energie gratuite

Le rôle de ce type de moteur est de convertir l’énergie thermique en énergie mécanique. Pour cela il effectue un cycle:

Le gaz à l’intérieur du moteur est déplacé vers le milieu chauffé ou la source chaude, ce qui a pour conséquence une augmentation de sa température donc de sa pression. Puis dans le piston, sous l’effet de la pression le gaz se dilate; c’est cette dilatation qui permet de fournir l’énergie mécanique.

Un gaz à haute pression qui se dilate fourni beaucoup d’énergie mécanique. De sorte à ce que le travail soit fournit graduellement il faut compresser le gaz dans le piston jusqu’à son état initial en utilisant le moins d’énergie possible; car pour compresser un gaz il faut de l’énergie mécanique. Le gaz va donc être déplacé du côté chaud vers le côté froid du moteur, diminuant ainsi la pression. On retourne donc au point de départ, c’est repartit pour un nouveau cycle.

En utilisant une partie de l’énergie mécanique précédemment fournie(par la dilatation), on comprime le gaz . Comme comprimer un gaz à basse pression demande moins d’énergie que celle qui est fournit par la dilatation d’un gaz à haute pression, à chaque fois qu’on répète ce cycle on récolte un surplus d’énergie mécanique.

La source chaude du moteur est alimentée par une source externe quelconque(combustion externe à l’aide d’énergie fossile ou d’énergie renouvelable, ou une autre source chaude).

Comme la plupart des cycles thermiques il comprend quatre phases: compression, chauffage, détente, refroidissement.

De 4 à 1: chauffage isochore. Le gaz circule dans le régénérateur et capte de la chaleur. La température et la pression augmentent.

De 1 à 2: c’est la détente isotherme. La zone de détente est chauffée par l’extérieur, ainsi le gaz suit une détente isotherme.

De 2 à 3: refroidissement isochore(à volume constant). Le gaz passe dans le régénérateur, se refroidit en lui transférant sa chaleur qui sera utilisée pour le cycle suivant. La pression et la température diminuent.

De 3 à 4: c’est la compression isotherme. La zone de compression est refroidie, ainsi le gaz suit une compression isotherme.

Avantages et inconvénients de ce système

-Contrairement au moteur à combustion classique il n’y a pas d’explosion et pas d’échappement de gaz . Ce moteur est silencieux et les contraintes mécaniques sont réduites.

-L’Entretien est facile : effectivement , il n’y a pas de réaction chimique interne et aucun échange de matière avec son environnement. Par apport au moteur à combustion interne il se détériore plus difficilement.

-Le rendement: il peut aller jusqu’à 40 % contre environ 35 % pour les moteurs à explosion: si la différence de 5 points paraît faible, elle signifie quand même près de 15 % d’énergie en plus.

-Le cycle de Stirling est réversible: entraîné par un autre moteur il devient une pompe à chaleur capable de refroidir à -200 °C ou de chauffer à plus 700 °C, selon le sens d’entraînement. Ceci, sans employer de gaz avec des propriétés spéciales qui leur confèrent des inconvénients pratiques ou chimiques .

-Ce moteur peut fonctionner à partir de n’importe quelle source de chaleur (combustion d’un carburant quelconque, solaire, nucléaire, ou chaleur humaine)

-La chaleur venant de l’extérieur il est possible, de la fournir de façon moins polluante notamment grâces aux énergies renouvelables.

-Du fait qu’il soit étanche et qu’il faille utiliser un gaz qui soit le plus léger possible, la réalisation de ce prototype est difficile.

-Il est difficile à commander. La variation de régime de ce moteur est très difficile à réaliser, car elle ne peut théoriquement se faire qu’en agissant sur le taux de compression du fluide de travail

-Ce moteur est bien plus cher que le moteur à combustion interne

-En terme de recherche et de développement les industriels ne lui accordent pas le même intérêt.

Les applications de ce moteur

Le moteur Stirling a des applications de niche, dans des situations où le coût initial du système n’est pas un inconvénient important par rapport aux avantages (l’applications dans la recherche surtout).

