Sekilas Pandang
Kemajuan dan perkembangan motor bakar menuju ke arah motor bakar ramah lingkungan hal mana yang menekankan pada pemakaian biaya yang lebih rendah. Hal ini disebabkan karena semakin mahal dan semakin menipisnya persediaan bahan bakar fosil yang tersedia di muka bumi. Atas dasar itulah dilakukannya pengembang sebuah motor bakar yang menggunakan bahan bakar yang low cost dan relatif tidak membahayakan lingkungan. Untuk mendapatkan hasil tersebut dibuatlah sebuah motor bakar berupa Motor Stirling.
Tujuan dari pembuatan ini untuk dapat menjadi alat penghasil energi alternatif yang berdaya guna serta membantu pembelajaran untuk pengenalan mesin konversi energi kepada siwa dan siswi pada lingkungan pendidikan.
Cara kerja dari mesin Stirling adalah dengan ekspansi gas ketika dipanaskan dan diikuti kompresi gas ketika didinginkan, bahan bakar digunakan sebagai sumber energi kalor yang dikonversikan oleh motor bakar menjadi energi mekanik berupa gerakan translasi piston yang kemudian diubah menjadi gerakan rotasi fly wheel. Dari rotasi fly wheel ini nantinya yang akan dihubungkan dengan sebuah dynamo sebagai penghasil energy listrik.
Motor Stirling adalah salah satu jenis motor bakar dimana pembakarannya terjadi di luar (external combustion engine). Dalam proses pembuatan sebuah prototype motor Stirling, dibutuhkan proses perancangan. Proses perancangan tersebut meliputi proses perhitungan termodinamika yang nantinya dijadikan sebagai acuan dalam perancangan elemen mesin, pemilihan bahan dan penentuan dimensi dari prototype tersebut.
Mesin Stirling adalah mesin pembakaran eksternal yang menggunakan udara atau gas (helium, hydrogen, nitrogen, methanol dsb) sebagai fluida kerjanya, bekerja berdasarkan prinsip peredaran termodinamika (motor udara panas), ditemukan pada tahun 1816 oleh Robert Stirling, Kilmamock-Skotlandia. Jadi pada mesin Stirling, gas hanya disusutkan dan kemudian dikembangkan dengan pemanasan dari luar.
Sebuah regenerator memungkinkan panas yang dihasilkan disimpan di dalam, sebagian menggantikan energi panas karena sedikitnya alih panas yang dimungkinkan melalui dinding heat-exchanger. Energi panas disimpan di dalam regenerator sementara gas penggerak menyusup ke ruangan yang dingin, dan kemudian dilepaskan sewaktu kembali ke ruangan ekspansi panas. Tenaga terjadi pada temperatur yang tinggi dan konstan, sangat ideal untuk setiap mesin. Kompresi terjadi pada temperatur rendah, dan hampir tidak ada energi panas yang hilang. Tenaga bersih yang dihasilkan adalah akibat perbedaan antara pengembangan gas bertemperatur tinggi dan mengkompresi gas bertemperatur rendah.
Mesin ini dapat membakar setiap bahan bakar padat (solid) atau cairan sebagai sumber pemanasannya. Hal ini menyebabkan mesin Stirling sangat menarik, khususnya pada situasi dimana bahan bakar konvensional saat ini sangat mahal dan sulit untuk memperolehnya. Beberapa jenis mesin Stirling, selain demikian efektif juga sangat mudah pembuatannya, sehingga menjadi pilihan yang terbaik untuk sistem pembangkit listrik.
Mesin dengan udara panas (hot-air machine) dikenal karena cara kerjanya yang mudah, kemampuannya menggunakan berbagai jenis bahan bakar; selain itu operasinya aman, tidak berisik, efisiensinya memadai (moderate, stabil dan rendah biaya perawatannya. Kekurangannya adalah ukurannya yang sangat besar namun daya keluarannya (output) kecil dan harganya investasinya tinggi / mahal (untuk ukuran saat itu). Lepas dari pada itu, karena biaya operasinya rendah, maka mesin Stirling dipilih aplikasinya untuk mesin dengan tenaga uap – pilihan satu-satunya pada saat itu- yang boros bahan bakar untuk mesin dengan daya yang sama, dan memerlukan perhatian khusus untuk mencegah terjadinya bahaya ledakan atau kerusakan lainnya.
Kekurangan utama lainnya untuk jenis mesin udara panas adalah kecenderungannya gagal operasi apabila heater head terlalu panas, walaupun hal itu kemudian dapat diatasi setelah dilakukan rekayasa ulang heater head nya, yang dapat mencegah panas lebih, serta aman pada mesin dengan daya rendah. Namun tetap saja penyempurnaan ini tidak mampu meningkatkan daya saing mesin ini terhadap mesin-mesin pembakaran internal lainnya yang bermunculan dipasaran pada waktu itu yang harganya jauh lebih murah.
Jenis yang telah dibuat ini dinamakan mesin Stirling gamma, di mana piston tenaga sudah terpasang di dalam silinder yang terpisah samping silinder piston displacer, tapi masih terhubung ke roda gila sama. Gas dalam dua silinder dapat mengalir bebas karena mereka berada dalam satu tubuh. Konfigurasi ini menghasilkan rasio kompresi lebih rendah, tetapi mekanis ini cukup sederhana dan sering digunakan didalam mesin Stirling multi-silinder.
Artikel terkait
Video Stirling Engine
