Der schottische Priester Robert Stirling (1790-1878) meldete 1816 ein Patent für die nach ihm benannte Heißluftmaschine an. Sie war die Antwort des technisch begabten Geistlichen auf die explosionsgefährdeten Hochdruckdampfmaschinen seiner Zeit. Sein Stirlingmotor arbeitete mit geringerem Innendruck und völlig ohne Dampf. Bis 1840 entwickelte er zusammen mit seinem Bruder weitere Stirlingmaschinen, die Anwendungen in der Industrie und in Privathaushalten fanden. Sie wurden allerdings bald von Elektro-, Otto- und Dieselmotoren verdrängt, deren Leistungen sich leichter regeln ließen und die bei gleichen Leistungen leichter waren. Da Stirlingmotoren dennoch Vorteile boten, verschwanden sie nie völlig und werden angesichts versiegender fossiler Energieträger stetig weiterentwickelt.
Einfaches Arbeitsprinzip, zahlreiche Bauformen
Der Stirlingmotor nutzt aus, dass sich erwärmte Luft ausdehnt und gekühlte Luft zusammenzieht. Er kann aus einem von außen geheizten Arbeitszylinder und einem luftgekühlten Kühlzylinder bestehen. Die erhitzte Luft drückt den Arbeitskolben im Arbeitszylinder nach unten. Danach senkt sich der Verdrängerkolben im Kühlzylinder und saugt dadurch heiße Luft aus dem Arbeitszylinder über eine Rohrverbindung an. Sie kühlt sich ab, so dass ihr Unterdruck den Arbeitskolben und danach den Verdrängerkolben wieder anhebt. Anschließend beginnt der Bewegungsablauf erneut. Die Kolben sind über Kolbenstangen so mit einem Schwungrad verbunden, dass ihre Bewegungen entsprechend aufeinander abgestimmt sind. In anderen Bauformen wirken beispielsweise beide Kolben gleichzeitig als Verdränger- und Arbeitskolben oder innerhalb eines Zylinders mit erhitztem und gekühltem Ende. Alle Bauformen haben unterschiedliche Vor- und Nachteile.
Moderne Anwendungen
Stirlingmotoren lassen sich mit beliebigen Wärmequellen heizen, beispielsweise mit Benzin, Erdgas, Biogas, Holz, Sonnen- oder Körperwärme. Sie können einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad erzielen, sind wartungsfreundlich, leise und lassen sich auch besonders klein konstruieren. Sie werden zunehmend genutzt in Blockheizkraftwerken, als Antriebe für Maschinen, Kraftfahrzeuge, Schiffe und U-Boote sowie Wasserpumpen in Wüstenregionen. Stirlingmaschinen lassen sich sogar als Kühlmaschinen oder Wärmepumpen verwenden, wenn sie mechanisch angetrieben werden.
