Auch in Deutschland gab es ambitionierte Entwicklungen: Die Solo Stirling GmbH, Schwesterfirma des bekannten Rasenmäher- und Kleinmotoren-Herstellers Solo, baute eine V2-Zylinder-Maschine mit 9 kW_el. Nach dem Verkauf an die schwedische Cleanergy AB im Jahr 2008 verschwand der Solo Stirling vom deutschen Markt. Der Cleanergy-Nachfolger Azelio hat nun ein System vorgestellt, das einen Hochtemperaturspeicher mit einem Stirlingmotor kombiniert: Volatiler Wind- oder Solarstrom schmelzt recyceltes Aluminium bei 600 °C. Die Wärme kann längere Zeit gespeichert und an den Stirlingmotor weitergeleitet werden, der bedarfsgerecht sauberen Strom und Wärme liefert. Das System soll einen geringeren ökologischen Fussabdruck als Lithium-Ionen-Batterien haben und im Laufe der Zeit keinen Kapazitätsverlust erleiden.

„Sunmachine“
Hauptsächlich für Solarwärme und Pellets ist die „Sunmachine“ konzipiert worden – eine Erfindung des Nürnberger Physikers Eckart Weber. Ein Sturzbrenner erhitzte einen Zylinder des V2-Stirlings mit 3 kW_el. Im Sommer hätte der Stirlingmotor aus dem Keller geholt und unter einem Solarspiegel im Garten platziert werden können, um dann aus Sonnenenergie Strom zu produzieren. Bei der vielfach verkauften, aber noch nicht ausgereiften Maschine führten technische zu finanziellen Problemen und schliesslich zur Pleite im Jahr 2010. Sunmachines hätten in Wildpoldsried im Allgäu produziert werden sollen – genau auf dem Gelände, auf dem heute der zum Ölkonzern Shell gehörende Solarspeicher-Hersteller Sonnen seinen Sitz hat. In Neuseeland wurde der Vierzylinder-Stirling Whisper-Gen entwickelt. Das Gerät sollte einen Siegeszug über Europa starten. Kurz nachdem in Spanien eine Serienproduktion aufgebaut wurde, ging das Unternehmen pleite.

Freikolben-Stirlingmotor
Eine recht clevere Version ist der 1964 von dem US-Professor William Beale erfundene Freikolben-Stirlingmotor. Bei diesem Einzylinder-Typ kann auf Kurbeltrieb und Wechselrichter verzichtet werden, weil direkt Wechselstrom erzeugt wird. Die Technologie eröffnete neue Nischen und 1995 startete British Gas ein Freikolben-Stirling-Projekt, das zum Microgen Engine führte. Das Gerät bewährte sich in Feldtests und Bestrebungen nach Energieeffizienz und -unabhängigkeit riefen einige europäische „Heizungsriesen“ auf den Plan: So bauten etwa ab 2010 Viessmann, Brötje, Remeha und Baxi sowie der Mini-BHKW-Marktführer Senertec den Microgen-Stirling in stromerzeugende Gasheizungen ein.

Brennstoffzelle statt Stirling!?
Mit Erdgasbrenner kam der Microgen-Stirling auf eine Leistung von 1 kW_el und 6 kW_th. Von den Mikro-KWK-Systemen wurden einige tausend Stück in Europa verkauft. Technische Probleme (Steuerung, Dichtigkeit, nicht exakt gerade hängende Wandgeräte) und der geringe elektrische Wirkungsgrad verhinderten aber einen durchschlagenden Erfolg. Als die Brennstoffzelle als Klimaschutz-Zukunftstechnologie aufkam mit viel höherer Stromausbeute und der Aussicht, sie irgendwann direkt mit Wasserstoff betreiben zu können, zogen sich die Heizungshersteller zwischen 2015 und 2019 wieder aus der Stirlingtechnologie zurück.

„Last man standing“
„Grundsätzlich finde ich das schade“, sagt Bernd Thomas von der Hochschule Reutlingen, einer der renommiertesten KWK-Technikexperten Deutschlands: „Die technischen Probleme hätte man in den Griff kriegen können, aber ich kann es nachvollziehen, dass die Heizungshersteller der Brennstoffzelle den Vorzug gaben.“ Jedoch freue er sich, dass Ökofen an ihrer 2015 eingeführten Pelletskessel-Stirling-Kombination festhalte. Heute sind die Österreicher der „last man standing“ mit dem Microgen-Stirling in einem KWK-Gerät. Ökofen hatte ausserdem daran gearbeitet, einen Freikolben-Stirling des US-Herstellers Qnergy mit 5,6 kW_el auf seinen Pelletskessel mit 64 kW_th aufzusetzen, legte diese Entwicklung aber wegen der ungünstigen gesetzlichen Rahmenbedingungen auf Eis. Generell werden Stirlings heute mehr in Nischen angewendet, wie der Verwertung von Industrieabwärme oder Schwachgasen, vor allem Deponiegas.

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Pelletkessel und Sterlinmotor
Der Allgäuer Daniel Zeitler versorgt sich nicht nur selbst mit Wärme sondern auch mit Strom: Hierfür hat er ein vielseitiges Photovoltaiksystem und eine Strom erzeugende Pelletsheizung angeschafft. Mit der Kombination Pelletskessel und Stirlingmotor steht der Hersteller Ökofen allein auf weiter Flur, denn die Stirling-Technologie hat es schwer, sich zu behaupten. (siehe pelletpreis.ch 11.9.23 >>)

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Alphagamma-Stirling
„Aus Holz auch Strom im kleinen Leistungssegment zu erzeugen ist ein interessantes Feld“, meint jedoch Thomas und siehe da: Vor kurzem hat die Microgen Engine Corporation bekannt gegeben, an der Kombination ihres Stirlings mit einem Stückholzkessel des slowenischen Herstellers Waltis zu arbeiten. Das Holzscheit-Mikro-KWK-System habe im Februar ein Konformitätszertifikat nach der Euronorm EN 303-5 erhalten. Eine interessante Neuheit kommt wiederum aus Österreich: Die Frauscher Motors GmbH hat eine Stufenkolben-Technik (Alphagamma-Stirling) entwickelt, die innermotorische Verluste reduzieren soll. Versuche des 7,5 kW_el Alphagamma-Motors mit Biogas ergaben elektrische Wirkungsgrade von über 28 %. „Die Effizienz ist auf dem Niveau des Ottomotors“, bekräftigt Inhaber Josef Frauscher, „wir haben uns auch schon eingehend mit der Verstromung fester Biomasse beschäftigt.“ Ein Frauscher-Stirling sei sowohl schon mit einem Pelletskessel als auch mit einem Prototypen einer Mikro-Wirbelschichtfeuerung getestet worden. Bei weiteren Entwicklungen möchte Frauscher auch Massnahmen gegen Blackout-Szenarien im Blick haben.

©Text: Christian Dany