In diesem Artikel möchte ich Dir ein paar Informationen und Wissenwertes über den Stirlingmotor näherbringen. Der Stirlingmotor, der nach seinem Erfinder Robert Stirling benannt wurde, ist bereits 1816 zum Patent angemeldet worden. Grob zusammengefasst ist der Stirlingmotor ein Heißluftmotor, bei dem Wärme in Energie umgewandelt wird.
Wie funktioniert ein Stirlingmotor?
In einem Teil des Zylinders wird Luft erhitzt, im anderen abgekühlt. Eine Wärmequelle (z.B. ein Spiritusbrenner) erzeugt die heiße Luft in einem Zylinder. Dieses Arbeitsgas dehnt sich nun aus und strömt am Verdrängerkolben in den gekühlten Bereich des Zylinders. Hierbei wird der Arbeitskolben, der sich um 90° phasenverschoben bewegt, in die andere Richtung gedrückt. So dehnt sich das Arbeitsgas einmal durch Erhitzen aus und drückt den Arbeitskolben nach unten, worauf der Verdrängerkolben nach oben geht. Nun wird das Gas am Verdrängerkolben vorbei in den unteren Kühlbereich gedrückt. Hier verkleinert sich das Volumen wieder durch die Abkühlung und der Arbeitskolben hebt sich wieder. Da die beiden Kolben (Arbeitskolben und Verdrängerkolben) mit einem Schwungrad verbunden sind läuft der Motor kontinuierlich weiter, solange die Wärmeenergie vorhanden ist. Das Arbeitsprinzip ist ein Kreisprozess, bei dem das Arbeitsgas im Stirlingmotor bleibt. Die Energie ensteht, dass durch das abwechselnde Ausdehen und Komprimieren Kolben angetrieben werden. Damit kann man z.B. einen Drehstromgenerator antreiben.
Wenn Du Dich noch intensiver und wissenschaftlicher mit der Funktionsweise des Stirlingmotors beschäftigen willst, kann ich Dir diesen Beitrag sehr empfehlen.
Die Entwicklung Des Stirlingmotors
Ursprünglich wurde der Stirlingmotor als Alternative zur Dampfmaschine entwickelt. Er hatte gegenüber der Dampfmaschine etliche Vorteile. So war er wesentlich sicherer, da es keine explodierenden Kessel gibt. Er läuft sehr leise und ohne Unwucht. Außerdem ist der Brennstoffverbrauch wesentlich geringer.
Weite Verbreitung hat der Stirlingmotor Anfang des 20. Jahrhunderts in Handwerksbetrieben und auch in Privathaushalten gefunden. Hier diente er meist als Antrieb für kleinere Geräte, wie Ventilatoren, Wasserpumpen oder Nähmaschinen. Eine Weiterentwicklung ist dann durch die Firma Philips entstanden. Sie wollten für ihre Radios ein Antriebsaggregat für Gegenden ohne Stromversorgung. Entstanden ist der Philips-Stirlingmotor. Als dann beim Radio aber die energieintensiven Rören durch Transistoren ersetzt wurden und in anderen Maschinen und Geräten zunehmend Diesel- und Elektromotoren in Einsatz kamen, wurde es ruhig um den Stirlingmotor. Ab den 50er Jahren haben im wesentlichen Philips und General Motor (auch in Kooperation) die Weiterentwicklung fortgeführt. So wurden hauptsächlich Generatoren, Wärmepumpen und Kältemaschinen gebaut. Auch der Einsatz in Schiffen und sogar in Omnibussen und PKWs wurde zum Teil mit Erfolg realisiert. Auch im militärischen Bereich wird der Stirlingmotor verwendet: der transportable Generator ist ideal, weil er extrem leise ist und kaum sichtbare Schadstoff-Emissionen hat. Im Automobilbereich gab es leider zu viele Probleme, um damit in Serie zu gehen. Deshalb wurde dann in den 80er Jahren in dieser Richtung nicht mehr weiter geforscht.
Die Zukunft Des Stirlingmotors
Seit einigen Jahren werden Stirlingmotoren zunehmend in Blockheizkraftwerken eingesetzt. Zu einem BHKW gehört eine Wärmequelle (Gas, Heizöl, Solar oder Pellets) zum Antrieb des Stirlingmotors, einem Drehstromgenerator und einem Wärmetauscher. Hier wird mit Hilfe des Stirlingmotors der Generator angetrieben und so Strom erzeugt. Das Wasser wird dann durch den Wärmetauscher gepumpt und das so erzeugte Warmwasser wird zum Heizen genutzt.
Als Antrieb werden Stirlingmototren in U-Booten der schwedischen Marine eingesetzt.
Auch in der Raumfahrt werden von der NASA Generatoren weiter entwickelt und in der Medizintechnik gibt es zahlreiche Forschungsobjekte für verschiedenartige Pumpen.
Die Zukunft sehen viele den Stirlingmotor in Kombination mit Solarenergie. Hier gibt es zahlreiche Projekte, Entwicklungen und bahnbrechende Fortschritte.
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