Les moteurs sont des merveilles de l’humanité, ils transforment une forme d’énergie en une énergie mécanique. En ce sens, les premiers moteurs étaient les moulins à eau ou à vent et remontent au moins au premier siècle avant JC. Mais c’est vraiment la révolution industrielle qui a transformé le monde des moteurs. Aujourd’hui, ils propulsent nos voitures et nos avions, mais font également vibrer nos téléphones. Dans cet article, nous parlerons d’un type particulier de moteur: le moteur de Stirling.

Voici une vidéos du mien en action, il suffit d’une différence de température entre la plaque supérieure et inférieure. Ici, j’ai utilisé de l’eau chaude et de la glace.

Comment ca marche?

Le moteur Stirling est un moteur thermique, cela signifie qu’il transforme une différence de température en énergie mécanique. Ils ont été inventés pendant la révolution industrielle avant que les turbine à vapeur deviennent la solution par excellence.

Ils fonctionnent sur un principe physique. Vous savez probablement que si vous compressez de l’air, il devient chaud mais l’inverse est vrai si vous réchauffez de l’air, il se dilate. C’est ce qui alimente les moteurs stirling. Ils sont composé d’une extrémité froide, d’une extrémité chaude et deux pistons associés, d’un rotor et d’un espace clos avec de l’air à l’intérieur. Le moteur fonctionne en 4 étapes qui forment un cycle:

1. (État: piston froid déployé; piston chaud rétracté) L’air chauffe au contact du côté chaud et se dilate poussant le piston froid qui se rétracte.
2. (État: piston froid se rétracte; piston chaud se déploie) Les deux pistons étant liés au rotor et en raison de l’inertie, le piston chaud se déploie vu que le piston froid se rétracte.
3. (État: piston froid rétracté; piston chaud déployé) L’air refroidit au contact du côté froid et se contracte tirant sur le piston froid qui s’étend.
4. (État: piston froid se déploie; piston chaud se rétracte) Les deux pistons étant liés au rotor et en raison de l’inertie, le piston froid se déploie vu que le piston chaud se rétracte.

Les moteurs de Stirling en vrai

Théoriquement, les moteurs Stirling sont plus efficaces que les autres moteurs. Ils peuvent fonctionner avec n’importe quelle source de chaleur ou de froid et ils n’ont pas besoin d’air car il n’y a pas de combustion. Mais en réalité, ils exigent souvent l’utilisation de matériaux exotiques et coûteux. De plus, ils sont plus lourds que les autres moteurs.

Même avec ces problèmes, certaines personnes ont essayé d’utiliser ces moteurs dans des voitures et des avions, mais avec peu de succès. Les moteurs Stirling peuvent également être utilisés comme pompes à chaleur: en forçant leur rotor à tourner, nous pouvons produire une différence de température entre l’extrémité froide et l’extrémité chaude.

Cependant, le vrai succès pour les moteurs Stirling de nos jours sont les sous-marins suédois de la classe Gotland. En effet, les moteurs Stirling peuvent être extrêmement silencieux par rapport aux moteurs diesel car ils n’ont pas de combustion interne et l’eau de mer peut être utilisée pour les refroidir. De plus, ces moteurs ne produisent pas non plus de gaz par eux-mêmes, ce qui signifie qu’ils peuvent fonctionner sous l’eau. Au contraire, des sous-marins diesel qui doivent remonter à la surface pour faire fonctionner leur moteur et charger leur batterie. En 2006, HSwMS Gotland a prouvé la capacité furtive du moteur stirling en «coulant» le porte-avions américain USS Ronald Reagan lors d’un jeu de guerre.

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Judicael Poumay (Ph.D.)

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