Funktionsweise von Stirling Motoren

Stirlingmotor

Sie gelten als Motoren der Zukunft: Stirling Motoren sind logisch arbeitende, wärmegetriebene Allrounder. Sie arbeiten sehr zuverlässig, wartungsarm und finden in einer Vielzahl von Bereichen Verwendung.

Der schottische Geistliche Robert Stirling meldete im Jahr 1816 das Patent für eine Heißluftmaschine an, die er in der Folgezeit Stirling Motor nannte und bis 1818 noch weiter ausbaute. Der Stirlingmotor erlebte seinen ersten Boom im 19. Jahrhundert, wo er beispielsweise als Antrieb für Wasserpumpen und Ventilatoren genutzt wurde. In den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde der Motor von Philips revolutioniert. Diese Entwicklung wurde durch den Zweiten Weltkrieg aufgehalten.

Die Arbeitsweise des Stirling Motors

Der Heißgasmotor besitzt zwei Arbeitszylinder, einen heißen und einen kalten. Der größte Teil des Gases, Helium, Luft oder Wasserstoff, befindet sich in dem heißen Zylinder. Durch die Hitze dehnt sich das Gas aus und drückt einen Arbeitskolben an den äußersten Rand des Zylinders. Nun drückt der Kolben im heißen Zylinder den größten Teil des Gases in den kalten Zylinder, in dem das Gas abkühlt und der Druck abnimmt. Nun befindet sich das meiste Gas im kalten Zylinder. Angetrieben von der Fliehkraft komprimiert der kalte Kolben nun auch noch das restliche Gas. So erreicht das Gas seine kleinste Ausdehnung und wird von den heißen Zylinderwänden erneut erhitzt. Es treibt somit den Kolben wieder an. Der Vorgang läuft kontinuierlich.

Die Merkmale des Stirling Motors

Die Hitzeerzeugung ist variabel, beispielsweise über Erdwärme oder Solarenergie. Man benötigt auch keine wertvollen fossilen Brennstoffe. Beim Stirling Motor fehlen jegliche Explosionsgeräusche, er arbeitet sehr leise. Der Verbrauch von Schmieröl ist äußerst gering. Stirling Motoren haben ein hohes Eigengewicht, weil sie mit hohem Druck arbeiten und große Wärmeüberträger benötigen. Da es sehr viele verschiedene Bauformen gibt, ist der Anwendungsbereich eines Stirling Motors sehr flexibel. Sie erzeugen hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen. Dies bedeutet: Bei sehr wenig Umdrehungen erzeugen sie viel Kraft.

Einsatzgebiete

Einsatzgebiete für Stirling Motoren sind beispielsweise:

Ersatz für herkömmliche Brenner einer Zentralheizung, welcher zugleich Strom erzeugt
Umwandlung von solarer in mechanische Energie
Einsatz als Bootsantrieb, in Wärmebildkameras, als Kühler oder Wärmepumpe.
Dabei wird der Stirling Motor mechanisch angetrieben und transportiert die Wärme vom kalten in den heißen Bereich.

Diese Motoren gelten als Motoren der Zukunft. In der modernen Medizintechnik arbeiten Stirling Motoren als Pumpen für eine Hydraulikflüssigkeit. Diese wiederum treibt die Blutpumpen von Herzunterstützungssystemen an. Den Motor zeichnet aus, dass er nicht wartungsintensiv und im Vergleich zum Dieselmotor sehr ausfallsicher ist. Weiter Einsatzgebiete sind zukünftig auch die Luft- und Raumfahrt.