TECHNIQUE
du SOLAIRE THERMIQUE
Documentation technique
Le moteur Stirling
(Association Suisse de l'Industrie Gazière ASI)
Les termes "moteur Stirling" reviennent de plus en plus
souvent ces derniers temps dans les revues spécialisées et
dans la presse. C'est en 1816 que Robert Stirling, pasteur écossais,
demanda déjà un brevet pour ce type de moteur. Dans sa version
la plus simple, il comporte deux cylindres dont l'un est chauffé
de l'extérieur et l'autre refroidi, et dont les pistons sont fixés
sur le même vilebrequin. Les deux cylindres sont reliés entre
eux par un conduit et remplis d'un gaz de travail - de l'hélium,
de l'hydrogène ou de l'air. Ce gaz est chauffé dans un des
deux cylindres et, en se détendant, pousse le piston vers le bas,
entraînant ainsi le vilebrequin. Au retour du piston, le gaz chaud
est déplacé par le piston vers le cylindre froid et cède
la chaleur au régénérateur placé dans le conduit
de raccordement (accumulateur de chaleur) et se refroidit. Le piston du
cylindre froid précède d'un quart de tour celui du cylindre
chaud, faisant ainsi place au gaz. En remontant, il comprime le gaz et
le renvoie vers le cylindre chaud. C'est à ce moment que le gaz
récupère la chaleur apportée précédemment
au régénérateur.
Fn résumé, le déplacement du
piston chaud fournit plus d'énergie que le piston froid n'en utilise.
Pourquoi?
Cela ne peut s'expliquer que par la thermodynamique,
encore inconnue à l'époque de Stirling. Son invention était
fondée uniquement sur l'intuition. Vers la fin du XIXe siècle,
le moteur Stirling trouva quelques applications aux Etats-Unis et en Europe,
sous la dénomination de "moteur à air chaud".
Au début du XXe siècle, le moteur
Stirling fut complètement supplanté par le moteur à
explosion tel que nous l'utilisons aujourd'hui dans l'automobile, car il
était plus performant que le moteur à air chaud de l'époque.
Dans les années trente, la maison Philips
cherchait
un système d'entraînement autonome pour un générateur
d'un poste émetteur isolé et reprit le développement
du moteur Stirling aux Pays-Bas. Dans les années soixante, Philips
équipa avec succès des omnibus et des bateaux de moteurs
Stirling développant des puissances jusqu'à 200 kW, mais
une utilisation à plus grande échelle échoua pour
des motifs de rentabilité. C'est dans les années soixante-dix
seulement, qu'en raison de la pollution atmosphérique, on se rappela
des avantages du moteur Stirling: la combustion externe utilisée
pour chauffer de façon continue un cylindre dégage des gaz
d'échappement sensiblement moins nocifs que lors de la combustion
rapide dans un moteur à explosion. Le moteur Stirling a encore deux
autres avantages: puisqu'il n'y a pas d'explosion ni de soupape, le bruit
du moteur est à peine audible et, puisque rien ne se consomme à
l'intérieur, les parois des cylindres et les joints demeurent propres,
le moteur reste donc en bon état plus longtemps.
