Projet Renouvelable

Il existe des inventions oubliées du grand public; oubliées par manque de visionnaires, ou volontairement car elles ne généraient aucun profit.
C'est le cas du moteur Stirling. Ancien, mais considérée à la pointe de la technologie de nos jours.
Rares sont ceux qui le connaissent. Cela paraîtrait normal si ce moteur était de conception récente. Or celui-ci existe depuis 1816 et s'appelait à l'époque "moteur à air chaud".
Ce moteur fut utilisé dans l'industrie et l'agriculture jusqu'au début du 20ème siècle, mais fut supplanté progressivement par la machine à vapeur puis les moteurs à combustion interne que nous connaissons.
Son développement ne s'est pas arrêté pour autant; propulsion de sous marins et bâtiments de guerre, alimentation électrique des satellites, production de froid de façon industrielle, modélisme...certains modèles de voitures furent même testés avec ce moteur !
Au final, le domaine civil en fut très peu informé.

Une autre vision d'un moteur à combustion.

Un moteur stirling est un moteur à combustion externe exploitant une différence de température entre une source chaude et une source froide.
Il en existe de plusieurs type (alpha, bêta, gamma, mixte etc.) de conception différente, mais le principe est toujours le même :
Un récepteur capte la chaleur qui sert à chauffer de l'hydrogène (bon fluide caloporteur). Le gaz chauffé augmente de volume et agit sur un piston relié à un vilebrequin. L'ensemble constitue un moteur sans aucune combustion interne. Après expansion, le gaz est refroidit, et reprend son volume initial...le moteur a fait un cycle.
Reliez un alternateur à l'axe du vilebrequin, et vous aurez un générateur électrique.

Le moteur stirling possède de nombreux avantages :
- Pas de pollution (aucun carburant nécessaire).
- Silencieux (pas de détente des gaz dans l'atmosphère et peu de vibration).
- Rendement élevé en fonction des températures chaudes et froides.
- Technologie simple, donc peu d'entretien.
- Longue durée de vie.
- Réversible (Alimenté par un moteur électrique, il est capable de chauffer ou de refroidir selon le sens de rotation).
L'inconvénient principal restant les problèmes d'étanchéité, notamment les pertes d'hydrogène du fait de sa capacité à passer a travers les matériaux.




Un source chaude à profusion : Le soleil.

Tout d'abord, qu'est-ce qu'une parabole solaire et à quoi ça sert ?
Suivant les technologies utilisées, les paraboles solaires sont soit de grands miroirs circulaires incurvés, soit de petits miroirs collés les uns aux autres, mais tous ont la même fonction.
Suivre le soleil et en capter les rayons lumineux pour les faire converger en un seul point.
Cette accumulation de chaleur par des panneaux solaires est habituellement utilisée afin de générer de la vapeur d'eau, alimentant des turbines génératrices d'électricité.
Mais avec notre moteur stirling, nous pouvons concevoir un système beaucoup plus simple et compact.

C'est ce qui et réalisé partout dans le monde depuis quelques années, y compris dans le sud ouest de la France à Font-Romeu au centre national de recherche scientifique (photo à gauche), où bien à Sandia dans le désert du nouveau Mexique (à droite).

A Font-Romeu, notre parabole fournit humblement une puissance de 10kilowatts.
Par contre à Sandia, on se permet de voir les choses en grand. Le projet consiste à couvrir 4500 ares de terrain avec 20.000 miroirs, produisant 500 mégawatts d'électricité. De quoi alimenter 500000 foyers. Chaque unité solaire peut donc produire 20kilowatts.
Pour l'instant, 6 seulement sont opérationnelles, mais les choses iront sûrement vite. Aux USA, l'argent est plus facilement investi dans la recherche que chez nous.

Le moteur stirling est destiné à se développer. Sa technologie simple nous permettra de la dupliquer pour toutes les gammes de puissances, de la petite maquette fournissant quelques milliwatts, jusqu'aux grandes unités de production, en passant par les versions intermédiaires à installer dans nos jardins. Tous les domaines d'activités seront concernés.
Par exemple dans le domestique, en remplaçant le système de refroidissement des réfrigérateurs (actuellement polluants par l'utilisation des gaz fréon et isobutane) par un moteur stirling fonctionnant en pompe à chaleur ; mais aussi dans l'industrie en récupérant les pertes thermiques pour les réinjecter et produire de l'électricité etc. Les applications sont nombreuses et quasi illimités !

