Što je Stirlingov motor?

Stirlingov motor je tip motora, sličan parnom stroju, koji pretvara toplinsku energiju u iskoristivu snagu. Smatra se motorom s vanjskim izgaranjem, za razliku od unutarnjih izgaranja, jer se stvarni proces pretvorbe energije odvija kroz zid motora, a ne unutar njega. Ime je dobio po škotskom izumitelju Rogeru Stirlingu, koji je prvi razvio ideju 1816.

Stirling je slijedio svoju ideju s namjerom da se natječe s rastućom industrijom parnih strojeva. Iako su slični u osnovnim načinima pretvaranja toplinske energije u snagu, Stirlingov motor koristi i ponovno koristi zadanu količinu tekućine u trajnom plinovitom stanju. Ovo se razlikuje od parnog stroja koji koristi tekućinu u plinovitom i tekućem obliku.

Za rad Stirlingovog motora potrebno je nekoliko temeljnih komponenti. To uključuje izvor topline, izmjenjivače topline i, u konačnici, hladnjak. Izvor topline je obično oblik izgaranja, a budući da je – u Stirlingovom dizajnu – ovaj proces odvojen od pretvorbe u snagu, može se koristiti širok raspon goriva koja bi uzrokovala kvar motora s unutarnjim izgaranjem. Alternativni izvori, uključujući nuklearna, solarna i biogoriva, mogu se koristiti za stvaranje topline zbog koje Stirlingovi motori rade.

S izvorom topline na mjestu, Stirlingov motor može se urediti da pretvara energiju u snagu na nekoliko različitih načina. Te se odstupanja uglavnom odnose na smještaj klipova i cilindara. Svaki drugačiji dizajn Stirlinga razlikuje se i upućuje grčkim slovom.

Na primjer, Alpha dizajn uključuje dva klipa u odvojenim cilindrima koji se pokreću naprijed-natrag kako bi generirali snagu. Alternativno, Beta dizajn sadrži dva klipa u istom cilindru. Jedan klip osigurava snagu motora, dok je drugi ograničen samo na dovođenje vrućeg plina do hladnijeg kraja cilindra. Gamma dizajn sličan je Beta dizajnu, ali jednostavniji u mehaničkom smislu, s klipom za proizvodnju energije smještenim u zasebnom cilindru od klipa za bicikliranje.

Unatoč prednostima Stirlingovog motora, koje uključuju relativno visoku učinkovitost za motor s unutarnjim izgaranjem, nisku buku i široku primjenjivost, izum u konačnici nije bio u stanju svrgnuti s trona parne kotlove kao industrijski izvor energije u 1800-ima. Česti neuspjesi ranih dizajna negativno su utjecali na javno mnijenje i dali su Stirlingovu dizajnu reputaciju nepouzdanosti do kraja 19. stoljeća.

Sredinom i kasnijim desetljećima 20. stoljeća ponovno se pojavio interes za dizajn Stirlingovog motora. U konačnici, proboj je opet osujećen jer su visoki troškovi proizvodnje smanjili masovnu popularnost. S prijelazom u 21. stoljeće, a kao rezultat rastućih troškova goriva, korištenje Stirlingovog dizajna u kombiniranim toplinskim i energetskim jedinicama ponovno je vratilo motor s vanjskim izgaranjem iz mrtvih.

Kombinirane toplinske i energetske jedinice (CHP) su mehanički uređaji koji su namijenjeni za opskrbu toplinom i električnom energijom za individualni obiteljski stan ili poslovni ured. Osnovna ideja je da se višak ili otpadna toplina koju proizvede CHP za proizvodnju električne energije za zgradu može iskoristiti i za njezino grijanje. To predstavlja relativno učinkovit i jeftin način za zadovoljavanje različitih energetskih potreba i urbanih i ruralnih područja, te smanjuje potražnju za velikim elektranama koje zahtijevaju velike resurse. S obzirom na svoje jedinstvene prednosti, Stirlingov motor je popularan i sve češći izbor kao izvor energije za CHP.