Motore Stirling

Non conoscete il motore stirling? Allora vediamo insieme cos’è, cosa fa e come fa a far funzionare un motore grazie al calore prodotto. Tutto sul motore stirling

Che cos’è il motore Stirling

È una macchina termica a combustione esterna. Il motore sfrutta la differenza di temperatura di due sorgenti per poter generare lavoro meccanico.

Come funziona

Il motore non presenta valvole o condotti di aspirazione e scarico, sfrutta il calore di due sorgenti (una calda e una fredda) per far espandere e contrarre un fluido di lavoro (aria, elio o idrogeno). L’intero processo e gestito da due pistoni opportunamente sfasati (90°-120°). Queste caratteristiche consentono di realizzare un meccanismo molto silenzioso (non a caso oggi i motori Stirling sono utilizzati come propulsori per i sommergibili), molto affidabile e che richiede poca manutenzione (le parti in movimento sono poche in paragone ai motori a combustione interna).

Il ciclo termodinamico
Il ciclo termodinamico di riferimento è composta da:
1. compressione isoterma a temperatura costante;
2. acquisto di calore a volume costante;
3. un’espansione isoterma;
4. una cessione di calore a volume costante;

Rendimenti

Il rendimento delle macchine termiche è legato alla differenza di temperatura esistente tra la sorgente fredda e la sorgente calda. Il motore Stirling può arrivare anche a rendimenti del 65%, ma con uno sbalzo termico durante il ciclo di circa 700°C. Questo implica una progettazione molto attenta (si lavora con elevate pressioni ed elevate temperature) e dei materiali di elevata resistenza che spesso comportano molto alti.

Pro e contro

I principali pregi del motore Stirling riguardano: la bassa rumorosità, la scarsa manutenzione dell’impianto, la reversibilità del ciclo (come una pompa di calore), la possibilità di utilizzare le più svariate fonti di calore (metano, olio, legna, gasolio, sole……).
I principali difetti sono costituiti: un ingombro maggiore rispetto ai tradizionali motori dovuti alla presenza degli scambiatori, scarsa elasticità di lavoro, materiali raffinati se si vogliono ottenere elevati rendimenti, costi elevati dovuti alla mancanza di produzione in scala.

Applicazioni

Le caratteristiche tecniche del motore Stirling vengono esaltate in particolari applicazioni. Ad esempio:

la bassa rumorosità, la pulizia della combustione unitamente alla scarsa manutenzione di cui necessita, lo promuovono come una importante soluzione per la cogenerazione nel settore terziario e residenziale;
la sua versatilità nei confronti della fonte di energia primaria, dona al motore Stirling un ruolo primario per quelle località che necessitano di energia elettrica e che si trovano in zona disagiate (zone rurali, rifugi, ecc…….);
utilizzando il motore Stirling per automobili ibride: in tal caso il motore funzionerebbe a regime (raggirando il problema della sua scarsa elasticità e lentezza) per alimentare un motore elettrico.