Ein Stirlingmotor ist eine Art von Motor, ähnlich einer Dampfmaschine, der Wärmeenergie in nutzbare Leistung umwandelt. Er wird im Gegensatz zum Verbrennungsmotor als externer Verbrennungsmotor angesehen, da der eigentliche Energieumwandlungsprozess durch die Motorwand und nicht in ihr stattfindet. Es ist nach dem schottischen Erfinder Roger Stirling benannt, der die Idee erstmals 1816 entwickelte.
Stirling verfolgte seine Idee mit der Absicht, mit der aufkeimenden Dampfmaschinenindustrie zu konkurrieren. Obwohl sie in der grundlegenden Art und Weise, wie sie Wärmeenergie in Strom umwandeln, ähnlich sind, verwendet der Stirling-Motor eine bestimmte Menge an Flüssigkeit in einem permanenten gasförmigen Zustand und verwendet sie wieder. Dies unterscheidet sich von einer Dampfmaschine, die Flüssigkeit sowohl in gasförmiger als auch in flüssiger Form verwendet.
Damit ein Stirling-Motor funktioniert, sind mehrere grundlegende Komponenten erforderlich. Dazu gehören eine Wärmequelle, Wärmetauscher und schließlich eine Wärmesenke. Die Wärmequelle ist normalerweise eine Form der Verbrennung, und da dieser Prozess bei einer Stirling-Bauweise von der Umwandlung in Strom getrennt ist, können eine Vielzahl von Kraftstoffen verwendet werden, die zum Ausfall eines Verbrennungsmotors führen würden. Alternative Quellen, einschließlich Nuklear-, Solar- und Biokraftstoffe, können verwendet werden, um die Wärme zu erzeugen, die Stirling-Motoren zum Laufen bringt.
Wenn eine Wärmequelle vorhanden ist, kann ein Stirlingmotor so angeordnet werden, dass er Energie auf verschiedene Weise in Strom umwandelt. Diese Abweichungen konzentrieren sich hauptsächlich auf die Platzierung der Kolben und Zylinder. Jedes unterschiedliche Stirling-Design wird durch einen griechischen Buchstaben unterschieden und referenziert.
Zum Beispiel enthält ein Alpha-Design zwei Kolben in separaten Zylindern, die hin und her fahren, um Leistung zu erzeugen. Alternativ beherbergt ein Beta-Design zwei Kolben im selben Zylinder. Ein Kolben sorgt für die Kraftübertragung des Motors, während der andere nur darauf beschränkt ist, heißes Gas zum kälteren Ende des Zylinders zu leiten. Ein Gamma-Design ähnelt einem Beta-Design, ist jedoch in mechanischer Hinsicht einfacher, da der krafterzeugende Kolben in einem separaten Zylinder untergebracht ist als der Zykluskolben.
Trotz der Vorteile eines Stirling-Motors, die einen relativ hohen Wirkungsgrad für einen Verbrennungsmotor, einen geringen Geräuschpegel und eine breite Anwendbarkeit umfassen, war die Erfindung im 1800. Jahrhundert letztendlich nicht in der Lage, Dampfkessel als industrielle Stromquelle zu entthronen. Häufige Misserfolge früher Designs wirkten sich negativ auf die öffentliche Meinung aus und gaben dem Stirling-Design für den Rest des 19. Jahrhunderts den Ruf der Unzuverlässigkeit.
In der Mitte und in den letzten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts gab es ein erneutes Interesse am Stirling-Motorendesign. Letztlich wurde ein Durchbruch jedoch erneut vereitelt, da hohe Produktionskosten die Massenpopularität jedoch gering hielten. Mit der Wende zum 21. Jahrhundert und als Folge steigender Kraftstoffkosten hat der Einsatz der Stirling-Bauweise in Blockheizkraftwerken den Verbrennungsmotor wieder von den Toten erweckt.
Blockheizkraftwerke (BHKW) sind mechanische Geräte, die sowohl die Wärme- als auch die Stromversorgung für ein einzelnes Einfamilienhaus oder eine einzelne Geschäftsstelle bereitstellen sollen. Der Grundgedanke ist, dass die überschüssige oder Abwärme, die ein BHKW zur Stromerzeugung für das Gebäude erzeugt, auch zum Heizen verwendet werden kann. Dies stellt eine relativ effiziente und kostengünstige Möglichkeit dar, den unterschiedlichen Energiebedarf sowohl in städtischen als auch in ländlichen Gebieten zu decken und reduziert die Nachfrage nach großen, ressourcenintensiven Kraftwerken. Aufgrund seiner einzigartigen Vorteile ist der Stirlingmotor eine beliebte und immer häufigere Wahl als Stromquelle für BHKWs.