Savoir tirer parti de nos erreurs.

Actuellement sur la planète, près de 20% de nos continents sont considérés comme désertiques.
Face à une désertification accentuée par le réchauffement climatique, de plus en plus de terres sont laissées à l'abandon alors qu 'elles pourraient nous être d'une grande aide.
Qui dit désert, dit souvent ensoleillement exceptionnel.
On considère que notre soleil nous envois 1000Watts par mètre carré ; à nous de savoir en récupérer un maximum.
Une prise de conscience de l'importance de l'écologie a permit l'apparition de nombreuses inventions sur le marché ces dernières années. Panneaux photovoltaïques, paraboles et panneaux solaires etc...., permettant à chaque citoyen d'acquérir un peu d'indépendance énergétique. Encore faut-il en avoir les moyens et la place.
Mais pourquoi ne pas imaginer de gigantesques centrales solaires capables de remplacer notre nucléaire ?

Une idée déjà concrète en Espagne à Manzanares.

Outre les projets français et germano-australiens qui verront le jour dans quelques années, l'Espagne, connus par être un pays du sud très ensoleillé s'est lancé dans l'aventure.
- Hauteur : 195mètres
- Diamètre à la base : 240mètres
- Surface : 46000mètres carré
Leur prototype a produit 50000Watts pendant 3 ans non stop.

Le principe est simple, tout le monde le connaît, c'est la cheminée...
Dans un foyer de feu de bois, l'air chauffé devient moins dense, plus léger et se mettra donc à monter.

C'est ce qu'on appelle la convection. Une différence de température créée un « vent ».

A la base de cette tour creuse faisant office de cheminée, on construit une immense toit de verre circulaire qui aura le même rôle qu'un foyer. A la différence que l'air se trouve chauffé jusqu'à 70 degrés par un effet de serre. La température en haut de notre tour étant sensiblement plus basse, l'air monte, entraînant un ensemble de turbines génératrices d'électricité.

Mais le plus intéressant est que ce système peut marcher 24h/24 !
L'astuce consiste à disposer d'immenses bâches noires remplies d'eau sous cette serre. Une partie de l'énergie captée dans la journée est alors emmagasinée, et est restituée la nuit avec un meilleur rendement (la température en haut de la tour ayant baissée).

La tour australienne quant à elle sera largement plus colossale. Cheminée de 1000mètres de hauteur pour 150 de large, une serre de 7km de diamètre, le tout fournissant 200 Mégawatts (200 millions de watts).
Autant qu'une petite centrale nucléaire !
Evidemment, toute technologie évolue toujours vers plus de puissance et une meilleure efficacité.

Un effet direct sur un phénomène climatique connu.

En plus de produire de l'énergie, on notera un effet induit étonnant : La disparition des tornades à proximité des tours solaires.
Les tornades sont de gigantesques vortex de vents tourbillonnants, cherchant à rectifier un déséquilibre thermique en envoyant l'air chaud du sol en altitude, là ou l'air est plus frais. Elles tirent leur énergie de cette différence de température.
Or, une tour solaire joue le même rôle. On peut la comparer à une tornade contrôlée « fixe ».
Le rééquilibrage se fera en permanence ; aucun tourbillon ne pourra donc se former aux environs !


Le projet australien est pharaonique, demandera de nombreuses années de construction, mais les ingénieurs ambitieux et les technologies sont là. La course au gigantisme des buildings nous a permit d'apprendre à construire toujours plus haut et solide. Et la place de manque pas. Imaginez un jour si les émirats arabes décidaient d'investir dans le renouvelable et d'utiliser les immenses déserts à leur disposition. Ils pourraient être les premiers à se débarrasser du pétrole. De grandes cités pourraient être construites au milieu de zones arides. Les déserts disparaîtraient alors petit à petit, laissant la place à de grandes plaines verdoyantes pour les cultures.
Ce serait aussi un symbole : Les plus grands fournisseurs de gaz à effet de serre deviendrait les plus grands protecteur de la planète en seulement quelques décennies, donnant ainsi l'exemple.

