Moteur STIRLING

[Fersen]

En lisant le fil de Starfield sur le four solaire  , je me suis souvenu avoir lu un jour un article sur le moteur STIRLING pour produire de l'énergie.
ça doit être sur le site de C. Couderc je pense


Ai-je rêvé 


Sinon, comment fonctionne le principe 

[starfield]

C'est le fil de Jef je n'ai fait qu'y apporter une contribution  .
pour C. Couderc je ne sait pas mais ca ce pourrait bien qu'il s'y soit intéressé.

par contre oui on peut produire de l'énergie et le rendement est bien meilleur que celui de la combustion interne
et la pollution bien moindre voir nulle selon le couple carburant ; comburant.

C'est utilisé par des marines nationales pour le refit des sous marins
http://en.wikipedia.org/wiki/Södermanland_class_submarine


c'est couramment utilisé dans les capteur thermique solaire parabolique très efficaces http://www.stirlingenergy.com/

c'est étudié pour un usage spatiale http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=stirling-in-deep-space
ca permettrait de diminuer énormément la masse de radio isotope utilisé comme source chaude du générateur Seebeck
C'est un système similaire au fameuses cellules Peltier des glacières électriques sans compresseur quand on les utilise a l'envers
si vous retirez des calories d'un coté (source froide) et que vous en ajoutiez de l'autre coté de la cellule de la glacière (source chaude)
vous obtenez parfois entre 1 et 3 v et quelques dixiemes d'amperes on peut arriver a 3w gros maximum.
Sur les sondes la source chaude est la chaleur naturelle du radio isotope la source froide un radiateur  qui évacue la chaleur dans le
vide par rayonnement (pas de convection dans le vide pour les radiateurs).

la quantité d'énergie contenue dans le radio isotope est sans aucune mesure avec ce qui serait contenu
dans un réservoir du même poids ou volume du meilleur carburant  
c'est cette énorme énergie potentielle qui avait tant passionné a l'époque de Pierre et Marie curie.

par contre le rendement Seebeck est extrêmement mauvais : 3 a7 %  et
malgré cela on peut avoir 60w pendent 10 ans avec un tout petit chargement
d'où son usage tout a fait justifié en domaine spatial
mais franchement risqué sur terre surtout avec les incontournables
utilisation/abus : pour alimenter des phares ou des bouées automatiques par exemple
lien anglais : http://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_thermoelectric_generator
c'est a la foi informatif et vers la fin du texte édifiant aussi hélas.

le stirling qui lui aussi a besoin d'une différence de potentiel thermique mais il a un rendement très bon
il lui peut approcher la limite des 50%

le principe de fonctionnement suit

[starfield]

En fait le stirling est en général un moteur a piston et a combustion ou plutôt "chauffage" externe, le gas qui pousse sur les pistons.
est conservé dans le moteur en général on utilise de l'hélium en pression mais ca tourne aussi a l'air (moins bien).
L'hélium est prefferé pour son excellente conductivité thermique.

ce sont des moteurs pouvant utiliser toute différence de température disponible ou fonctionner en poly carburant quant ils en utilisent.
ils sont très lent a changer de régime ou optimisé pour un régime fixe,
très solides; propres; silencieux; efficace; idéal comme générateur; pompe; ou pour de gros bateaux en bref
partout ou on peut s'accommoder d'un régime constant ou peut variant.

voila un bon site clair en français http://www.moteurstirling.com/
on a juste un peu du mal a voir sur certains schémas que le gaz passe entre le piston du déplaceur et la paroi du cylindre
il y  a un jeu important ou alors aussi le piston déplaceur peut être poreux (il joue aussi le rôle de régénérateur dan ce cas)

le moteur type alfa est le plus simple a comprendre a mon point de vue sur ce site

sinon la page wikipedia française très claire  http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_Stirling
la page wikipedia US beaucoup plus complète il y a le regretté groupe électrogène philips http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling_engine

