Un inginer american propune o reintepretare surprinzătoare a motorului Stirling, prezentând un prototip care nu are nevoie de combustibili, nici surse electrice pentru a produce mișcare.
Motorul folosește exclusiv diferențele naturale de temperatură dintre sol și cerul nocturn, demonstrând că anumite principii termodinamice vechi de două secole pot genera energie chiar și în lipsa resurselor tradiționale.
Varianta modernizată pornește de la ideea fundamentală a motorului Stirling, cunoscut încă din 1816, dar o adaptează printr-o abordare ingenioasă bazată pe răcirea radiantă, scrie Gizmodo.
Cum funcționează motorul Stirling și de ce schimbă invenția paradigma
Motorul Stirling clasic folosește un gaz închis într-o cameră etanșă. Acesta nu arde și nu părăsește cilindrul niciodată, ci își schimbă constant presiunea în funcție de alternanța dintre încălzire și răcire.
La temperaturi ridicate, gazul se dilată și împinge un piston, iar când temperatura scade, pistonul revine, repetând ciclic acest proces.
În mod tradițional, această încălzire externă se realizează printr-o flacără continuă, motiv pentru care motorul este considerat un sistem cu combustie externă.
Pentru că în interior nu are loc ardere, motoarele Stirling sunt recunoscute pentru funcționarea lor extrem de silențioasă și sunt utilizate inclusiv în tehnologia militară, precum pe submarinele suedeze produse de Saab. De asemenea, China experimentează deja variante termoacustice ale acestor sisteme.
Inginerul american care a dezvoltat noul prototip pornește însă de la o altă abordare: motorul nu trebuie încălzit de o flacără, ci doar să beneficieze de două medii cu temperaturi diferite.
A identificat astfel un mod de a exploata mecanismul natural al răcirii radiante, fenomen prin care o suprafață expusă cerului senin pe timp de noapte se răcește sub temperatura aerului ambiant.
Diferențe naturale de temperatură transformate în energie mecanică
Prototipul include două plăci metalice: una poziționată aproape de sol, pentru a capta căldura naturală a pământului, și una amplasată mai sus, cu suprafață mai mare, orientată spre cer pentru a se răci sub influența radiației nocturne.
Placa superioară devine astfel elementul „rece”, iar cea inferioară servește drept „zona caldă” necesară ciclului Stirling.
După un an de măsurători, echipa a obținut diferențe de temperatură semnificative: în anumite nopți senine, placa de sus ajungea la 7°C, în timp ce cea de jos rămânea la 22°C.
Cu o diferență termică de 8–15 grade, motorul începea să funcționeze la aproximativ 1 Hz, adică 60 de rotații pe minut, suficient pentru a acționa un mic ventilator care producea un flux de aer de 0,3 metri pe secundă.
Totuși, limita majoră rămâne puterea redusă: aproximativ 0,4 W pentru fiecare metru pătrat de suprafață a plăcii reci. O placă de 10 m² ar genera doar 4 W, iar una de 50 m², în jur de 20 W. Pentru echivalentul unui cal-putere ar fi necesară o suprafață uriașă, de peste 1.800 m².
Din acest motiv, aplicațiile practice sunt restrânse și se adresează mai ales sistemelor care necesită energie foarte mică, precum ventilarea lentă a serelor sau alte dispozitive cu funcții continue, unde consumul este redus.
Mai mult, motorul funcționează doar pe timp de noapte, în condiții senine și cu umiditate scăzută, un context limitativ, dar totuși suficient pentru a demonstra că principiul este viabil.
Chiar dacă puterea este modestă, invenția arată că sistemele mecanice pot funcționa exclusiv datorită fenomenelor naturale.