Moteur a combustion externe : moteur stirling

Le principe est relativement simple : le fluide principal qui produit un travail est un gaz (air, hydrogène ou hélium) soumis à un cycle moteur comprenant quatre phases : chauffage isochore (à volume constant), détente isotherme (à température constante), refroidissement isochore puis compression isotherme.

Le but est de produire de l’énergie mécanique à partir d’énergie thermique.

Au début du cycle, le gaz à l’intérieur du moteur est déplacé vers un endroit chauffé par une source d’énergie : sa température et sa pression augmentent donc. Ce qui engendre une dilatation du gaz dans le piston concerné. Le gaz a donc transformé son énergie thermique en énergie mécanique. En effet, un gaz à haute pression qui se dilate permet de fournir beaucoup d’énergie mécanique. Mais malheureusement le gaz ne peut se dilater infiniment : il faut compresser le gaz dans le piston jusqu’à son état initial (pour pouvoir le dilater de nouveau plus tard) en utilisant le moins d’énergie possible (car compresser un gaz demande de l’énergie mécanique). Il faut donc déplacer le gaz du côté chaud au côté froid du moteur. En utilisant l’énergie mécanique précédemment fournie, on compresse le gaz : puisque compresser un gaz à basse pression demande moins d’énergie que ce que la dilatation d’un gaz à haute pression fournit, on récolte un surplus d’énergie mécanique à chaque fois qu’on répète le cycle de dilatation. Bien sûr, il faut constamment alimenter le moteur en énergie thermique (source de chaleur constante ex : flamme).
On nomme ce cycle thermodynamique le cycle de Stirling

Le cycle est inversible ce qui signifie que si un travail mécanique est fourni, il peut fonctionner comme une pompe à chaleur et fournir de la chaleur ou du froid. Le cycle est un cycle fermé régénératif utilisant un fluide gazeux. « Cycle fermé » signifie que le fluide travaillant est en permanence contenu dans la machine thermodynamique. Ceci catégorise