Stirlingmotor

Geschichte des Stirlingmotors

Das Patent für den ersten Stirlingmotor wurde im Jahre 1816 von dem als Pastor tätigen Reverend Robert Stirling in Schottland angemeldet. Robert Stirling hat eine Vielzahl an Studienabschlüssen (Latein, Griechisch, Logik, Mathematik sowie Theologie und Rechtswissenschaften) und war neben seinem Pastor-Amt bis in das Jahr 1840 zusammen mit seinem Bruder James Stirling (Mechanikingenieur) als Erfinder tätig.

Die erste Version seines Stirlingmotors wurde im Jahre 1818 in einem Bergbau in Ayrshire (Schottland) als Wasserpumpe eingesetzt. Dort war sein Stirlingmotor für ganze 2 Jahre dauerhaft im Einsatz, bevor der heiße Teil am Zylinder des Motors durchbrannte.

Im Jahr 1843 liefert Robert Stirling den ersten Motor, der einen Regenerator mit Drahtgeflechten eingesetzt hat. Mit einer Schwellenleistung von rund 34 kW war dies ein für damalige Verhältnisse sehr leistungsstarker Motor.

Funktionsweise des Stirlingmotors

Bei einem Stirlingmotor werden die thermischen Eigenschaften meist von Gasen genutzt, indem man durch eine wechselnde Erwärmung und Abkühlung und die damit einhergehende Ausbreitung (Druck) nutzt, um einen Arbeitskolben als Antrieb zu nutzen - der sogenannte Stirlingprozess.

Das Besondere an dem Stirlingmotor ist die Möglichkeit, Brennstoffe jeder Art als Basis zu verwenden, da die Wärme außerhalb entsteht. Aus einer nicht gut nutzbaren Energieform – der thermischen Energie – kann mechanische Energie erzeugt werden, die gut nutzbar ist. Der Stirlingmotor kann dadurch auch etwa Luft als Arbeitsgas verwenden, indem Wärme in Bewegungsenergie umgewandelt wird.

Das Luft- oder Gasgemisch wird auch Arbeitsmedium genannt. Dieses ist hermetisch abgedichtet und pendelt zwischen 2 abgeschlossenen Räumen (Zylindern), die ebenfalls hermetisch abgedichtet sind. Dabei gibt es einen permanent heißen (dieser wird durch eine Wärmequelle ständig erhitzt) und einen permanent kalten Zylinder (hierbei wird eine Kältemaschine eingesetzt). Durch die wechselnde Kompression des Arbeitsgases und unter Zuhilfenahme der Kolben (Arbeitskolben und Verdrängerkolben) in Verbindung mit einem Schwungrad wird die Wärmeenergie in mechanische Energie umgewandelt.

Da durch weniger CO2 in die Luft gelangt als bei dem Verbrennungsmotor, gehört der Stirlingmotor zu den schadstoffärmeren Motoren.

Als Synonym für den Stirlingmotor kann der Motor auch als Heißgasmotor oder Wärmekraftmaschine bezeichnet werden. Grund dafür ist der geschlossene Kreisprozess, bei dem das Gas im Inneren des Motors bleibt.

Stirlingmotoren in BHKWs

Der Stirlingmotor findet bei den BHKW nur in einem Nano-BHKW seine Anwendung. Hier wird daneben auch ein Generator benötigt. Die größeren BHKWs verwenden hier stattdessen meist einen klassischen Verbrennungsmotor, da dieser vom Wirkungsgrad eine bessere Leistung erzielt.

Quelle:

https://de.wikipedia.org/wiki/Stirlingmotor