Prinsip Kerja Mesin Stirling

Secara umum, orang mengenal pembangkitan listrik atau energi skala kecil memakai antara lain mesin diesel. Mesin itu sangat populer di masyarakat sebagai genset. Pada setiap kegiatan, genset acap digunakan. Juga pada usaha pengelasan atau untuk menggerakkan permesinan seperti penggilingan padi dan pemompaan air.
Mesin diesel menggunakan prinsip pembakaran dalam (internal combustion engine). Namun sebenarnya ada model teknologi lain untuk membangkitkan energi, yaitu mesin stirling. Mesin stirling bukan teknologi baru. Seiring masuknya era minyak, mesin itu ditinggalkan karena dianggap tak efisien. Namun saat ini, ketika terjadi krisis energi, mesin itu mendapat perhatian kembali.
Mesin stirling ditemukan tahun 1816 oleh Robert Stirling (1790-1878). Saat itu disebut mesin udara dengan model mesin pembakaran luar siklus tertutup. Dia mematenkan temuan itu pada 27 September 1816 dan berlaku efektif 20 Januari 1817 atau ketika dia baru berumur 26 tahun.
Prinsip itu secara teoretis dikembangkan George Cayley dari Inggris 20 tahun lebih awal. Istilah mesin stirling dipopulerkan kali pertama kali oleh Rolf Meijer untuk menjelaskan semua tipe mesin gas regeneratif siklus tertutup.
Prinsip Kerja Mesin stirling adalah mesin kalor yang unik karena efisiensi teoretisnya mendekati efisiensi teoretis maksimum, yang lebih dikenal dengan efisiensi mesin carnot. Mesin stirling digerakkan ekspansi gas ketika dipanaskan dan diikuti kompresi gas ketika didinginkan. Mesin itu berisi sejumlah gas yang dipindahkan antara sisi dingin dan panas terus-menerus. Piston displacer memindahkan gas antara dua sisi dan piston power mengubah volume internal karena ekspansi dan kontraksi gas.
Robert Stirling menyebut piston yang berpindah sebagai regenerator. Renegerator itu dapat membangkitkan kembali udara. Jika piston bergerak ke atas, regenerator dialirkan melalui udara hangat dan mengambil sebagian energi dari udara dan menyimpannya. Jika piston bergerak ke bawah, dialirkan melalui udara dingin dan mengeluarkan energi yang disimpan. Dengan regenerator, mesin stirling mencapai efisiensi sangat baik.
Perkembangan produksi mesin stirling dibawa J Ericsson, penemu dan insinyur berkewarganegaraan Swedia. Dia berhasil dalam fabrikasi mesin stirling dan menjual hingga 2.000 unit mesin ukuran 0.5-5 hp sekitar tahun 1850 di Inggris dan Amerika.
Setelah itu, banyak mesin stirling dibuat dengan output dan efisiensi lebih tinggi. Mesin stirling mendapat perhatian kembali tahun 1940-an setelah Philips Co mulai mengembangkan mesin stirling sebagai pembangkit listrik portabel. Mesin itu juga diteliti sebagai refrigerator dan sukses mendinginkan sampai suhu 74 K.
Setelah itu mesin stirling diteliti secara luas di seluruh dunia. Kebijakan penghematan energi pun meningkatkan pengembangannya. Beberapa mesin dengan efisiensi tinggi dikembangkan. Saat ini, mesin stirling dengan berbagai sumber energi dikembangkan para peneliti di dunia. Pada masa datang, kita bisa melihat mesin stirling yang berkebisingan rendah, tahan lama, andal, operasi multibahan bakar, gas buang bersih, dan lain-lain. Beberapa perusahaan juga mendesain mesin stirling dengan helium sebagai gas kerja (konduktivitas lebih baik daripada udara).

Tipe Alpha

Tipe-tipe Mesin Ada dua tipe utama mesin stirling yang dibedakan berdasar perpindahan udara antara sisi panas dan dingin dari silinder. Tipe alpha mempunyai dua piston terpisah yang akan menggerakkan udara antara sisi panas dan dingin. Silinder piston panas diletakkan dalam penukar kalor suhu tinggi. Sebaliknya, silinder piston dingin diletakkan dalam penukar kalor suhu rendah.

Tipe Beta

Tipe Gamma

Tipe displacement (regeneratif), yaitu tipe beta dan gamma, menggunakan regenerator yang akan mendorong udara antara sisi panas dan dingin. Displacer itu cukup panjang untuk mengisolasi sisi panas dan dingin. Tipe beta berpiston power tunggal yang disusun dalam silinder yang sama pada poros yang sama sebagai piston displacer. Tipe itu mempunyai dua piston dalam silinder yang sama dan dihubungkan ke poros engkol yang sama. Satu sebagai piston power, satu lagi sebagai piston displacement. Tipe gamma lebih simpel. Kedua piston berada pada silinder terpisah, tetapi dihubungkan ke roda gila yang sama.
Penerapan mesin stirling untuk pembangkitan energi sangat luas. Berbagai sumber panas telah digunakan untuk menggerakkan mesin stirling. Misalnya, energi surya, biomassa, panas buangan dari insinerator, dan mesin industri. Output yang dihasilkan dari mesin itu pun bervariasi, dari skala mikro hingga menengah