Un motore a combustione esterna è un motore alternativo per il quale la combustione avviene all’esterno dei cilindri. Un primo esempio è il motore a vapore, che in genere bruciava carbone all’esterno del motore per trasformare l’acqua in vapore. Il motore Stirling è un motore a combustione esterna che utilizza un fluido di lavoro per spostare i pistoni nei cilindri. In un motore a combustione interna, d’altra parte, un combustibile viene bruciato all’interno dei cilindri del motore. Sebbene i motori a vapore siano stati ampiamente sostituiti, i motori Stirling hanno molte potenziali applicazioni.
Mentre i gas di combustione non entrano nei cilindri di un motore a combustione esterna, devono funzionare a contatto termico con il motore affinché funzioni. In un motore a vapore, il calore generato dalla combustione del carbone viene trasferito all’acqua attraverso le pareti di una caldaia. Questo calore trasforma l’acqua in vapore, che viene diretto nei cilindri del motore. Al momento opportuno, il vapore spinge su un pistone che gira un albero a gomiti. In questo modo, un motore a vapore trasforma l’energia chimica immagazzinata nel carbone in energia meccanica di un albero a gomiti rotante.
Il motore Stirling è simile al motore a vapore, tranne per il fatto che utilizza un gas contenuto in modo permanente anziché vapore monouso per spingere i pistoni. Funziona scambiando calore in diverse posizioni dei suoi cilindri. Il calore passa attraverso una parete del cilindro e riscalda il gas di lavoro, che tende a spingere il pistone per creare energia. Quando un pistone deve tornare nella posizione originale, uno scambiatore di calore consente al gas adiacente di raffreddarsi.
Il motore a combustione esterna ha avuto una varietà di applicazioni negli ultimi due secoli. L’energia a vapore era ampiamente utilizzata nelle fabbriche, nonché su navi e treni durante la Rivoluzione industriale, sostituendo in gran parte le ruote idrauliche e il muscolo animale come fonti di energia. Mentre i motori a vapore furono infine sorpassati dai motori a combustione interna, rimasero la principale fonte di energia nel 20 ° secolo.
Il motore Stirling è stato applicato in modo ancora più flessibile. Convertendo l’energia di rotazione in elettricità, può sfruttare una fonte di calore per la generazione combinata di calore ed energia. Può anche essere usato al contrario come pompa di calore, assorbendo energia elettrica e pompando via il calore.
Poiché il motore Stirling trasferisce solo calore, non importa, nei suoi cilindri, non richiede che la combustione sia la fonte di calore. Altre forme di calore non a combustione, come l’energia nucleare, potrebbero funzionare altrettanto bene con questo tipo di motore. In effetti, è stato suggerito che le future centrali nucleari potrebbero incorporare il motore a combustione esterna Stirling per semplificare la progettazione e aumentare l’efficienza.