-La principale application commerciale du Stirling est dans le domaine de la réfrigération industrielle et militaire. Il sert de machine pour la liquéfaction des gaz et comme refroidisseur pour les systèmes de guidage militaire infrarouge.

-Il est utilisé comme générateur d’électricité en Islande, au Japon et dans les milieux extrêmes tels que les déserts australiens et arctiques par de nombreuses missions scientifiques et militaires.

-Il est aussi utilisé par les marines suédoises, australiennes et bientôt les sous-marins d’attaque américains en tant qu’ensemble propulseur principal, notamment pour les sous-marins suédois, non seulement en raison de son silence, propriété cruciale pour les sous-marins, mais aussi pour la faible production de gaz imbrûlés nécessaire à l’apport d’une différence de température à un moteur Stirling ; effectivement, un sous-marin en plongée ne peut évacuer des gaz qu’en les comprimant à une pression au moins égale à celle du milieu ambiant, nécessitant une part non négligeable de l’énergie disponible à bord.

-Ce moteur équipe aussi certaines classes de frégates américaines(navires de guerre), le système de refroidissement du réacteur nucléaire de nombreux sous-marins et porte-avions ainsi que des drones(aéronef sans pilote à bord, qui a souvent pour mission de surveiller).

-En raison de sa capacité polycarburant il a été testé avec succès par l’URSS sur quelques prototypes de chars lourds.

-La Nasa et d’autres agences spatiales l’utilisent pour fournir de l’énergie aux satellites et aux sondes spatiales en complément aux panneaux solaires qu’il contribue à orienter pour en optimiser le rendement.

-Le constructeur de cartes mères d’ordinateur personnel MSI a présenté début 2008 un système de refroidissement dont le ventilateur est actionné par un moteur de Stirling utilisant comme source de chaleur l’énergie dégagée par la puce à refroidir.

-La plupart des grands constructeurs de chaudières proposent en 2009 une centrale de micro cogénération utilisant un moteur Stirling. Ce type de chaudière de la taille d’un chauffe-eau permet non seulement de chauffer de l’eau à des fins domestiques comme le chauffage et l’eau sanitaire mais aussi de produire de l’électricité sur place.

-Beaucoup d’exemplaires sont utilisés dans la pédagogie, en classe de physique pour démontrer les principes de la thermodynamique. Certains fonctionnant grâce à la chaleur du soleil concentrée par une parabole à l’instar des modèles utilisés dans certaines centrales solaires produisant de l’électricité, d’autres ne nécessitant que de la chaleur d’une tasse à café ou de celle de la paume d’une main pour fonctionner.

Vers quelles évolutions du principe?

De nombreuses variantes ont été proposées. En voici quelques-unes:

-Des pièces élastiques remplaçant les pièces mécaniques solides : membrane, gaz ou liquide, ils permettent d’obtenir des moteurs à pistons libres, à déplaceurs libres, ou les deux. On peut noter aussi le cas d’une pompe à moteur Stirling appelée fluidyne dont les clapets sont les seules pièces mécaniques en mouvement.

 -Le montage du moteur Stirling en série permet à chaque pistons de jouer le double rôle déplaceur et moteur c’est le cas du moteur « double effet » par exemple.

-La transposition au moteur rotatif comme le quasi turbine du principe du moteur Stirling permet de combiner des cycles en séries dans un mouvement rotatif unique.

Des recherches sont en cours afin de pouvoir adapter ce type de moteur aux énergies renouvelables.

Le moteur de Stirling méconnu par beaucoup de monde, pourrait servir de base pour la création de nouveaux dispositifs.

Voici quelques exemples:

-Lors d’un incendie, la différence de température entre le feu et l’air ambiant peut actionner une pompe à eau pour éteindre le feu.

-On équipe des portes de ce moteur: la différence de température entre l’air ambiant et celle du corps humain permet d’ouvrir la porte automatiquement et de la refermer après.

