Motor Stirling – ontem, hoje, amanhã

Meio século antes do advento do primeiro motor de combustão interna funcional (ICE), o padre escocês Robert Stirling patenteou um motor térmico chamado "economizador". Este evento ocorreu em setembro de 1816. No futuro, esta invenção em homenagem ao seu autor foi batizada de motor Stirling.

Na virada do século

O novo motor foi um grande avanço na ciência e tecnologia da época. Destacou-se fortemente no contexto de outros motores térmicos, o que é bastante natural, pois o motor Stirling tinha um coeficiente de desempenho (COP) mais alto, era confiável e seguro. Com base nos desenvolvimentos de Stirling, foram criadas muitas modificações de motores que foram usadas com sucesso até o início do século XX.

A aparência do motor de combustão interna mudou drasticamente a situação. Os motores térmicos e o motor Stirling, entre outras coisas, eram inferiores aos motores de combustão interna em termos de potência específica, bem como em vários outros indicadores. Este foi o fator decisivo no destino do "economizador" na virada dos séculos XIX-XX.

Sobre o dispositivo e o princípio de operação

O motor Stirling é um motor térmico de ciclo fechado e a energia térmica não é gerada por ele, mas vem de uma fonte externa. Esse recurso de design o distingue de outros motores.

O princípio de operação do motor Stirling é bastante simples. Todo o trabalho é feito pela expansão do gás (ar, hélio, hidrogênio) sob a influência da temperatura. Estruturalmente, é assim. O gás dentro da câmara, sob a ação de uma fonte externa de calor, empurra o pistão deslocador, que está no mesmo eixo do pistão de trabalho. Devido ao esquema de manivela, o movimento dos pistões e seu retorno à posição original são garantidos. Nesse caso, o ar aquecido, passando pela câmara de resfriamento, desce.

Existem vários tipos de projetos de motores térmicos que são classificados como motores Stirling. Estas são as configurações alfa, beta e gama. No entanto, foram desenvolvidos outros tipos de motores Stirling que não podem ser atribuídos a nenhuma das categorias acima.

Vantagens e desvantagens

As vantagens dos motores Stirling incluem simplicidade de projeto, capacidade de usar várias fontes de energia, eficiência e longa vida útil. Quanto às deficiências, trata-se de consumo de material, dimensões. Devido ao uso de fontes externas de aquecimento, parte da energia é dissipada nos trocadores de calor, o que reduz a eficiência. Para obter potência comparável a um motor de combustão interna, é necessário usar não ar, mas hélio ou hidrogênio.

Nossos dias e perspectivas

Os motores de combustão interna dominaram quase todo o século 20, mas na virada do século, quando a questão da economia de recursos se tornou aguda, cientistas e desenvolvedores se lembraram dos motores Stirling. Em primeiro lugar, eles encontraram sua aplicação no setor de energia. Por exemplo, em usinas de energia solar.

Atualmente, os desenvolvedores de submarinos prestam atenção aos motores Stirling. Também está planejado usá-los em astronáutica. Em particular, nos planos da NASA de criar uma base habitável na Lua, é suposto usar um reator nuclear e geradores elétricos para alimentar a estação, que acionará os motores Stirling.