Connaissez vous le moteur froid ?

Publié par Jean-Marc Doniat, le 7 novembre 2017   3k

Il est parfois des inventions qui naissent trop tôt. Des outils d'une révolution industrielle majeure ignorés car inadaptés à l'époque de leur découverte.

C'est le cas du moteur Stirling froid.

C'est un moteur dit à combustion externe.

Ce moteur célèbre ses deux siècles d'ancienneté cette année. Mais, au vingtième siècle après être passé de mode, il fût l'objet d'études par Philips en laboratoire durant des années, jusqu'à sa présentation officielle en 1960 où un film d'entreprise démontra sa capacité, sa polyvalence, sa réversibilité, sa puissance, sa sécurité, pourtant pour un simple moteur à pistons.

Ce même type de moteur a été utilisé par la marine suédoise pour ses sous-marins. Contrairement à un système diesel, le Stirling à gaz liquéfié, ici avec de l'oxygène, permettait de prolonger l'autonomie des navires sans avoir à faire surface, puisque ce moteur n'avait pas d'échappement, que l'on relâchait un gaz non toxique pour l'équipage.

Quelle différence avec un moteur à cycle chaud ?

Tout simplement, nos moteurs actuels partent en point froid de la température ambiante pour l'élever ensuite. Là, on abaissait drastiquement cette température de départ en employant un gaz liquéfié. Par exemple, l'azote liquide est à -196,7 °C. On obtient donc un différentiel avec l'air extérieur suffisant pour faire "tourner" un moteur, produire un "travail" comme on dit en physique.

Si on a en son point chaud une alimentation en calories supplémentaires, même réduite, habituellement gaspillée ce que l'on appelle énergie fatale, un processus de cogénération, on amplifie encore la performance du dit moteur, puisque le différentiel de température est augmenté.

Alors pourquoi ce moteur a été oublié ?

Tout simplement parce qu'en 1960, on ne parlait pas encore réellement de la pollution, en tout cas pas de réchauffement climatique, que les énergies renouvelables n'étaient pas d'actualité.

Les panneaux solaires photovoltaïques n'apparaîtront qu'avec la conquête spatiale, alors à un prix prohibitif, que les éoliennes n'étaient que des jouets pour enfants, que la crise pétrolière ne surviendrait que 13 ans plus tard, l'industrie des gaz liquéfiés était balbutiante, on ne songeait pas encore à produire des glaces instantanément ou à se défaire de ses contractures musculaires en baignant dans un nuage d'azote liquide ...

Et Internet n'était pas là pour diffuser cette découverte au monde entier.

Mais aujourd'hui les choses ont bien changé. Il nous faut contraindre au maximum nos émissions de polluants, CO², méthane etc. mais aussi ne pas influencer l'atmosphère en libérant trop de calories. On le sait, nos villes sont, par leurs émissions, déjà plus chaudes que nos campagnes, de deux degrés environ.

Et on annonce que bientôt, dans les mégalopoles, ce différentiel sera de 8 degrés ... 

Les EnR sont désormais produits industriellement, donc à un coût comparable aux centrales thermiques, sans avoir la contrainte d'un carburant à importer. Mais leur variabilité est un obstacle que seul le stockage de masse peut "effacer". Le plus connu de ces principes de stockage est la batterie. Mais il s'agit d'une solution imparfaite. Nous avons alors besoin de minerais dont des "terres rares" que l'on trouve essentiellement dans certains pays, d'où simple déplacement du problème d'importation, avec les concessions diplomatique que l'on sait.

Avec ce moteur froid, on résout, à l'image des EnR, le problème des importations stratégiques. En effet, les panneaux solaires, les éoliennes etc. sont des producteurs d'énergies locales. Le Stirling froid, par sa réversibilité, "produit" son propre carburant. Si on lui fournit de l'électricité venant des pointes de production, il peut produire des températures allant jusqu'à - 200 °C, donc, au contact de l'air, il s'écoulera du gaz liquéfié. C'est ce procédé, fruit des travaux de laboratoire de Philips poussé au seuil industriel via la société Stirling Cryogenics, qui permet de fournir à des établissements scientifiques du gaz liquéfié à la demande.

Mais si on mouille ce moteur avec un gaz liquéfié, alors il ne consomme plus d'électricité, il en produit. On appelle cela réversibilité. Comme une batterie, ce moteur se charge et se décharge. Et le gisement d'azote est considérable, 78 % dans l'atmosphère. Comme ce gaz est employé que sous son changement de phase (gazeux/liquide) on ne l'altère pas, on ne pollue pas.

De plus, ce gaz a une sécurité supplémentaire, comparé aux carburants fossiles ou à l'hydrogène, il est ininflammable .

C'est en cela qu'il peut être vu comme une solution d'avenir car il peut résoudre nombre de difficultés présentes et à venir, tant au niveau écologique qu'économique.

Ce potentiel, je l'ai étudié en long et en large, ses différents usages, ses domaines d'application à travers une page Azergy.

Espérons que ce sujet éveillera dans les esprits féconds des réalisations concrètes rapides, non ?