Renovat

El motor Stirling és un tipus de motor que funciona amb una font de calor externa, és a dir, és  de combustió externa. Es pot adaptar a molts tipus de combustibles, ja que l’únic que necessita és ser escalfat des de l’exterior. Els motors Stirling poden funcionar amb energia nuclear, energia solar, combustibles fòssils, calor sobrant d’altres processos, etc. Al ser de combustió externa, es pot controlar molt bé el procés de combustió i les emissions. És un motor que té 4 cicles que són: escalfament, expansió, refredament i finalment compressió.

Com funciona el motor Stirling?

El motor Stirling, funciona a partir de una diferència de temperatura. Un cop hi ha aquesta diferència de temperatura, consta de 4 fases elementals de funcionament.

L’element més destacat del motor Stirling, és l’anomenat regenerador. Té la propietat d’absorbir o cedir calor en les evolucions a volum constant del cicle. El regenerador és un medi porós, amb conductivitat tèrmica despreciable. Divideix el motor en dues zones: una de calenta, i una altra de freda. El fluid, es desplaça de la zona calenta  a la zona freda al llarg de diversos cicles de treball, travessant el regenerador.

Les quatre fases elementals:

1 .Compressió isotèrmica:En primer lloc es comença des de una situació 1. Tot el gas està en la zona freda, y el pistó està en la posició inferior. Després el pistó passa de la posició 1 a la posició 2. En aquest canvi de posició és realitza una compressió isotèrmica a la temperatura més baixa.

2. Escalfament: Si es manté fix el pistó i es mou el desplaçador,  es fa passar tot el fluid a la zona calenta, obtenint un procés isocor en el que augmenta la pressió sense canviar de volum.

3. Expansió: En aquest moment, es pot obtenir una expansió isotérmica a la temperatura superior, fent baixar junts el pistó y el desplaçador.

4. Refredament: El despalçador es mou al la posició inicial, i s’obté un procés isocor (V=cte) que finalitzarà el cicle termodinàmic.

Actualment, sembla que torna a tenir un cert auge gràcies sobretot a la utilització de l’energia solar per fer-lo funcionar.

Avantatges:

• L’alt rendiment: El motor Stirling té mol poques pèrdues, ja que no en té per fregament (perquè el fregament a de ser mínim), i com que gairebé no té pèrdues calorífiques, té un rendiment alt i pot acostar-se al rendiment ideal de Carnot.
• És silenciós: És silenciós perquè en el seu interior no hi ha cap mena de combustió hi per tant, tampoc hi ha explosions, al contrari dels motors de combustió interna. La combustió és continua al exterior del/s cilindre/s, això fa que el motor sigui silenciós. A més a més, és un motor fàcil d’equilibrar i per tant té poques vibracions.
• Diversitat de combustibles: Com que és un motor de combustió externa, l’únic que necessita per funcionar és calor, per tant aquesta calor pot venir de diverses fonts, com per exemple: energia nuclear, energia solar, energia geotèrmica, combustibles fòssils, etc.
• És ecològic: El motor Stirling permet ajustar-se a les exigències mediambientals sense gaires dificultats, en matèria de contaminació atmosfèrica. A més, en aquest motor és més fàcil la combustió completa dels carburants.    
• Fiabilitat i manteniment fàcil: La relativa simplicitat tecnològica permet tenir uns motors amb una gran fiabilitat. A més, necessiten poc manteniment.
• Té una vida llarga: La durada de la seva vida és important, ja que són motors força robustos.
• Utilitzacions diverses: Es pot utilitzar de moltes maneres diferents gràcies a la seva autonomia i que és adaptable a les necessitats i a les fonts de calor.

Inconvenients:

• El preu: El principal fre de desenvolupament actualment del motor Stirling, és probablement el seu preu, que encara no és prou competitiu com per fer la competència als altres tipus de motors. Una generalització del seu ús hauria de pal·liar aquest problema que és inevitable en tota novetat.
• La desconeixença: Aquest motor és poc conegut pel gran públic. Només alguns apassionats coneixen que existeix.
• La varietat de models: El motor Stirling, com que té molts models és més difícil que hi hagi una estandardització i per conseqüent una baixada de preus.
• Els problemes tecnològics a resoldre: Bàsicament té tres problemes, l’estanquitat, problemes amb els grans canvis de calor que alguns models necessiten i el fregament que ha de ser mínim.

Aplicacions:

Actualment el motor Stirling no és gaire conegut. Tot i així es pot fer servir per moltes coses. A continuació us deixo les aplicacions més importants.

La recerca en el món universitari:

El motor Stirling és objecte d’estudis teòrics i de treballs pràctics amb la finalitat de millorar i conèixer el seu funcionament, millorar el seu rendiment i augmentar la seva competitivitat davant altres fonts d’energia. Aquests treballs permeten modelar el funcionament del motor, és a dir, permeten fer equacions dels canvis de calor, controlar els escapaments de fluids, i simular diverses configuracions sense haver de construir el motor en qüestió

Usos militars:

Actualment hi ha un submarí suec que funciona gràcies a aquest tipus de propulsió. El seu funcionament silenciós és mol útil en els submarins. La marina australiana l’ha utilitzat per a un submarí de 3000 tones. També és utilitzat en vaixells militars que utilitzen aquesta tecnologia  en vaixells de detecció de mines o de vigilància acústica. A part de utilitzar el motor Stirling com a font principal d’energia, també és utilitzat com a medi auxiliar y com a font autònoma d’abastament d’energia, per exemple en cas d’avaria de la font principal, pot utilitzar-se per fer anar les parts principals del vaixell

Aplicacions solars:

Alguns satèl·lits, utilitzen aquest motor per produir l’energia que necessiten. El rendiment del motor Stirling és mol elevat gràcies a les elevades diferències de temperatura a les que es pot arribar posant una paràbola, al centre de la qual, s’hi col·loca el motor Stirling. A part del satèl·lits, aquí a la Terra també es poden utilitzar de la mateixa manera. Consisteix en posar en un lloc on hi faci bastant sol, com per exemple un desert, una paràbola reflectora que concentri els raigs solars en un punt.És en aquest punt on es col·loca el motor Stirling que s’utilitza per produir electricitat.

Als Estats Units, s’ha comprovat que si es comparen l’energia que generen els motors Stirling. les plaques fotovoltaiques i l’espai que necessiten per produir la mateixa energia, són millors els motors Stirling perquè necessiten menys espai per produir la mateixa energia que les plaques.

La indústria de la criogènia:

La finalitat de la indústria de la criogènia és buscar tècniques per a l’obtenció de temperatures baixes. Aquest tipus de indústria a agafat el motor Stirling i gràcies a la seva reversibilitat, l’ha utilitzat per produir fred. Si el motor es fa anar al revés, crea fred.  Llavors el seu funcionament és excel·lent. Funciona tan bé que fins i tot es pot utilitzar per liquar gasos. La NASA a estudiat aquest motor per a aquesta finalitat.

A continuació deixo un vídeo per veure com funciona un motor Stirling. N’hi ha de moltes formes diferents, com heu pogut veure en les imatges del post. Aquest en concret necessita una petita empenta per començar a funcionar.

En general podríem dir que és  un tipus de motor amb molt de futur ja que es pot utilitzar perfectament amb energia solar per generar electricitat de manera 100% ecològica. Tot i això encara s’ha d’investigar molt per perfeccionar-lo. Crec que d’aquí a un temps en podríem veure versions domèstiques, com ja passa amb les plaques solars. Pot anar molt bé per generar l’electricitat d’una casa, ja que és silenciós i té més rendiment que una placa solar de les actuals.