Il motore Stirling.

Funzionamento.

Il motore ad aria calda di Stirling o più semplicemente motore Stirling è un motore nventato dal reverendo Robert Stirling nel 1816. Il motore Stirling appartiene alla categoria dei motori "a combustione esterna" per distingurlo da quelli quindi da quelli "a combustione interna" come i cicli Otto e Diesel.

Il funzionamento del motore è descritto dal ciclo Stirling. Il ciclo è reversibile, può essere cioè utilizzato sia come generatore, in cui applicando calore ed una sorgente fredda si può ottenere energia meccanica, sia come pompa di calore o frigorifero, in cui applicando energia meccanica si possano ottenere effetti di riscaldamento o di raffreddamento. Il Ciclo Stirling è un ciclo chiuso, cioè il fluido che realizza il ciclo è contenuto permanentemente nell'apparato che realizza il ciclo, e non è scambiato con l'esterno. Il ciclo è costituito da quattro fasi:

-compressione

- erogazione di calore al fluido

- espansione del fluido

- rimozione del calore dal fluido.

Diagramma p-V di un ciclo Stirling.

Motore Stirling. In alto a destra, in rosso la parte riscaldata, in basso a sinistra la parte in blu, alettata - refrigerata.

Nota storica .

All'inizio del 1800, in Inghilterra i motori ad aria calda erano in competizioni con il motore a vapore per fornire energia meccanica ai macchinari industriali della prima rivoluzione industriale. Benché i motori a vapore avessero caratteristiche superiori di quelli ad aria, in quel periodo il motore ad aria presentava il vantaggio di essere meno pericoloso, dato che le prime realizzazioni di motori a vapore, a causa dell'utilizzo dei materiali tecnologicamente scadenti allora disponibili, era soggetto a devastanti esplosioni delle caldaie. Questo fatto consentì quindi, in una prima fase, al successo del motore Stirling nelle applicazioni di dimensioni commerciali. Tuttavia, il perfezionamento dei motori a vapore e la disponibilità di materiali via via più affidabili resero lo Stirling poco conveniente e, in conseguenza, il suo uso fu abbandonato.

Prospettive attuali.

Il motore Stirling, per il suo ingombro e la sua inerzia all'avvio ed alla variazione di regime, non è adatto ad usi diversi dalla erogazione continua di energia e calore. Non è quindi adatto per l'autotrazione. Essendo molto voluminoso e pesante, il motore Stirling è adatto alla generazione in postazione fissa per potenze dai 5 ai 100 kW elettrici, come ad esempio nell'utenza domestica o di piccole comunità (da una famiglia ad un piccolo condominio). La convenienza del motore Stirling è soprattutto legata alla possibilità di utilizzare in loco, oltre che l'energia elettrica generata, il calore "di scarto" prodotto - in valore di circa il triplo o il quadruplo del valore della potenza elettrica - ad uso riscaldamento. Trova inoltra situazione favorevole nella possibilità di utilizzare combustibili o sorgenti di calore a disposizione localmente ed altrimenti non utilizzabili quali legna, carbone, biogas e energia solare.

Alcuni links a produttori attuali di motori Stirling:

http://www.dekaresearch.com/stirling.shtml

https://www.kickstarter.com/projects/672465444/low-cost-sterling-engine

http://volodesigns-sterlingproject.blogspot.it/

http://www.qnergy.com/solar-stirling-engine