>>Moteurs Stirling

19 mai 2011
Cooperaction.org 

Yves GILLE - M'écrire

Le rendement d’un moteur Stirling est de l’ordre du 1/3 de son rendement théorique.

Si nous reprenons nos 3 exemples illustrant le principe de Carnot, utilisés dans "Energie solaire : généralités" :
- A - SC = 150° C, sf = 30° C :
(150-30) / (273 + 150) = 0,2837 ou 28,37 %
- B - SC = 120° C, sf = 0° C :
(120-0) / (273+120) = 0,3053
- C - SC = 320° C, sf = 200° C :
(320-200) / (273+ 320) = 0,2024

On peut donc attendre, pour nos trois exemples, des rendements pratiques d’environ : 9,33 %, 10,20 %, 6,75 %, respectivement.


Pour comprendre le fonctionnement du moteur Stirling, voir à la page http://francois.reveille.pagesperso-orange.fr/ où plusieurs schémas animés montrent le fonctionnement. L’avantage de ce site est que les animations peuvent, non seulement être agrandies, mais qu’on puisse les prendre en main, c’est à dire complètement diriger leurs vitesses de déroulement.

Commencez par le modèle alpha, à mon avis le plus didactique.


http://www.stirlingenergy.com/how-it-works.htm : a 25-kilowatt-electric (kWe) solar dish Stirling concentrating solar power system.

Parabole et moteur au foyer avec suivi solaire.

SES Headquarters

4800 N. Scottsdale Rd. Suite 5500 Scottsdale, AZ 85251

Phone : +1 602 957 1818 Fax : +1 602 957 1919

Le April 26, 2011, j’envois cette demande :
- What is the price of Each SunCatcher™ generates 25KW
et je reçois la réponse :
- Thank you for your interest in Stirling Energy Systems. Unfortunately, our SunCatcher technology/product is not for sale. We are only contracted with large scale utility companies. I am sorry that we could not have been of more help to you.
Thank you for your time and consideration of our company.
Best regards,
Stirling Energy Systems, Inc.

Ils ne sont donc apparemment pas vendeur à de petites "compagnies" et n’éprouvent pas le besoin d’indiquer des revendeurs de leurs produits...


Egalement américain, sur le même principe : parabole et moteur au foyer mais apparemment produisant des moteurs de moindre puissance : 3,2 kw ; 38,4 kwH : US HEADQUARTERS - INFINIA 6811 West Okanogan Place Kennewick WA 99336, USA Fax : (509) 736-3660 E-mail:info@infiniacorp.com

Avec une certaine répartition dans le monde :
- DETROIT OFFICE Southfield MI
- LOS ANGELES OFFICE Newport Beach CA
- ALBUQUERQUE OFFICE Albuquerque NM
- MADRID OFFICE Madrid Spain
- NEW DELHI OFFICE New Delhi India
- TOKYO OFFICE Tokyo Japan

http://www.infiniacorp.com/powerdish.html

Il pourrait avantageusement (bruit, consommation) remplacer les générateurs diésel de secours pour coupures d’électricité dans les pays en développement.


http://www.whispergen.com/

Cogénération avec un petit Stirling. Nouvelles Zélande. Pas de distributeur en France (UK, Spain, Hollande, Germanie).

1 kw électrique, prix indicatif 12 500 euros HT ( chaudière seule ).

Meilleur description ici :http://cogeneration.discutforum.com/t13-la-chaudiere-electrogene-a-moteur-stirling-type-siemens-double-effet.


Le taux maximum de conversion énergie solaire - énergie mécanique par un système miroirs paraboliques - moteur Stirling aurait été obtenu en 2008 et serait de 31,25 %. https://share.sandia.gov/news/resources/releases/2008/solargrid.html


Dean Kamen, inventeur de la pompe à insuline, aurait produit de l’électricité grâce à un Stirling (de sa création semble-t-il) alimenté à la bouse de vache.

Il étudierait avec l’entreprise Norvégienne produisant la voiture électrique Think, l’adaptation d’un Stirling pour en faire une voiture hybride. Cependant l’article date de novembre 2008 et on ne trouve (avril 2011) aucune information à ce propos sur le site de la Think.

http://www.deformat.org/post/2007/08/09/La-solution-Stirling-de-Dean-Kamen


Un intéressant moteur développé en Octobre 1999 par le lycée Jean-Jaurès du Creuzot. Malheureusement on ne trouve aucune suite depuis cette époque, sur leur site : http://www.creusot.net/archives/idee/stirling/


Un modèle présenté par BSRsolar technologie (http://www.bsrsolar.com/main.php), Allemagne, est tout à fait séduisant. C’est le SUNPULSETM water, destiné au pompage de l’eau (http://www.bsrsolar.com/core1-1.php) et fonctionnant sans concentrateur solaire :
- source chaude 100°
- source froide 30°
- rendement théorique de Carnot : 19 %,
- rendement de la machine : 70 %
- rendement final : 13 % (proche de pas mal de cellules photovoltaïques).

