Stirlingův motor

Už v prvním stol našeho letopočtu si Mechanikos všiml roztažnosti vzduchu v závislosti na ohřívání a ochlazování. Tomuto jevu se věnoval i Leonarda Da Vinci. Seriozní bádání se začalo objevovat v 17. století. První zmínky o tzv. Stirlingovém motoru jsou od Sira George Cayley roku 1806. Svůj vynález si, ale nenechal patentovat a je tak známý jako průkopník letectví.

Technicky založený skotský duchovní Robert Stirling, jehož jménem se dnes teplovzdušné motory často označují, vynalezl regenerátor, který významně zvyšuje účinnost celého motoru. Motor si dal patentovat roku 1816. Nevím, jestli je to pravda, ale četl jsem, že motivací pro vymyšlení nového motoru byl strach o ovce, které choval. Na začátku 17. Stol. bylo mnoho smrtelných úrazů při explozích parních kotlů, proto začal používat Stirlingův motor, který pracuje bez kotle. Motor měl už od začátku smůlu, protože v této době přišel se svým lehkým motorem Benz, teprve se vyvíjející Stirlingův motor s ním nemohl soutěžit. Stirling se své myšlenky nevzdal a v roce 1843 předělal parní stroj na svůj systém. Při stejném výkon 27kW spálil tento motor méně uhlí a procoval velmi tiše. Po půl roce provozu však prasklo dno válce a tato závada se opakovala, proto se stroj předělal zpět na páru. Motor pracuje s vysokými teplotami a v té době nebyly k dispozici žádné vhodné žáruvzdorné materiály. Další významnou osobností byl John Ericsson.

Na svém vrcholu stanuly teplovzdušné motory na přelomu 19. a 20. století. Před druhou světovou válkou se Stirlingovým motrem začal zabývat Philips, který hledal pro bezdrátové vysílací stanice malý generátor, který by nerušil vysílání. V 50. letech 20. století začala firma Philips uvažovat o využití výsledků svého vývoje v dopravě. Postupně od ní koupily patent firmy GM a MAN. Později se k nim připojila firma United Stirling. R. 1973 zakoupila firma Ford výhradní licenci na motory Stirling.

Vývoj Stirlingova motoru probíhá i dnes. Hlavně proto, že se klade čím dál větší důraz na ekologii a snahu o využití i jiných paliv než kapalných a plynných, jak je tomu u spalovacích motorů. Významně se na tomto vývoji podílí Ford, General Motor, Honda. Tyto firmy se zaměřují spíše na využití v autech. V podobných zařízeních se využívá hybridního systému. To znamená, že Stirlingův motor jede konstantní rychlostí, nabíjí alternátor, který pak pohání elektromotor. Tohoto způsobu využívá i NASA ve své kosmické stanici.
Spoustu dalších firem vyvíjí kogenerační jednotky nebo agregáty na výrobu elektrické energie.
Další firmy se zabývají vývojem solárních Stirlingů. Mezi ně patří i česká firma Tedom. Ta původně pracovala na kogenerační jednotce, ale pak svůj plán přehodnotila a pracuje na solárním Stirlingu.
Dnešní Stirlingy vypadají úplně jinak, než tomu bylo při jejich začátcích. Používají se vhodnější plyny s větší tepelnou vodivostí například helium nebo vodík. Také už se nepoužívají atmosférické stroje, ale přetlak 100 ale i 200 atmosfér. Toto umožňuje dosáhnout až 55% účinnosti.
Za druhé světové války Se Stirlingův motor používal také v ponorkách, kvůli svému velmi tichému chodu.

Nejpravděpodobnější využití Stirlingova motoru vidím v solární energii. Nejdále jsou asi v Americe, kde vyrostla elektrárna o výkonu 500 MW a uvažuje se, že výhledově může být její výkon zvýšen až na 850 MW. Stavba se nachází v pouštních oblastech jižní Kalifornie a je založena na jednotce o výkonu 25 kW. To znamená, že elektrárnu tvoří 20 000 jednotek pro dosažení celkového výkonu 500 MW, respektive 34 000 jednotek pro dosažení 850 MW. Výrobní cena jednotky je v současné době okolo 150 000 USD, ale při sériové výrobě se předpokládá pokles ceny zhruba na třetinu. Dokáže využít mnohem efektivněji tepelnou energii, než běžné elektrovoltaické panely nebo ostatní solární technologie.

Stirlingem se zabývá také výrobce počítačů MSI. Roku 2002 si nechali patentovat princip chlazení základní desky pomocí Stirlingova motoru.

Vynálezce Segway se zabývá také vývojem Stirlingova motoru. Do vývoje investoval už $50mil. Chce vytvořit kolo nebo spíš skútr, který pojede na cokoli, co hoří. Energie ze Stirlingova motoru se bude ukládat do alternátoru, který bude pohánět elektromotor.