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Le moteur Stirling est un moteur thermique à combustion externe. Il a été conçu à l'origine comme un moteur industriel pour concurrencer la machine à vapeur, mais en pratique pendant plus d'un siècle, il n'a été utilisé que pour des applications domestiques et pour des moteurs de faible puissance. Le moteur Stirling a été inventé en 1816 par Robert Stirling, un prêtre écossais. L'une des préoccupations de l'époque était la sécurité des machines à vapeur. L'objectif de Stirling était de réaliser un moteur moins dangereux que la machine à vapeur. Le fonctionnement est basé sur la dilatation et la contraction d'un gaz qui peut être de l'hélium, de l'hydrogène, de l'azote ou de l'air. Ce gaz est obligé de passer cycliquement d'une source froide où il se contracte à une source chaude où il se dilate. Ce type de machine est considéré comme un moteur thermique. C'est un moteur thermodynamique du fait de la présence d'un gradient de température entre les deux sources thermiques. Actuellement, le développement est toujours à l'étude.

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Le gaz comprimé exerce une pression sur un piston. Le piston est relié à un vilebrequin qui permet de convertir le mouvement linéaire du piston à l'intérieur du cylindre en un mouvement de rotation d'un axe. Au sein du groupe des moteurs thermiques, comme la machine à vapeur, le moteur Stirling est classé comme moteur à combustion externe; tous les transferts de chaleur avec le gaz de travail se font à travers la paroi du moteur. D'autre part, dans un moteur à combustion interne, l'apport de chaleur est réalisé par la combustion d'un carburant à l'intérieur du corps du fluide de travail. Comme c'est généralement le cas dans les moteurs thermiques, le cycle général consiste en: Comprimer le gaz qui est à une température plus basse. Chauffez le gaz dans un point chaud. Développez le travail mécanique générateur de gaz chaud. Refroidir le gaz dans une source froide pour pouvoir répéter le cycle de Stirling. Quelle est l'efficacité d'un moteur Stirling? L'efficacité du procédé est fortement contrainte par l'efficacité du cycle de Carnot, qui dépend de la différence de température entre la zone chaude et la zone froide.

La deuxième vie du moteur Stirling En 1878, l'année de la disparition de Robert Stirling, l'ingénieur américain John Ericsson améliore le système par l'ajout d'un piston « déplaceur ». Les moteurs type Ericsson seront construits aux États-Unis jusqu'à la première guerre mondiale. Mais leur point faible reste leur rendement énergétique très médiocre. Dans les années 1930, avec l'accroissement des connaissances en thermodynamique et en matériaux, la société néerlandaise Philips va à nouveau lancer des études sur le moteur à cycle Stirling, faisant bondir le rendement à 30%, proche des moteurs à explosion à essence. Mais les applications restent limitées à la cryogénie, étude et production des basses températures. La troisième vie du moteur Stirling C'est à partir des années 1990-2000 que le moteur Stirling va enfin trouver de nouvelles applications avec la volonté de trouver des alternatives au tout pétrole. En effet, l'énergie (chaleur) apportée au moteur Stirling peut avoir de nombreuses sources différentes: solaire, géothermique, thermique par récupération de gaz chauds, nucléaire, etc… Ainsi, on produit aujourd'hui des moteurs à cycle Stirling couplés à des paraboles solaires offrant comme génératrice de courant des rendements supérieurs aux cellules photovoltaïques.

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