Desde sus orígenes en 1816, cuando el reverendo escocés Robert Stirling lo patentó como una alternativa más segura a las volátiles y peligrosas máquinas de vapor, el motor Stirling ha sido considerado una tecnología fascinante por su silencioso funcionamiento, su alta eficiencia térmica y su capacidad para utilizar diversas fuentes de calor, desde biomasa hasta energía solar o incluso calor residual industrial. A pesar de esas ventajas, su baja relación potencia /peso y su lento arranque limitaron su uso durante siglos en la automoción.
Opera mediante la compresión y expansión cíclica de un gas de trabajo (por ejemplo, helio, hidrógeno o aire), sin que haya combustión interna ni emisión directa de gases contaminantes.
Del laboratorio a la bicicleta
Tom Stanton, un ingeniero de Reino Unido, aficionado a la mecánica y al ciclismo, acaba de dar cuerpo a una idea tan curiosa como intrigante: una bicicleta que se mueve sin batería ni combustible, impulsada únicamente por un motor Stirling con más de doscientos años de historia. El proyecto, documentado paso a paso en video, ofrece un fascinante cruce entre ingeniería retro y búsqueda de soluciones sostenibles.
El motor sigue el ciclo de Stirling, que consta de cuatro fases:
- Calentamiento y expansión isotérmica: un foco caliente calienta el gas, que se expande y empuja un pistón.
- Enfriamiento: el gas se transfiere al foco frío y se enfría, reduciendo la presión.
- Compresión isotérmica: el gas frío se comprime en condiciones de temperatura constante.
- Recuperación del calor (etapa regenerativa): el gas pasa nuevamente por el regenerador, que almacena parte del calor cedido y lo devuelve al sistema
En el vídeo, que ha superado el millón de visualizaciones, se inicia el experimento presentando los sencillos materiales necesarios: desde jeringas de laboratorio hasta embriones de motor Stirling casero. Mediante sistemas de calor y frío aplicados a un cilindro, logró que el aire en su interior generara movimiento real y tangible.
A continuación, fabrica los componentes más sólidos mediante mecanizado CNC, diseñando un sistema con cigüeñal y pistones integrados en el cuadro de una bicicleta convencional. El gran desafío está en el control térmico: lograr una diferencia de temperatura suficiente entre las cámaras caliente y fría para que el motor rinda eficientemente. La precisión en el trabajo de las juntas, los sellos y la lubricación son clave, puesto que las fugas de aire o el desgaste del desplazador podían comprometer el funcionamiento.
El resultado fue una bicicleta capaz de moverse a unos 24 km/h de manera autónoma. No es una solución comercial práctica, pero sí una demostración palpable de lo viable del concepto.
Aunque esta bicicleta no vaya a sustituir a los eléctricos actuales, su desarrollo muestra que las tecnologías alternativas, convenientemente actualizadas, pueden convertirse en una opción para la nueva movilidad lejos de los combustibles fósiles. El motor Stirling convierte calor en movimiento mecánico sin combustión interna ni baterías, lo que representa una oportunidad interesante en contextos donde el calor no aprovechado acaba desechándose.
En aplicaciones como sistemas de generación solar térmica o en plataformas espaciales y submarinas, los Stirling han estilo demostrado su fiabilidad y bajas emisiones, además de un total silencio operativo, razón por la que se han utilizado en submarinos suecos.
Ventajas e inconvenientes
La principal ventaja de esta tecnología es su alta eficiencia térmica que puede acercarse al límite teórico de Carnot, gracias al ciclo regenerativo y al aprovechamiento óptimo del calor. Admite versatilidad de fuentes de calor ya que puede funcionar con prácticamente cualquier fuente externa, incluidas energía solar concentrada, calor residual industrial, biomasa o combustibles fósiles.
Su funcionamiento es muy silencioso y sin vibraciones, ya que no hay detonaciones ni combustión interna, tiene unas emisiones contaminantes muy bajas porque el gas permanece sellado y no hay escape de residuos de combustión. Por último, ofrece una alta fiabilidad y bajo mantenimiento puesto que su diseño es muy simple, sin explosiones internas, lo que le confiere mayor durabilidad y menor complejidad de mantenimiento
Pese a sus virtudes, el motor Stirling se enfrenta a barreras estructurales. Es un sistema lento en alcanzar temperatura porque el ciclo requiere una diferencia térmica estable, lo que ralentiza su puesta en marcha. También da problemas de sellado del gas de trabajo y disipación de calor eficiente, lo que da como resultado máquinas más voluminosas con componentes de alta precisión. Además, la potencia es limitada y la respuesta es lenta ante cambios rápidos
Su baja densidad de potencia, su coste elevado y la complejidad técnica de sellado y control térmico lo mantienen lejos de poder comercializarse para el transporte urbano. Tiene un coste elevado y una gran complejidad de fabricación que no es competitivo frente a motores convencionales por sus costos y complejidad técnica.
Entre las aplicaciones que admiten su uso están:
- Generación eléctrica en centrales solares: se utiliza con discos parabólicos para convertir calor solar en electricidad con alta eficiencia en zonas aisladas
- Propulsión en submarinos AIP (independientes del aire), como los de la clase Gotland sueca: los motores Stirling permiten permanecer sumergidos durante semanas sin necesidad de oxígeno externo
- Cogeneración (CHP), bombeo de agua y refrigeración criogénica: sus características lo hacen útil en calefacción, refrigeración, generación eléctrica y entornos extremos
- Exploración aeroespacial: la NASA ha investigado su uso en generadores radioisotópicos (SRG) para sondas, aunque suspendió parte de los programas en 2013
La capacidad del motor Stirling para transformar calor en movimiento limpio lo hace muy atractivo para aplicaciones híbridas o como fuente auxiliar en vehículos electrificados. Sin embargo, por ahora, sus limitaciones mecánicas siguen siendo el principal obstáculo para su adopción generalizada en automoción.