Mais nous n'en sommes pas encore là...cet argent part dans le tourisme de luxe.
Pourtant une idée serait simple à concevoir. Pourquoi ne pas faire d'une tour solaire un véritable hôtel ? Beaucoup de milliardaires paierait cher pour venir dans l'hôtel le plus haut et le plus futuriste du monde, donnant une vue imprenable sur une immense surface de verre reflétant le ciel.

Le sujet reste ouvert, je pense que les tours solaires ont un grand avenir devant elles.

Pour apprendre à voler, l'homme a toujours étudié la nature, qui elle, avait déjà trouvé des solutions techniques : les oiseaux et les insectes.
Après les mésaventures de nombreux aventuriers, incluant de se lancer du haut d'une falaise avec des ailes en bois sur les bras, le but fut finalement atteint en 1890 par Clément Ader et son appareil Éole, aux formes inspirées des roussettes, une espèce de chauve souris.

On appelle cela, le biomimétisme ; reproduire le fonctionnement des organismes vivants en utilisant nos propres technologies.

Mais qui aurait cru à cette époque, que pour améliorer nos engins volant, nous nous inspirerions un jour des espèces marines ?

C'est l'idée de Koni Schofroth. Cet ingénieur suisse passionné a fait du biomimétisme un défi pour l'avenir. Son but étant de concevoir un avion biplace, rapide, élégant, évoluant à des vitesses entre 125 et 900km/h. En cas de succès, une version lourde pour 20 passagers est aussi en projet.

Son idée fut de tirer partie de l'art qu'ont certains poissons à se mouvoir rapidement dans l'eau.
Après plusieurs possibilités, il choisit le poisson le plus rapide de la mer, capable de se déplacer a 85km/h : Le thon.
Le thon possède de grandes propriétés hydrodynamiques. Sa forme très effilée lui permet une meilleure pénétration dans l'eau en dépensant peu d'énergie.
Malgré le fait qu'un poisson ne vole pas, sa forme peu très bien servir à améliorer le design de nos avions.

Le futur appareil prit donc le nom de Smartfish en 2003.

Mais la forme ne fait pas tout, il lui fallait un moteur pour lui faire quitter le sol. Il pensa d'abord à une turbine conventionnelle, telle qu'on les trouve dans les réacteurs d'avions de ligne, alimentées au kérosène. Mais la conception de ses turbines étant très pointue, le coût financier aurait été beaucoup trop élevé.
Le choix se porta alors sur une technologie de pointe et non polluante, la pile à combustible.
Le principe est simple : la pile alimenterait un moteur électrique, qui ferait tourner une hélice carénée.

Smartfish devint Hyfish. (Hy pour « hydrogène »)

Une première maquette de 1,2m de long fut donc réalisée en composite avec une batterie classique, afin de tester l'aérodynamisme et de valider les calculs préliminaires.
L'essai réussi, il fut décidé début 2007 de le doter d'une pile à combustible d'une puissance de 1 kilowatt pour une autonomie de 15 minutes. (Les résultats de cet essai ne sont pas encore connus).
La suite logique du projet sera la version biplace, mais les sponsors se font désirer...gardons espoir.

En alliant une forme révolutionnaire à une technologie d'avenir, Koni Schofroth donne un nouveau souffle à l'aéronautique. Malgré les manques d'investisseurs, craignant l'échec commercial du projet, l'information circule et inspire de nombreux maquettistes à travers le monde.
Certains diront que les piles à combustibles actuelles ont encore trop d'inconvénients, mais il faut voir loin. Toute technologie nouvelle connaît des balbutiements avant de s'améliorer, de se généraliser, et de devenir économique. Il viendra un jour où cette technologie se banalisera et entrera dans les mœurs.
Nous serons alors dans une aire où la circulation aérienne ne perturbera plus notre environnement, et où nous aurons pris l'habitude de voir des formes aquatiques évoluer au dessus de nos têtes.

Pour les pros de l'anglais, vous pouvez avoir des news et des vidéos du Hyfish sur le site officiel :


ou un petit article en français sur Futura-Sciences :