-Faire de la soupe: grâce aux gradient de température entre les légumes et l’air ambiant, l’appareil broie les légumes.

L’eau d’une nappe phréatique peut provenir de l’eau de pluie ou de cours d’eau.

Au moment de s’infiltrer la température de l’eau est proche de celle de l’air.

Mais quand elle sous la terre, au contact de celle-ci elle se refroidit ou se réchauffe(suivant la saison). Si c’est l’hiver l’eau a gagne des calories et si c’est l’été, elle en perds.

Comment exploiter les nappes phréatiques?

-En faisant des puits.

-L’eau qui jaillis de terre(la source)est à la température du sol. Pour profiter de la différence de température entre l’air et le sol, au lieu d’avoir à creuser un trou profond on peut exploiter cette différence de température grâce à l’eau «neuve».

Si vous habitez prés de la source vous pouvez équiper votre maison de tuyaux. Ces derniers étant reliés à la source.

L’eau de la source, à l’aide d’une pompe ou d’un bélier hydraulique est emmenée dans un conduit qui est connecté à un plancher chauffant où rafraichissant.

Contrairement au plancher chauffant( rafraichissant)classique le fluide frigorigène(l’eau) n’effectue pas de cycle. Il est rejeté dans la nature.

Le noria est une machine permettant de faire monter l’eau en utilisant l’énergie hydraulique.C’est une grande roue à ailettes installée sur un cours d’eau.

Sur cette roue sont fixés des godets(récipient en forme de seau).

A chaque moment, avec la poussée du courant, un godets se remplie, monte puis se retourne pour déverser l’eau dans un aqueduc.

Du point de vue énergétique, le but de ce système est de générer un courant d’eau en hauteur(l‘eau en hauteur possède un énergie potentielle supplémentaire). Comme le bélier hydraulique, il utilise le courant pour élever l’eau à une certaine hauteur.

L’eau n’a pas besoin d’être pompée.

Quel est l’intérêt d’installer un noria?

-Pour l’irrigation, quand le niveau de l’eau d’une rivière est trop bas, avoir recours au noria peut s’avérer pratique.

-Créer des cours d’eau: cette eau pourra être utilisée pour les sites déficients en eau mais aussi pour alimenter ou faire des nappes phréatiques.

Cet exercice physique visant à développer les muscles pourrait voir naitre un autre intérêt.
Aujourd’hui il existe tout une panoplie d’accessoires pour la musculation(altères, extenseurs, poignées d’appuis…) mais aucun n‘est adapté au stockage de l‘énergie dépensée.
Quand quelqu’un soulève un poids de 30 Kg d’une hauteur de 50 cm, il dépense une certaine énergie (150 joules). Avec cette quantité, on peut éclairer une lampe à 60 watts pendant 40 minutes. Imaginez que vous répétez cette action plusieurs fois, toute l’énergie que l’on pourrait utiliser. Quand on fait des séances de musculation, on pense toujours que notre énergie est bien utilisée. Même si elle est bien dépensée, elle est quand même perdue puisqu’elle n‘est pas restituée après. Alors qu’elle pourrait nous rendre des tas de services.
C’est bien de faire du sport mais maintenant avec la tendance actuelle il est temps prendre conscience que de l’énergie non utilisée, c’est quelque part de l’argent perdu.

C’est en quelque sorte l’ancêtre de l’éolienne. Là où l’éolienne se différencie du moulin à vent c’est que ce dernier est munis de pales et n’est pas un générateur d’électricité. Avec la génération de l’électricité il est pratiquement devenu obsolète.
 Au moyen d’ailes ajustables ce dispositif transforme l’énergie cinétique du vent en mouvement rotatif.
Le moulin à vent est construit de sorte à ce qu’il soit orientable; suivant la direction du vent, soit les ailes sont reliées au toit qui peut être orientable, soit c’est tout le corps du moulin qui repose sur un pivot.
Les pales sont reliés à un axe horizontal lui-même relié à un engrenage constitué de roues solidaires qui font actionner une machine, comme le moulin à eau.

