Un motore Stirling è un tipo di motore, simile a un motore a vapore, che converte l’energia termica in potenza utilizzabile. È considerato un motore a combustione esterna, al contrario della combustione interna, perché l’effettivo processo di conversione dell’energia avviene attraverso la parete del motore e non al suo interno. Prende il nome dall’inventore scozzese Roger Stirling, che per primo sviluppò l’idea nel 1816.
Stirling ha perseguito la sua idea con l’intenzione di competere con la fiorente industria dei motori a vapore. Sebbene simili nei modi di base convertono l’energia termica in energia, il motore Stirling utilizza e riutilizza una determinata quantità di fluido in uno stato gassoso permanente. Questo è diverso da un motore a vapore, che utilizza fluidi sia in forma gassosa che liquida.
Per il funzionamento di un motore Stirling sono necessari diversi componenti fondamentali. Questi includono una fonte di calore, scambiatori di calore e, in definitiva, un dissipatore di calore. La fonte di calore è normalmente una forma di combustione e poiché, in un progetto Stirling, questo processo è sequestrato dalla conversione in potenza, è possibile utilizzare una vasta gamma di combustibili che causerebbe il guasto di un motore a combustione interna. Fonti alternative, tra cui quelle nucleari, solari e biocarburanti, possono essere utilizzate per generare il calore che fa funzionare i motori Stirling.
Con una fonte di calore in atto, un motore Stirling può essere organizzato per convertire l’energia in energia in diversi modi. Queste variazioni si concentrano principalmente sul posizionamento dei pistoni e dei cilindri. Ogni diverso design di Stirling è distinto e referenziato da una lettera greca.
Ad esempio, un design Alpha incorpora due pistoni in cilindri separati che guidano avanti e indietro per generare energia. In alternativa, un design Beta ospita due pistoni nello stesso cilindro. Un pistone provvede alla produzione di potenza del motore, mentre l’altro è limitato al solo ciclo di gas caldo all’estremità più fredda del cilindro. Un design Gamma è simile a un design Beta, ma più semplice in termini meccanici, con il pistone generatore di energia alloggiato in un cilindro separato rispetto al pistone ciclismo.
Nonostante i vantaggi di un motore Stirling, che includono un’efficienza relativamente elevata per un motore a combustione, bassa rumorosità e ampia applicabilità, alla fine l’invenzione non è stata in grado di detronizzare le caldaie a vapore come fonte di energia industriale nel 1800. I frequenti fallimenti dei primi progetti influirono negativamente sull’opinione pubblica e conferirono al design Stirling una reputazione di inaffidabilità per il resto del XIX secolo.
Durante la metà e gli ultimi decenni del 20 ° secolo, vi fu un rinnovato interesse per il design del motore Stirling. Alla fine, una svolta è stata nuovamente vanificata dal fatto che gli alti costi di produzione hanno tenuto bassa la popolarità di massa, tuttavia. Con la fine del 21 ° secolo e come conseguenza dell’aumento dei costi del carburante, l’uso del design Stirling in unità combinate di calore e potenza ha nuovamente riportato in vita il motore a combustione esterna.
Le unità combinate di calore ed energia (CHP) sono dispositivi meccanici destinati a fornire sia il calore che l’alimentazione elettrica per una singola abitazione familiare o un singolo ufficio aziendale. L’idea di base è che il calore in eccesso o residuo prodotto da un CHP per la generazione di elettricità per l’edificio possa essere utilizzato anche per riscaldarlo. Ciò costituisce un modo relativamente efficiente ed economico per soddisfare le varie esigenze energetiche delle aree urbane e rurali e riduce la domanda di grandi centrali elettriche ad alta intensità di risorse. Dati i suoi vantaggi unici, il motore Stirling è una scelta popolare e sempre più comune come fonte di energia per i CHP.