Was ist ein Stirling-Motor

Der Stirlingmotor wurde 1816 von Robert Stirling entwickelt und erhielt daher auch seinen Namen. Die Wärmekraftmaschine funktioniert durch die äußere Erhitzung bzw. gleichzeitige Abkühlung eines Arbeitsgases in einem Volumen. Der Stirlingmotor kann bereits mit geringen Temperaturunterschieden betrieben werden. Er fällt besonders positiv in Betracht auf geringe Vibration beziehungsweise Geräuschentwicklung, der geringen Emissionswerte und der hohen Effizienz auf.

Wird der Stirlingmotor verwendet, führt das zur Reduzierung von Abgasen. Die Wärmeenergie der Stirlingmotoren wird in mechanische Energie umgewandelt. Die Funktionsweise erfolgt über die Lufterhitzung im oberen Teil des Zylinders, wodurch Druck erzeugt wird, der den Kolben des Motors nach unten drückt. Die Verdrängungskolben steigen empor, gleichzeitig strömt Luft durch die Kupferwolle, wodurch Wärmeenergie an den unteren Teil des Zylinders weitergereicht wird. Das Ergebnis ist die Abkühlung der Luft. Nun tritt die Kompressionsphase ein. Hier bewegt sich der Arbeitskolben in den oberen Bereich und komprimiert die Luft. Es entsteht Wärme, die an den Kühlmantel im unteren Teil des Zylinders abgegeben wird. Der Verdrängungskolben befördert die komprimierte Luft nach oben, wo sie erhitzt wird und die Wärme der Kupferwolle aufnimmt und sich der Arbeitsgang wiederholt. Die geräuscharme Arbeitsweise des Stirlingmotors, der ein Blockheizkraftwerk betreibt, tritt besonders positiv in Erscheinung. Der Wirkungsrad der Blockheizkraftwerke beträgt 90 Prozent und ermöglicht eine Kosteneinsparung, da kaum Schmieröl benötigt wird. Der Stirlingmotor kann nur funktionieren, wenn der Temperaturunterschied zwischen der kalten und warmen Seite groß genug ist. Anders als bei Dampfmaschinen und anderen Verbrennungsmotoren, bleibt das Gas beim Stirlingmotor innerhalb des Motors. Ein Austausch findet nicht statt. Die externe Wärmequelle erzeugt kein Abgas und reduziert Emissionen auf ein Minimum. Die gesamte Wärme des Stirlingmotors wird mit der Wärmeleitung durch die Zylinderwand zu- oder abgeführt. Im Gegensatz zum Diesel- oder Ottomotor ist der Stirlingmotor nicht an spezielle Energieträger gebunden. Das Arbeitsgas verbleibt stets im geschlossenen System, daher entstehen so gut wie keine Geräusche. Ein weiterer Vorteil zu anderen Motoren ist der hohe Wirkungsgrad und die Schwingungsarmut. Wird der Stirlingmotor mit einer hohen Leistung betrieben, drückt der Verdrängerkolben das Arbeitsgas in dünne Rohre. Daher arbeiten Stirlingmotoren mit hoher Leistung immer mit einem hoch angesiedelten, mittleren Druck. Der Wärmeaustausch gelingt dann besonders gut, wenn ein Regenerator als Zwischenspeicher der Wärmeenergie dient. Dann verbleibt die Wärme im Inneren des Motors und verkleinert so die Kühl- und Heizflächen. Wo der Regenerator posititioniert wird, hängt von seinem Bautyp ab. Die zwischengespeicherte Wärme kann die Wärmezufuhr vervierfachen.

Die Nutzung des Stirlingmotors hat viele Vorteile gegenüber konventionellen Heizungen. Da er mit einer dauerhaften Wärmezufuhr betrieben wird, entfällt der Betriebslärm. Systeme mit Brennwerttechnik arbeiten geräuschvoller. Da der Stirlingmotor für eine kontinuierliche Verbrennung sorgt, arbeitet er schadstoffarm oder kann mit einer emissionsfreien Quelle betrieben werden (Sonne, heißes Wasser oder Dampf). Für den Betrieb des Stirlingmotors werden keine Ventile, Zündanlagen, Ventilantriebe oder Kraftstoffeinspritzungen benötigt. Es entsteht keine innere Verbrennung, wobei die Verbrennung nahezu schadstofffrei ist. Es gibt keine Gasdruckspitzen, der Lauf ist vibrationsfrei und lautlos. Das Drehmoment ist bereits am Anfang von der Drehzahl nahezu unabhängig. Der Motor ist elastisch und hat hohe Wirkungsgrade, die die von Gasmotoren deutlich übertreffen.