Plusieurs autres de leurs produits sont intéressant et montrent de l’inventivité :
- un appareil fonctionnant en température moyenne (200 - 500 °C), faibles pression (10 bar) et basse fréquence (0,5 à 5 Hz). Ils écrivent qu’en conséquence : "Due to this relatively low temperature/pressure/frequency constellation, the percentage of the ideal Carnot efficiency achieved for a given temperature difference is much higher than that realized by high-temperature Stirling engines. For temperatures of 300°C (and 30°C on the cold side) the ideal Carnot efficiency is about 48% of which 75% is realized by SUNPULSETM engines, that is 36% (see graph below). This equals the value achieved by conventional Stirling engines at a temperature of 800°C and higher."
- un stockage de la chaleur utilisant du MgH2 dont ils disent : "The heat energy to be stored is supplied to the "high-temperature unit", a closed high-pressure system filled with magnesium hydride (MgH2). When the system is heated up, the hydrogen is set free and is transferred to the "low-temperature unit", a closed system to store the hydrogen. The chemical reaction taking place is :

MgH2 —> Mg + H2 -75kJ/mol (dissociation reaction) Release of stored heat :

When the hydrogen is transferred back to the high-temperature unit nearly the same amount of energy stored during the dissociation reaction cycle is released.

Mg + H2 —> MgH2 +75kJ/mol (exothermal recombination reaction)"

Ce système aurait :

  • un excellent facteur de conversion soleil <-> chaleur,
  • convient très bien au Stirling à température moyenne,
  • a peu d’hystérésis,
  • a une forte densité d’énergie stockée,
  • une bonne durabilité.

Mais il faut penser qu’il doit y avoir une forte pression et que toute fuite d’hydrogène est dangereuse (auto-inflammation possible).

Leur politique consistant à créer en Allemagne et à faire construire là-bas est très intéressante. Ils en disent : "It is the business policy of BSR Solar Technologies to market its products in overseas markets through local partners as "local" products with "German engineering inside." The objective is to optimize market acceptance of BSRsolar products : products with high local content and manufactured locally to create jobs and keep manufacturing costs within the local cost structure."

Malheureusement :
- les documents techniques ne sont pas (plus ?) accessibles,
- les mails envoyés aux adresses indiquées reviennent en erreur.

Cette entreprise a-t-elle disparue ? A-t-elle été racheté par une entreprise qui n’a pas entretenue les liens ?

Un mail envoyé à un passionné de Stirling qui les cite a été ouvert mais n’a pas reçu de réponse... Si quelqu’un peut me fournir des infos, il serait le bien venu !

Nouvelles récentes (27/04/11) : il se pourrait que la suite soit assurée par : http://sunvention.naturalinnovation.org/ mais il faut login et mot de passe à ce jour car le site est encore en construction et seulement accessible à ses créateurs sauf pour quelques parties pauvres.


Un appareil (parabole, moteur au foyer) vendu en France et qui devrait être commerizalisé en 2011 selon le site : http://www.sunmachine.fr/prod_solar.htm.


Ce site http://www.projetstirling.fr/, en français, créé en Mai 2007 tente de colliger un maximum d’informations sur l’état de l’art du moteur Stirling et de quelques formes proches et dérivées. C’est apparemment le site personnel de M. Thierry Borne qui collige beaucoup d’informations.

Malheureusement sa tenue à jour est peut-être un peu aléatoire (dernier article publié du 21/02/2010 le 17/04/2011 mais y a-t-il eu des évolutions significatives dans cette dernière année ?) et certains liens sont rompus (mais qu’y peut l’auteur ? Doit-il les supprimer, occultant ainsi des informations qui, pour être obsolètes, ne sont pas forcément inintéressantes ?).

Il écrit, entre autre, dans son introduction : "Vous trouverez sur ce site une recension (non exhaustive) des différents modèles de moteurs Stirling qui ont été développés ou qui sont en cours de développement, et bien sûr ceux qui sont actuellement commercialisés, un exposé des systèmes dans lesquels ils peuvent être intégrés, ainsi qu’une revue de leurs applications. Grâce à la veille technologique que j’exerce, je tente de tenir ce site à jour des derniers développements en matière de moteurs Stirling. Je compte également sur vous pour me faire parvenir des informations sur de nouveaux modèles de moteurs Stirling ou des articles les concernant (l’intérêt étant toujours de le faire connaitre et apprécier du plus grand nombre)".


Dans un domaine proche, existent des systèmes thermo-accoustiques dont le principe me reste quelque peu mystérieux, les informations étant succinctes : sur Wikipédia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Thermoacoustique, sur Fellows Research Group, Inc. : http://www.io.com/ frg/frg-mainpage.html, ou sur le site de Hekyom : http://www.hekyom.com/fr-techno2.html. Ce dernier précise, comme avantages, assez séduisants : "- * Les rendements sont très compétitifs (40% du COP de Carnot).
- * Le procédé thermo-acoustique ne comprend aucune pièce mécanique mobile, d’où une très grande fiabilité (aucune lubrification, simplicité des machines, une faible maintenance).
- * L’agent de conversion est un gaz neutre pour l’environnement (hélium) tant au niveau de la couche d’ozone que de l’effet de serre, d’où un bilan carbone très favorable.
- * L’absence de nuisances sonores grâce à une signature acoustique et vibratoire très faible
- * Possibilité d’utiliser différentes sources d’énergie en entrée telles que l’énergie solaire, la chaleur nucléaire, l’électricité, la biomasse, les rejets thermiques
".


Cette entreprise : http://www.stirling-tech.com/index.shtml semble proposer un moteur qui pourrait être intéressant mais comme très souvent le site est vague : on ne manque pas de photos mais les caractéristiques techniques sont bien cachées... et le prix encore plus !

L’entreprise est américaine mais il semblerait que de la production soit faite en Inde et peut-être au Japon, voire en Chine... mais les légendes des photos sont peu explicites.


L’entreprise http://www.sunpower.com, également américaine, donne plus d’information technique (http://www.sunpower.com/lib/sitefiles/pdf/productlit/Engine%20Brochure.pdf) mais on ne trouve pas, non plus de prix !





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