Nos porões das casas europeias, funciona um motor patenteado em 1816 por um pastor escocês para evitar que trabalhadores morressem queimados

Há décadas, muitas residências europeias escondem em seus porões e salas de caldeiras uma tecnologia que nasceu há 210 anos, quando as máquinas a vapor da Revolução Industrial podiam se transformar em armadilhas mortais para os trabalhadores. Seu inventor foi um jovem pastor escocês que, em 1816, patenteou um motor com o objetivo de oferecer uma alternativa mais segura àquelas caldeiras que explodiam e provocavam vítimas. Quase dois séculos depois, sua criação encontrou uma segunda vida inesperada: transformar os sistemas de aquecimento doméstico.

O pastor que quis acabar com as explosões

No início do século 19, a industrialização britânica dependia cada vez mais das máquinas a vapor para movimentar fábricas, minas e sistemas de transporte. As deficiências dos materiais, os problemas de manutenção e as limitações dos dispositivos de segurança provocavam explosões de caldeiras que podiam matar ou causar graves queimaduras nos trabalhadores.

Robert Stirling, um pastor presbiteriano escocês de apenas 25 anos, conhecia os perigos daquela tecnologia e buscou uma alternativa que reduzisse seus riscos. Em 27 de setembro de 1816, apenas oito dias depois de sua ordenação religiosa, solicitou uma patente que acabaria dando nome a um dos motores térmicos mais singulares da história.

A solução de Stirling consistia em aproveitar as diferenças de temperatura para gerar movimento mecânico por meio de um gás encerrado em um circuito. Ao ser aquecido, o gás se expande e exerce pressão sobre um pistão; quando esfria, se contrai e permite repetir o ciclo, convertendo esse movimento alternado em energia mecânica.

Robert Stirling

O combustível é queimado fora do espaço que contém o gás de trabalho, evitando a necessidade de produzir vapor de água em alta pressão, como nas caldeiras tradicionais. O inventor incorporou ainda um regenerador térmico capaz de armazenar temporariamente parte do calor e devolvê-lo ao sistema, uma inovação que melhorava sua eficiência décadas antes de as leis modernas da termodinâmica se consolidarem.

A invenção que a indústria acabou deixando para trás

O motor Stirling passou a ser utilizado durante o século 19 em aplicações industriais e agrícolas, especialmente para acionar pequenas máquinas e bombear água. Em 1843, James Stirling, irmão do inventor e engenheiro de profissão, desenvolveu uma versão destinada a uma instalação industrial, demonstrando que a tecnologia podia funcionar fora do âmbito experimental.

No entanto, as dificuldades para fabricar componentes resistentes a temperaturas elevadas limitaram sua potência e confiabilidade. O aperfeiçoamento das máquinas a vapor e, posteriormente, a expansão dos motores de combustão interna acabaram relegando-o a aplicações especializadas, enquanto outras tecnologias dominavam o transporte e a produção industrial.

Ilustração da solicitação de patente de 1816 de Robert Stirling para o desenho de motor de ar que mais tarde ficou conhecido como motor Stirling

As crises do petróleo da década de 1970 reacenderam o interesse por sistemas capazes de aproveitar melhor a energia e utilizar diferentes fontes de calor. Os avanços em materiais, trocadores de calor e sistemas de controle permitiram recuperar possibilidades que haviam sido difíceis de explorar durante o século 19.

No fim da década de 1990 e no início dos anos 2000, empresas europeias começaram a desenvolver equipamentos domésticos de microgeração baseados em motores Stirling. A proposta consistia em integrar aquela tecnologia bicentenária às caldeiras das residências para obter dois produtos úteis a partir de uma mesma fonte de energia: calor e eletricidade.

Uma pequena usina elétrica no porão

O funcionamento doméstico aproveita o calor produzido por uma caldeira, geralmente alimentada a gás, para acionar um motor Stirling conectado a um gerador elétrico. Ao mesmo tempo, o sistema recupera energia térmica para fornecer aquecimento e água quente, reduzindo as perdas associadas à produção dos dois serviços separadamente.

Motor Stirling em funcionamento

Em setembro de 2000, o site The Guardian descreveu equipamentos desenvolvidos por empresas como WhisperTech e SunPower, capazes de gerar cerca de um quilowatt de eletricidade, uma potência suficiente para alimentar simultaneamente vários eletrodomésticos de baixo consumo. Aqueles dispositivos antecipavam uma forma de geração distribuída na qual cada residência poderia produzir parte da eletricidade de que precisava.

O entusiasmo inicial pela microgeração chegou a alimentar previsões extraordinariamente ambiciosas. Um relatório elaborado pela EA Technology para o setor elétrico britânico calculou que, em 2025, até 13 milhões dos 23 milhões de lares que o Reino Unido tinha poderiam dispor de pequenos geradores domésticos.

Gerador Stirling Philips MP1002CA de 1951

Segundo aquelas estimativas, sua produção conjunta durante os momentos de maior demanda alcançaria entre 15 mil e 23 mil megawatts, uma quantidade comparável a toda a capacidade nuclear britânica da época. Também eram projetadas economias de entre 150 e 300 libras anuais por residência, embora esses números correspondessem a cenários comerciais que, por fim, não se concretizaram nessa escala.

A segunda vida do motor de Stirling

Nos anos seguintes, surgiram equipamentos comerciais de microgeração doméstica, entre eles modelos desenvolvidos por fabricantes europeus como a Viessmann, que incorporavam motores Stirling para produzir calor e eletricidade. Sua implantação ficou limitada pelos custos de aquisição, pelas necessidades de manutenção, pela evolução dos preços da energia e pela concorrência de tecnologias como as bombas de calor e os painéis solares.

Ainda assim, sua utilização demonstra a atualidade de um princípio mecânico concebido quando a eletricidade doméstica ainda pertencia ao futuro. Dois séculos depois de um pastor escocês buscar uma forma de reduzir as mortes associadas às máquinas a vapor, sua invenção encontrou um lugar inesperado em algumas casas europeias, transformada em uma tecnologia capaz de aproveitar o calor para gerar eletricidade.

Imagens | Picryl, Wikimedia, Paul U. Ehmer, Geni

Este texto foi traduzido/adaptado do site Xataka Espanha.