Silnik Stirlinga – silnik cieplny, który przetwarza energię cieplną w energię mechaniczną, jednak bez procesu wewnętrznego spalania paliwa, a na skutek dostarczania ciepła z zewnątrz, dzięki czemu możliwe jest zasilanie go ciepłem z dowolnego źródła. Źródłem ciepła może być w szczególności proces spalania jakiegoś paliwa, ale nie jest to konieczne.

W małych modelach, zabawkach, wykorzystuje się ciepło ludzkiej dłoni.

Silnik Stirlinga

Historia

Replika silnika Stirlinga

Silnik wynalazł szkocki duchowny Robert Stirling i opatentował go w 1816 roku (patent angielski nr 4081). Silnik typu Beta został po raz pierwszy użyty do usuwania wody z kamieniołomu. Również w odlewni w Dundee silnik znalazł zastosowanie, lecz wkrótce − ze względu na jego dużą awaryjność − zastąpiono go silnikiem parowym. W XIX wieku nie znalazł już większych zastosowań w przemyśle. Niemniej jednak w gospodarstwach domowych do XX wieku małe silniki były używane m.in. do pompowania wody.

W XX wieku zwiększona niepewność co do paliw kopalnych (głównie ropy naftowej) spowodowała krótki okres odrodzenia silnika Stirlinga. W tym czasie firma Philips wypuściła na rynek niewielkie generatory o mocy 200 W, pracujące na olej do lamp, jednak wkrótce wyparły je spalinowe agregaty prądotwórcze. W latach 70. za sprawą kryzysu naftowego zbudowano nawet samochód z napędem Stirlinga o mocy 60 kW. W latach 80. szwedzka firma Kockums zamontowała silniki Stirlinga do kilku okrętów podwodnych, gdzie służą jako źródło energii pracujące bez dostępu do powietrza.

W XXI wieku zainteresowanie wzbudziły jednostki tzw. micro-CHP (z ang. Combined Heat and Power), które zarazem ogrzewają i produkują energię elektryczną, oraz silniki Stirlinga używające słońca jako źródła ciepła.

Zasada działania

W silniku Stirlinga gaz roboczy o dużej przewodności i cieple właściwym (wodór, hel) umieszczony w podgrzewanej strefie, doznaje wzrostu ciśnienia i przepycha tłok roboczy, przekazując mu energię. Następnie tłok nazywany wypornikiem, przemieszcza gaz roboczy do strefy chłodzącej, gdzie gaz zmniejsza swoją objętość, cofając tłok roboczy. Osiągi silnika zależą od sprawności i szybkości transferu ciepła przez gaz roboczy oraz od strat mechanicznych. Im większa porcja gazu, pod większym średnim ciśnieniem roboczym, umieszczona w przestrzeniach o dużej powierzchni nagrzewania i schładzania, tym szybciej i sprawniej przebiega proces przemiany energii. Silnik Stirlinga jest maszyną odwracalną i może produkować energię mechaniczną wykorzystując różnicę temperatur. Może też być maszyną chłodniczą lub grzewczą, wykorzystując pracę mechaniczną.

Silnik Stirlinga produkuje energię nie na zasadzie wybuchu – jak konwencjonalne silniki wewnętrznego spalania – ale w sposób ciągły, dzięki czemu wytwarza znacznie mniej hałasu i nie wymaga stosowania dużych kół zamachowych dla poprawienia równomierności obrotów. Mankamentem dotychczasowych konstrukcji silnika Stirlinga było to, że wymagały one instalowania bardzo dużej chłodnicy i dlatego uznano je za nieprzydatne do samochodów, a zwłaszcza samochodów osobowych.