Der Nutzen eines Motors ist mechanische Energie. Außer mechanischer Energie können Stirlingmaschinen auch Umgebungswärme „hochpumpen“ und diese damit für Heizzwecke und für die Warmwasserbereitung nutzbar machen. Umgekehrt läßt sich mit Stirlingmaschinen auch Kälte erzeugen.

Schema Motor, Wärmepumpe, Kältemaschine

Den Stirling-Kältemaschinen und -Wärmepumpen muß von außen mechanische Energie zugeführt werden. Dabei erwärmt sich eine Seite der Maschine, die andere Seite kühlt ab.
Je nach dem ob die heiße oder die kalte Seite genutzt wird, handelt es sich um eine Wärmepumpe oder eine Kältemaschine.
Der große Vorteil von Stirling-Wärmepumpen und Stirling-Kältemaschinen liegt in der ökologischen Unbedenklichkeit der Arbeitsgase Helium, Wasserstoff oder Kohlendioxyd, die als Füllung Verwendung finden.
Der größte ökologische Nutzen beim Einsatz von Stirling-Wärmepumpen und -Kältemaschinen ist dann gegeben, wenn zu ihrem Antrieb ein Stirlingmotor eingesetzt wird, anstelle eines Elektromotors. Damit lassen sich die hohen Umwandlungsverluste und Emissionen in den Kraftwerken vermeiden.

Stirling-Wärmepumpen

Die rechts abgebildete „Vuilleumiermaschine“, so nennt man die Kombination eines Stirlingmotors mit einer Stirling-Wärmepumpe, ist ein Prototyp und enthält lediglich zwei bewegte Teile. Sie wird z.B. mit Erdgas oder Heizöl befeuert und spart Heizenergie, weil sie Umgebungswärme auf das Temperaturniveau für Heizzwecke „hochpumpt“.

Vuilleumiermaschine

Stirling-Kältemaschinen

Die Maschine rechts ist eine Tieftemperatur-Stirling-Kältemaschine, mit ihr lassen sich Temperaturen um 80 K (ca. -190°C) erreichen. Luft-oder Erdgasverflüssigung und Kühlung von Infrarotsensoren sind typische Beispiele für Tieftemperaturanwendungen.
Das Militär kauft seit vielen Jahren diese Maschinen in großen Stückzahlen, da es sehr viele Kühlaggregate für automatische Lenkwaffen und Wärmesichtgeräte benötigt.
Eine mögliche Anwendung für zukünftige Stirling-Kältemaschinen wären solarbetriebene Kühlaggregate für große Bürokomplexe. Die Antriebswärme könnte dabei von handelsüblichen thermischen Solarkollektoren bzw. Vakuum-Röhrenkollektoren geliefert werden.

Kleines Kühlaggregat für Infrarotsensoren