De meeste bestuurders gaan ervan uit dat de verbrandingsmotor de enige manier is om een voertuig te verplaatsen. Warmte en koeling vinden plaats in het cilinderblok. Het werkt. Het is alomtegenwoordig. Maar er is een alternatief pad. De externe verbrandingsmotor verplaatst verwarming en koeling buiten de hoofdmachtsstructuur. Het klinkt als een stap achteruit. Dat is het niet. Het is eigenlijk behoorlijk efficiënt.
Twee verschillende typen hebben auto’s aangedreven: de stoommachine en de Stirlingmotor. Beide bieden specifieke voordelen die de moderne techniek nu pas ten volle begint te benutten.
De vergeten snelheid van de stoommachine
Stoommachines begonnen in zware machines. Treinen. Landbouwmachines. Ze bewezen zichzelf onder enorme belastingen. Dat bewijs was genoeg om ze op de weg te brengen.
Zodra een stoommachine de volledige hitte bereikt, blijft de druk consistent. Geen jacht op uitrusting. Geen complexe transmissie nodig. De auto beweegt gewoon.
Neem de Stanley Raket. In 1906 haalde hij een snelheid van 200 kilometer per uur. Dat is 204,4 kilometer per uur. Dat snelheidsrecord bleef tientallen jaren standhouden. Stoomwagens zijn niet van de ene op de andere dag verdwenen. Ze concurreerden jarenlang met vroege benzineauto’s. Waarom? Omdat het starten van een vroege verbrandingsmotor gevaarlijk was. Je moest hem met de hand aandraaien. Het kan terugslaan en uw arm breken. Elektrische starters waren nog niet uitgevonden. Stoommachines zijn zojuist ingeschakeld.
Het gemak won echter. Rond de tijd dat Ford het Model T lanceerde, maakten elektrische componenten benzineauto’s gebruiksvriendelijker. De kosten hebben de stoommarkt gedood. Populaire stoomwagens kosten ongeveer zes keer zoveel als een in massa geproduceerde Ford. Ze stierven langzaam uit. Nu zijn het curiosa. Jay Leno verzamelt ze. Vintage voorbeelden overleven omdat ze betrouwbaar zijn.
Maar onderzoekers kijken er nog steeds naar. De efficiëntie van de stoommachine, gecombineerd met moderne technologie, duidt op een potentiële comeback.
Stirlingmotor: warmte van buitenaf
De Stirlingmotor werd begin 19e eeuw ontwikkeld door een Schotse uitvinder. Het dreef ook vroege auto’s aan. De populariteit ervan stagneerde snel. De beschikbare materialen waren toen niet bestand tegen de extreme hitte die nodig was om het te laten werken. De motoren smolten of vielen uit.
De Stirlingmotor maakt gebruik van zuigers zoals een stoommachine. Maar de warmtebron is extern. Nu hebben we sterkere materialen. We hebben een betere metallurgie. De Stirling heeft nieuw potentieel.
Het kan op elk type brandstof draaien. Die flexibiliteit inspireerde autofabrikanten in Detroit. Ze experimenteerden in de jaren zeventig met de Stirling. Ze zagen de veelzijdigheid. Ze zagen de theoretische efficiëntie.
Meer recentelijk, in 2012, deed een door Stirling aangedreven auto mee aan de Shell Eco-marathon Europa. Het was een wedstrijd voor experimentele voertuigen op alternatieve brandstof. De auto voldeed niet aan de kwalificaties van de wedstrijd. Het kon niet racen. Het lukte niet om zich te kwalificeren.
Maar het slaagde erin mensen opnieuw aan de Stirling-motor te laten denken. De materialen zijn nu beter. De ontwerpen zijn scherper. De belangstelling is terug.
Veel meer informatie
De efficiëntie van de stoommachine, gecombineerd met moderne technologie, geeft stoomkracht volop potentie voor een comeback.
De verschuiving terug gaat niet over nostalgie. Het gaat over thermodynamica. Verbrandingsmotoren verspillen warmte. Externe verbrandingsmotoren kunnen er meer van opvangen. Ze werken volgens verschillende principes. Ze hebben niet de complexe kleppensystemen van een benzinemotor nodig. Ze hebben geen heen en weer bewegende onderdelen met hoge snelheid nodig die slijtage veroorzaken.
De Stirlingmotor is stil. Het loopt soepel. Het explodeert niet in de cilinder. Het verwarmt een gas extern. Het gas zet uit. Het duwt de zuiger. Het is schoon. Het is efficiënt. Het is gewoon moeilijk om klein genoeg te maken voor een auto. Vroege pogingen mislukten vanwege materiële beperkingen. Die grenzen hebben we overschreden.
Het snelheidsrecord van de Stanley Rocket uit 1906 herinnert ons eraan dat alternatieve energie niet nieuw is. Het is gewoon buitenspel gezet. De kosten van stoomwagens waren in het begin van de 20e eeuw de moordenaar. Tegenwoordig zijn de productiekosten anders. Toeleveringsketens zijn anders. De barrières zijn van technische aard en niet alleen van financiële aard.
De experimenten uit de jaren zeventig van Detroit lieten de bedoeling zien. De inzending van de Shell Eco-marathon van 2012 toonde de poging. Het resultaat was een mislukking op papier, maar succes in bewustzijn. Het gesprek is opnieuw begonnen.
Moderne onderzoekers geloven dat het pad van externe verbranding een haalbare route biedt voor toekomstig auto-ontwerp. Niet noodzakelijkerwijs voor snelheidsrecords. Maar voor efficiëntie. Voor brandstofflexibiliteit. Voor een ander soort rit.
De verbrandingsmotor won de race een eeuw geleden. Het betekent niet dat dit de enige manier is. Het betekent alleen dat dit op dat moment de handigste manier was. Gemak verandert. Efficiëntie is nu belangrijker. De externe verbrandingsmotor is er nog steeds. Wachten op het juiste moment.