A quoi sert un moulin à vent? Le plus souvent à moudre des céréales, à broyer diverses substances, à presser des fruits ou des légumes pour en faire de l’huile ou du jus, à actionner des pompes pour déplacer l’eau comme l’irrigation.

On a des machines bien plus efficaces pour effectuer ces taches mais elles consomment de l’électricité. Aujourd’hui, notre objectif est d’économiser de l’énergie.
Ce qu’il faut faire c’est lier notre technologie actuelle à ce système « moyen ageux » de sorte à le rentabiliser au maximum.

Ce système a quand même l’avantage de fournir l’énergie gratuitement et proprement et il est temps qu’il reprenne sa place dans le monde des énergies.
De plus avec tout ce qui a été crée grâces au progrès techniques et technologiques du vingtième siècle, il est fort possible que l’on puisse attribuer d’autres utilisations au moulins à vent comme compacter les voitures de la casse ou servir de bétonnière.

C’est un dispositif mécanique et hydraulique qui permet de pomper de l’eau à une certaine hauteur en utilisant l’énergie d’une chute d’eau de hauteur plus faible.

L’eau part d’un conduit d’arrivée en (1), puis s’échappe à l’extérieur (2) par la soupape primaire(4). Celle-ci est munie d’un ressort ou d’un poids.

Les soupapes primaire(4) et secondaire(5) servent à amortir la pression exercée par l’eau.

Au début du fonctionnement la soupape secondaire est fermée.

Quand l’eau atteint une certaine vitesse la soupape primaire se ferme rapidement.

Ce qui se produit ensuite c’est le coup du bélier: la soupape secondaire s’ouvre, l’eau monte dans la conduite de refoulement en (3) et aussi dans le ballon tampon servant à amortir le choc(dans ce ballon, l’eau «écrase» l’air prisonnier).

Quand la pression dans la conduite d’arrivée d’eau redescend en dessous de la pression du circuit de refoulement (plus ce circuit est haut plus cette dernière est importante), la pression normale de l’eau en (1) est annulée. Autrement dit si on laisse tel quel, l’eau en (1) n’avance plus.

C’est la raison pour laquelle la soupape secondaire (5) se referme et la soupape primaire (4) s’ouvre à nouveau sous l’action de son ressort.

Au fur et à mesure que l’eau est refoulée en (3) la pression de l’air de la cloche(6) donc son niveau d’eau, redescend. C’est repartit pour un nouveau cycle;

Ce dispositif est peu couteux et pratiquement sans entretien. Il trouve une bonne utilisation en montagne, lieux où il n’est pas difficile de trouver des cours d’eau et où l’on a souvent besoin de pomper l’eau pour la déplacer.

C’est un concept ayant été établit par une société japonaise appelée Schimizu.

Qu’est-ce? L’équateur de la lune reçoit une quantité constante d’énergie solaire, à cet endroit des équipement munis de cellules solaires sont installés. Cette méga installation est une ceinture faisant 11 000 kilomètres de long.

Toutes ces cellules produisent de l’électricité qui est transmise à l’aide de câbles électriques de l’autre coté de la lune.

Cette énergies solaire collectée sous forme électrique est convertit en micro-onde et en laser.

Sur terre sont installés des stations afin de réceptionner cette énergie qui pourra ensuite être à nouveau convertie en électricité .

De nos jours, pour des raisons technologiques et financières surtout, ce projet n’est pas réalisable. Mais cette société y travaille pour qu’il le devienne.

Selon des études menées par Schimizu, certain matériaux pourront être fabriqués sur la lune en utilisant les ressources disponibles sur place(ce qui est déjà un problème en moins).

Voici en gros les premier pas à effectuer pour réaliser ce chantier:

-Des robots vont être envoyés pour explorer l’équateur lunaire et analyser la surface du sol.

-Des vaisseaux ou des fusées conçues pour transporter les machines et les matériaux nécessaires à la construction seront fabriqués

-Des astronautes seront envoyés sur la lune pour faire les travaux à l’aide de robots.