LA référence japonaise d'un chercheur c'est en anglais tres riche en infos
et tout a fait bien pour s'initier au concept http://www.bekkoame.ne.jp/~khirata/

les collectors antique sont beaux sur ce site hélas parfois certaines images manquent http://www.sesusa.org/

et enfin le site concernant les bateaux le wispergen qui fournissait le courant l'eau chaude et le chauffage
ils ont été ravagé par le tremblement de terre mais existent toujours en r & d
http://www.whispergen.com
http://www.whispergen.com/main/dcmarinespecs_info/   voire le pdf DC Marine Handout

[MINA]

et avec le générateur SEEBECK de construction amateur   quelle puissance pourrait-on produire 

[starfield]

20w mais avec 10 plutôt 20 cellules a poser sur une source de chaleur ne risquant pas de dépasser la température max
tout en en étant maintenue assez proche de la t° optimale pour garder 20 w de production.

Ces chiffres donnent un ordre d'idée ca peu varier selon les modèles de cellules et
on est parfois très agréablement surpris par du matériel "no name" cellule de recup glaciere  (usage peltier donc)
donnant 2.87w en seebeck quant a la fiabilité je n'ait pas de données dans ce cas

un exemple de montage :
Une tôle cuivre au dessus (pas directement dessus car trop chaud) d'un petit poêle marine
avec les cellules dessus et ventilées par une partie de leur production par exemple,
 il faut vraiment respecter le data-sheet au niveau de la t° max elle ne doit jamais être atteinte
ce contrôle de la température n'est peut être pas simple a faire dans certains cas

Les avantages
---un encombrement ultra minimal
---nécessite un montage soigné mais finalement assez simple
---une très grande fiabilité mécanique (aucune pièces mobiles)
---une possible récupération de courant a partir de chaleur perdue sinon.
--- une possible génération de froid "sur un plat"a partir de courant par usage en
    effet pelletier (refroidissement ou chauffage par migration calorique) mais avec une
    très importante consommation et une bonne évacuation des calories de la face chaude)
---nouvelle source d'énergie diversifiée des limites des autres 
---une autonomie de production uniquement limitée par le maintient du différentiel thermique entre les 2 faces
   (en géothermie par exemple il n'y a pas de limite de durées)
---mobilité du capteur que  l'on peut placer sur toute source de chaleur ne risquant pas de dépasser la température max
   si la chaleur n'est pas maintenue assez proche de la t° optimale il y aura une très nette baisse de production
   mais ca produira tout de même.

   
les inconvénients
---un très mauvais rendement  (ca peut impliquer une relativement grande surface plane chaude pour 20 W  30X15 cm)
---le prix élevé des cellules de grande qualité optimisées pour l'effet seebeck plutôt que peltier (voir marque tellurex)
---le prix élevé des cellules pour le w produit par rapport au photo voltaïque
---une propriété isolante thermique gênante dans certaines applications,
   un cellule montée entre un CPU et son radiateur vas faire chauffer le CPU par isolation du radiateur
   par contre c'est très bon sur les capteur de camera CCD pour l'astronomie
   (ces capteur ne chauffent pas et on diminue le bruit thermique en les refroidissant en effet peltier)
---nécessitée d'une bonne évacuation des calories de la face chaude pour établir
   la bonne différence de potentiel thermique. Un gros radiateur en alu 30 X 15 X 3 cm
   avec petits ventilateurs de pc peut être nécessaire pour 20w  exemple.
---nécessitée de bons contactes thermique dans le montage (utiliser de la graisse thermique)
---nécessitée d'une pression uniforme sur toute les cellules entre la plaque chaude et le gros radiateur

liens

http://www.tellurex.com/products/
http://www.tellurex.com/products/power.php

http://ieverred.en.made-in-china.com/product/tqZQNGTCJARz/China-Thermoelect…

[Matis]

dites donc les gars, c'est une véritable usine à gaz ce truc, vu la production 

[starfield]

"usine a gaz" le générateur seebeck ? ou le stirling?  

pour le générateur seebeck
c'est sure la production est minime surtout par rapport au cout, c'est bien pour récupérer du courant la ou il y a un
différentiel de température gratuit, ca peut aporter un plus interessant dans les pays froids en co génération.

pour le bateu dans les tropiques ce n'est pas  intéressant pour l'instant vu le rendement très mauvais.

le stirling peut présenter de son coté une certaine complexité et une usure ainsi qu'un petit bruit mais il a un très bon rendement.