materialmi dokazu vytvorit "zariadenia", ktore sa v tropickej letnej noci podchladia pod bod mrazu.
To sa ale bavime o noci.
Medzitym sa ale rozbehol vyvoj materialov, ktore specificky vyuzivaju fyziku, ktora tento fenomen umoznuje. Cely tento mechanizmus stoji na tom, ze existuje spektrum vlnovych dlzok v oblasti dlhovlnneho IR ziarenia, kde je atmosfera takmer uplne transparentna.
Ak vytvorite material, ktory je v tomto spektre velmi emisivny, ale v inych vlnovych dlzkach je zasa reflektivny, material vyziari teplo prave vo frekvenciach, v ktorych sa nerozptyluje a teda pri priamom vyhlade na oblohu ho material vela neprijima. A podchladi sa pod teplotu okolia.
Fun fact: Taketo nieco dokaze obycajna barytova beloba.
Tieto specialne navrhnute materialy sa uz dokazu pasivne chladit pod teplotu okolia aj na priamom slnku. Studie to neuvadzaju, ale vzhladom k teplu ziskanemu z rozpaleneho okolia za slnecneho dna musia mat vyssi vykon aj v noci. A teda zrejme aj dosiahnut nizsej teploty.
Tych 400mW z m2 mi pride ako cislo, ktore ziskali bud obycajnym ciernym matnym telesom (sudiac podla fotky), alebo prinajlepsom niecim na urovni barytovej beloby.
Kedze Stirlingov motor je tepelny stroj, tepelny tok cez chladic je jeden z faktorov, ktory vykon Stirlinga vyznamne ovplyvnuje.
No a teraz, preco to je tak celkovo zaujimave. Stirlingove motory sa principialne riadia vypoctami pre ucinnost Carnotovho cyklu: 1 - Tc/Th. Dalej do vypoctu vstupia rozne straty, napr. straty do okolia, pumpovacie straty a straty pretokom z tepleho do studeneho konca.
Bezne sa uvazuje o Stirlingovych motoroch, ktore maju studeny koniec na teplote na alebo nad teplotou okolia, pretoze tie proste chladime do atmosfery.
Z tej rovnice ale vyplyva, ze ten isty rozdiel teplot medzi Tc a Th da podstatne mensiu ucinnost ak je Tc na teplote okolia alebo nad nou, nez ked je studeny koniec pod teplotou okolia.
Cize spojenim fotonickeho dizajnu chladicov Stirlingovych motorov, ktore tieto dokazu drzat pod teplotou okolia a zaroven dokazu vyziarit dost velky tepelny tok je mozne bez zvysovania gradientu teplot cez motor zabezpecit zvysenie ich ucinnosti.
jaký zdroj tepla?
Pavel Nedbal,2025-11-24 23:15:46
Pokud budete teplou stranu dávat na zemský povrch, musí tam být nějaký obsah tepla. V průměru je tepelný tok z nitra Země v desítkách mW/m2, takže tam musí být další zdroj - buď naakumulované teplo ze slunečního ohřevu, nebo zbytkové teplo nějakého zařízení. Nicméně, rovnice termodynamiky platí pro jakýkoliv tepelný stroj. Takže velký jásot se nekoná (a jsou taky někdy mraky). Věcička pro potěšení, žádný průlom.
Didaktická pomůcka
D@1imi1 Hrušk@,2025-11-24 22:30:29
Není to Stirlingův motor naruby, ale normální Stirlingův motor - pořád platí, že na jednu stranu je teplo přiváděno a z druhé je odváděno, jen jsou ty teploty trochu nižší než obvykle. Jako didaktická pomůcka či hračka je to paráda, vždycky se mi Stirlingovy mototory líbily. Pro praktické použití na Zemi to není - 0,4 W/m2 je plivnutí, navíc to bude fungovat jen při průzračné atmosféře.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
