Ένας κινητήρας Stirling είναι ένας τύπος κινητήρα, παρόμοιος με έναν ατμομηχανή, που μετατρέπει τη θερμική ενέργεια σε χρήσιμη ισχύ. Θεωρείται κινητήρας εξωτερικής καύσης, σε αντίθεση με την εσωτερική καύση, επειδή η πραγματική διαδικασία μετατροπής ενέργειας πραγματοποιείται μέσω του τοιχώματος του κινητήρα και όχι εντός αυτού. Πήρε το όνομά του από τον Σκωτσέζο εφευρέτη Roger Stirling, ο οποίος ανέπτυξε για πρώτη φορά την ιδέα το 1816.
Ο Stirling ακολούθησε την ιδέα του με την πρόθεση να ανταγωνιστεί την ανερχόμενη βιομηχανία ατμομηχανών. Αν και παρόμοιοι με τους βασικούς τρόπους μετατρέπουν τη θερμική ενέργεια σε ισχύ, ο κινητήρας Stirling χρησιμοποιεί και επαναχρησιμοποιεί μια καθορισμένη ποσότητα ρευστού σε μόνιμη αέρια κατάσταση. Αυτό διαφέρει από μια ατμομηχανή, η οποία χρησιμοποιεί ρευστό τόσο σε αέρια όσο και σε υγρή μορφή.
Αρκετά θεμελιώδη εξαρτήματα απαιτούνται για να λειτουργήσει ένας κινητήρας Stirling. Αυτά περιλαμβάνουν μια πηγή θερμότητας, εναλλάκτες θερμότητας και, τελικά, μια ψύκτρα. Η πηγή θερμότητας είναι συνήθως μια μορφή καύσης και δεδομένου ότι – σε ένα σχέδιο Stirling – αυτή η διαδικασία απομονώνεται από τη μετατροπή σε ισχύ, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα ευρύ φάσμα καυσίμων που θα προκαλούσε βλάβη σε έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης. Εναλλακτικές πηγές, συμπεριλαμβανομένων πυρηνικών, ηλιακών και βιοκαυσίμων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία θερμότητας που κάνει τους κινητήρες Stirling να λειτουργούν.
Με μια πηγή θερμότητας στη θέση του, ένας κινητήρας Stirling μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να μετατρέπει την ενέργεια σε ισχύ με διάφορους διαφορετικούς τρόπους. Αυτές οι αποκλίσεις επικεντρώνονται κυρίως στην τοποθέτηση των εμβόλων και των κυλίνδρων. Κάθε διαφορετικός σχεδιασμός Stirling διακρίνεται και αναφέρεται με ελληνικό γράμμα.
Για παράδειγμα, ένα σχέδιο Alpha ενσωματώνει δύο έμβολα σε ξεχωριστούς κυλίνδρους που κινούνται μπρος -πίσω για να παράγουν ισχύ. Εναλλακτικά, ένα σχέδιο Beta στεγάζει δύο έμβολα στον ίδιο κύλινδρο. Το ένα έμβολο παρέχει ισχύ για τον κινητήρα, ενώ το άλλο περιορίζεται μόνο στην ανακύκλωση ζεστού αερίου στο ψυχρότερο άκρο του κυλίνδρου. Ο σχεδιασμός Gamma είναι παρόμοιος με τον σχεδιασμό Beta, αλλά απλούστερος από μηχανική άποψη, με το έμβολο παραγωγής ενέργειας να βρίσκεται σε ξεχωριστό κύλινδρο από το έμβολο ποδηλασίας.
Παρά τα οφέλη ενός κινητήρα Stirling, τα οποία περιλαμβάνουν σχετικά υψηλή απόδοση για έναν κινητήρα καύσης, χαμηλό θόρυβο και μεγάλη εφαρμογή, η εφεύρεση τελικά δεν μπόρεσε να εκθρονίσει τους λέβητες ατμού ως βιομηχανική πηγή ισχύος στα 1800. Οι συχνές αποτυχίες των πρώτων σχεδίων επηρέασαν αρνητικά την κοινή γνώμη και έδωσαν στο σχέδιο του Stirling μια φήμη αναξιόπιστης κατά το υπόλοιπο του 19ου αιώνα.
Κατά τις μεσαίες και τελευταίες δεκαετίες του 20ού αιώνα, ανανεώθηκε το ενδιαφέρον για τη σχεδίαση του κινητήρα Stirling. Τελικά, μια σημαντική ανακάλυψη ματαιώθηκε και πάλι καθώς το υψηλό κόστος παραγωγής διατήρησε τη μαζική δημοτικότητα, ωστόσο. Με τη στροφή του 21ου αιώνα, και ως αποτέλεσμα του αυξανόμενου κόστους καυσίμου, η χρήση του σχεδιασμού Stirling σε συνδυασμένες μονάδες θερμότητας και ισχύος έφερε ξανά τον κινητήρα εξωτερικής καύσης από τα νεκρά.
Οι συνδυασμένες μονάδες θερμότητας και ισχύος (ΣΗΘ) είναι μηχανικές συσκευές που προορίζονται να είναι σε θέση να παρέχουν θερμότητα και τροφοδοσία ρεύματος για μεμονωμένη οικογενειακή κατοικία ή γραφείο μεμονωμένων επιχειρήσεων. Η βασική ιδέα είναι ότι η περίσσεια ή η σπατάλη θερμότητας που παράγεται από ένα CHP για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για το κτίριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για τη θέρμανση του. Αυτό αποτελεί έναν σχετικά αποτελεσματικό και φθηνό τρόπο για την ικανοποίηση των διαφόρων ενεργειακών αναγκών τόσο των αστικών όσο και των αγροτικών περιοχών και μειώνει τη ζήτηση για μεγάλους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής που απαιτούν πόρους. Λόγω των μοναδικών πλεονεκτημάτων του, ο κινητήρας Stirling είναι μια δημοφιλής και ολοένα και πιο συνηθισμένη επιλογή ως πηγή ενέργειας για τα CHP.