Stirling-Motor

Ein Stirling-Motor ist eine Wärme-Kraft-Maschine. Sie wird unter anderem im Dish-Stirling-Kraftwerk eingesetzt. In einem Stirling-Motor wird thermische Energie in mechanische Energie umgewandelt. Er kann durch eine beliebige Wärmequelle angetrieben werden. Die Umwandlung erfolgt in einem geschlossenen Kreisprozess. Das Arbeitsgas wird komprimiert und expandiert, wodurch eine Kolbenbewegung im Stirling-Motor hervorgerufen wird. Dieser Vorgang wird durch das Aufheizen bzw. Kühlen des Arbeitsgases erzeugt.

Es existieren mehrere Bauarten von Stirling-Motoren. Sie können auf verschiedene Leistungen und Temperaturbereiche ausgelegt sein. Die am häufigsten eingesetzte Bauform besteht aus zwei Zylindern mit jeweils einem Kolben. Beide Kolben liegen versetzt auf einer Kurbelwelle. Der eine Zylinder wird aufgeheizt, wobei die Expansion des Arbeitsgases zur Hubbewegung des Kolbens führt. Der zweite Zylinder wird gekühlt, wodurch die Hubbewegung durch das sich zusammenziehende Arbeitsmedium hervorgerufen wird. Die Taktung des kalten Kolbens eilt dem heißen Kolben um 90° hinterher.

Eine weitere Bauform des Stirling-Motors besteht im Gegensatz zur Bauform mit zwei Zylindern lediglich aus einem Zylinder. Dieser wird in einen Kaltraum und einen Warmraum aufgeteilt. Der Kaltraum ist für die Wärmeabfuhr und der Warmraum für die Wärmezufuhr notwendig. Im Zylinder befinden sich ein Arbeitskolben und ein Verdrängerkolben, welche die periodische Verschiebung des Arbeitsgases und somit die Hubbewegungen bei abwechselnder Erwärmung und Abkühlung hervorrufen.

Je nach Bauform genügen schon geringe Temperaturen, wie z. B. die Körperwärme eines Menschen, um sie anzutreiben. Bei solch kleinen Temperaturdifferenzen können allerdings keine nutzbaren Leistungen erzeugt werden. Der Wirkungsgrad eines Stirling-Motors hängt zum Großteil von der anliegenden Temperaturdifferenz und den Wirkungsgraden seiner Wärmeüberträger ab. Die Leistungssteuerung ist entweder träge oder sehr aufwändig, was die Einsatzmöglichkeiten einschränkt.

Abbildung 1 zeigt den Aufbau eines Stirling-Motors.

Synonym(e):

Stirlingmotor, Heißgasmotor

Englische Übersetzung(en):

Stirling engine