Robert Stirling acababa de estrenarse como ministro de la Iglesia en Kilmarnock cuando, en 1816, patentó en Escocia un motor que funcionaba con aire caliente. Más de dos siglos después, el motor Stirling gira dentro de algunas calderas de pellets. La de la austriaca ÖkoFEN promete 600 vatios de media mientras calienta la casa.
Sacar calor para los radiadores y, con la misma llama, algo de corriente para la nevera tiene nombre técnico: microcogeneración. La Carbon Trust lo midió en 72 viviendas británicas. El ahorro medio de emisiones rondó el 5 %, pero en algunas casas el motor contaminaba más que una caldera corriente.
Un párroco de Kilmarnock en 1816
Nacido en Methven, en Perthshire, en 1790, Stirling obtuvo licencia para predicar en 1815. Al año siguiente le dieron la segunda plaza de ministro de Kilmarnock, según David Banks, de la Universidad de Glasgow.
Ese mismo año registró la patente de un «economizador de calor» aplicado a un motor de aire caliente. Hacia 1818 levantó su primer motor de tamaño completo, que bombeaba agua en una cantera.
En 1827 regaló un modelo a la Universidad de Glasgow. Allí lo reparó y estudió William Thomson, Lord Kelvin, según The Hunterian, el museo que lo conserva.
Gas sellado y un regenerador
Dentro del motor, un gas encerrado pasa de una zona caliente a otra fría. Al calentarse se expande y empuja un pistón. Al enfriarse se contrae, y ese vaivén puede mover un generador.
En ese ciclo, la gran aportación de Stirling fue el regenerador, que guarda parte del calor del gas y se lo devuelve en la fase siguiente. Así hace falta menos energía de fuera.
Para Banks, la motivación del pastor «parece haber sido lograr ahorro de combustible». La teoría llegó después y de otras manos: fue William Rankine quien describió el ciclo completo.
Philips lo retomó en 1938
Según el Deutsches Museum de Múnich, Philips empezó en 1938 a desarrollar un motor de aire caliente para generadores baratos. Quería llevar luz y radio a zonas sin red eléctrica. En 1952 ya fabricaba pequeñas cantidades, pero nunca lo produjo en serie.
En 2015, la Institution of Mechanical Engineers premió el modelo de Glasgow, uno de los dos que se fabricaron. Su antiguo vicepresidente Stuart Cameron lo llamó «una alternativa más segura a las máquinas de vapor», cuyas calderas explotaban a menudo.
600 vatios junto a la caldera
La Pellematic Condens_e de ÖkoFEN es una caldera de pellets de condensación con un motor Stirling encima. El calor de los humos entra en el motor. Allí un pistón mueve helio entre la zona caliente y la fría, refrigerada con el agua de retorno de la calefacción.
Sobre el papel, son 9 kilovatios de calor y 600 vatios de electricidad de media. Cabe en un cuarto de calderas de 2,15 metros de techo y el motor lleva siete años de garantía. Según ÖkoFEN, la casa puede consumir entre el 70 y el 90 % de lo que produce.
Aun así, 600 vatios cubren solo una parte de la demanda. Para los picos de consumo eléctrico la vivienda sigue tirando de la red o de paneles solares de balcón.
72 casas británicas bajo medición
El informe final de la Carbon Trust, de marzo de 2011, siguió 72 motores Stirling domésticos. Los comparó con 36 calderas de condensación y reunió unos 44.000 días de funcionamiento.
¿El balance? Frente a una caldera de clase A y la luz de la red, los motores recortaron las emisiones alrededor de un 5 %. Pero casa por casa el abanico era amplio: de un 4 % más de emisiones a un 12 % menos.
Por eso el ahorro no siempre aparece. Según el informe, había una posibilidad entre tres de que el motor contaminara más que la caldera normal. En casas con más de 15.000 kilovatios hora de calor al año, en cambio, el ahorro subía al 9 %, unos 400 kilos de CO2.
La Carbon Trust apuntaba, por tanto, a viviendas grandes. Un piso pequeño de ciudad, con poca calefacción, queda lejos de ese perfil.
Un análisis de ciclo de vida de la Universidad de Mánchester, publicado en Energy Technology en 2018, añadió otro matiz. Con eficiencias realistas, el motor de gas emitía un 16 % más que una caldera y la red. Sus autores, encabezados por Laurence Stamford, ponen «en duda la idoneidad de las subvenciones».
Ningún invierno real para el gasificador
En Taiwán, un equipo de la Universidad Nacional Cheng Kung ha unido un gasificador de biomasa a un motor Stirling. El aparato convierte la biomasa en gas y luego lo quema para calentar el motor.
La tesis del proyecto, dirigida por el profesor Wen-Lih Chen, recoge su mejor prueba. Con 3 kilos de combustible y 70 litros de aire por minuto, dio 210 vatios eléctricos. La eficiencia eléctrica rondó el 2 % y la total llegó al 39,5 %.
Sus autores lo proponen para zonas remotas y residuos agrícolas. Pero nadie ha medido todavía un equipo así durante un invierno en una vivienda. Tampoco hay un ensayo independiente reciente de las calderas con motor Stirling que se venden hoy.
El estudio se ha publicado en Applied Thermal Engineering.
Foto: Andy Dingley / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0
