Moteur Stirling Article, Signification, Explication

Robert Stirling n'a pas inventé le moteur Stirling, mais il l'a muni en 1816 d'une amélioration suffisamment importante pour lui donner une réelle extention : un échangeur entre les deux pistons.

Peu connu du grand public, mais une référence des spécialistes, ce moteur a de nombreux avantages. Il fut très répandu au temps de la domination des machines à vapeur.

principe, avantages et inconvénients

Le principe est relativement simple : le fluide principal qui produit un travail est un gaz (air, hydrogène ou hélium) à une modeste pression et est soumis à un cycle de Carnot à 4 temps, séparé par deux phase de déplacement : chauffage, détente, déplacement vers la source froide, refroidissement, compression, retour vers la source chaude.

La source chaude du moteur peut être alimentée par une source quelconque : combustion externe de dérivés du pétrole, le gaz naturel, le charbon, etc. mais aussi énergies renouvelables comme l'énergie solaire ou l'énergie géothermique.

L'absence d'explosion au cours du cycle moteur le rend particulièrement silencieux et réduits les contraintes mécaniques. L'entretien du moteur Stirling est également facilité par son absence d'échange de matière avec son environnement. Et son rendement peut avoisiner les 40%, contre environ de 35% pour les moteurs à explosion : si la différence de 5% parait faible, elle signifie quand même près de 15% (5/35) d'économie d'énergie.
Mais les problèmes d'étanchéité sont difficile à résoudre, c'est le principal problème de ce moteur.
Il a été utilisé pour une classe de sous-marins suédois, notamment en raison de son silence, propriété cruciale pour les sous-marins.

Les quatre types de moteur Stirling

• Un Stirling alpha contient deux pistons de puissance séparés, un piston 'chaud', et un piston 'froid'. Le piston chaud est situé près de l'échangeur à la plus haute température, et le piston froid, est situé près du point d'echange de température la plus basse. Ce type de moteur à un un ratio puissance-volume très élevé, mais à des problemes techniques, liés (fréquement) aux températures trop élevées du piston chaud pour ses joints.

• Un Stirling béta à un simple piston de puissance placé coaxiallement avec un piston de « déplacement ». Le piston de déplacement sert uniquement à propulser le gaz de l'échangeur de tempèrature chaud, vers l'échangeur de température froid. Sur un cycle complet, ce piston ne consomme pas d'énergie. Ce moteur ne requied pas de 'joint' mobile dans la partie chaude du moteur, et peut atteindre des rendements élevés de compression, grâce aux pistons qui sont capable de se chevaucher pendant leur deplacement.

• Un Stirling gamma est un Stirling béta, sur lequel le piston de puissance, n'est pas monté coaxiallement avec le piston de déplacement. Cette configuration produit un rapport de compression plus faible, mais est généralement plus simple mécaniquement, et est souvent utilisé dans les moteur Stirling à plusieurs cylindres.

• Le moteur Quasiturbine Stirling est aussi une option.

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