L’image en dessous représente le schéma (approximatif )de cette installation

1. Afin d’assurer une génération constante en électricité, des cellules solaires seront posées tout le long de la ceinture. La largeur de celle-ci s’établira de quelque à 400 kilomètres

2. Des câbles électriques permettront de transférer l’électricité des cellules solaires aux équipements de transmission.

3. Des antennes de 20 km de diamètre avec des phares auront pour rôle de vérifier l’exactitude de la transmission des faisceaux lumineux.

4. Les équipements de transmissions des lasers: des faisceaux à très hautes densités énergétiques seront expédiés vers la Terre.

5. Des routes serviront à déplacer les machines et matériaux pour la construction, et pour assurer la maintenance de l’installation.

6. Les centrales solaires de production de cellules:

elles se déplaceront au fur et à mesure qu’elles fabriqueront les cellules solaires.

En Amérique, des étudiantes ont réussie à lier le sport à la production d’énergie.

Comme vous le savez, lors d’un match de foot, le ballon est en permanence en mouvement. Quand on y tape dessus, on lui fourni de l’énergie cinétique. Pendant que les gens jouent, le ballon stocke cette énergie sous forme d‘électricité. Pour ensuite permettre d’éclairer.

Comment il éclaire?

Quand il a suffisamment emmagasiné de l‘énergie, le ballon se comporte comme une pile. Il est muni d’un trou par lequel on peut brancher un fil relié à une ampoule.

Les premiers tests ont montré que ce prototype n’altérait pas le jeu comparé à un ballon ordinaire n’étant pas plus lourd.

Selon les premières expériences 15 minutes de jeu permettent d’éclairer pendant trois heures une ampoule.

Ce qui est encourageant pour un début. On pense pouvoir améliorer ce rendement.

Imaginez toute la lumière que l’on peut produire avec les matchs de coupes du mondes, des championnats et les matchs amicaux du monde entier!

Avec tout les gens au monde qui jouent au foot on pourrait rendre de grand service en donnant ces ballons comme jouer au foot pendant la journée pour s’éclairer le soir.

Ce système appelé soccket devrait trouver des investisseurs pour son marché.

Quand vous remplissez et que vous mettez des bouteilles d’eau dans le congélateur, avez-vous remarqué qu’elles éclatent?

Pourquoi? Parce que la masse volumique de la glace étant supérieure à celle de l’eau si la bouteille est remplie à ras bord, la transformation en glace l’a faite grossir jusqu’à éclatement.

Si  on mets une bouteille d’eau chaude(remplie)dans un milieu glacial, au bout d’un certain temps cette eau va se transformer en glace mais aussi la bouteille va se casser.

Une partie des calories de l’eau chaude de la bouteille va donc être transmise à l’extérieur et une autre va être transformée en travail mécanique, celui qui va briser la bouteille. On retrouve le principe de la machine thermique.

Comment profiter de cette énergie?

On peut par exemple fabriquer des méga bouteilles disons de l’ordre de plusieurs dizaines de mètres ou bien des cuves. A l’intérieur de celles-ci, contre les parois se trouve des membranes munies de poches d’air. Ces poches d’air sont reliées à un tuyau.(dans des régions où il fait très froid la nuit et très chaud le jour(surtout)on peut appliquer ce système)

La cuve ou les bouteilles sont remplies et dés que la densité de l’eau diminue, la dilatation comprime la poche d’air. Cet air est évacué par le conduit. Un courant d’air est donc créé(il peut actionner des turbines et ainsi générer de l’électricité).

Et quand la température redevient normale, le volume d’eau se rétracte et les poches se remplissent à nouveaux d’air. Un courant d’air est crée mais dans l’autre sens.

Afin de bien rentabiliser ce système il y a un paramètre important à prendre en compte: la surface de la bouteille étant la surface d’échange thermique il faut donc considérer dans la conception de ce prototype le rapport (surface/volume d’eau). Avec une grande surface et un petit volume d’eau, on optimise le transfert thermique donc la vitesse de dilatation et de rétraction.