Depuis les premiers développements du moteur alternatif avec la machine à vapeur, son utilisation a connu une croissance exponentielle. L'apparition de moteurs thermiques à combustion interne a contribué à accélérer sa popularité.
Cependant, les caractéristiques du moteur alternatif comportent une série d'avantages et d'inconvénients que nous avons l'intention d'étudier.
Depuis les premiers moteurs alternatifs tels que la machine à vapeur ou le moteur Stirling jusqu'aux moteurs thermiques actuels, les caractéristiques de ce moteur ont beaucoup varié. Bien que le principe de fonctionnement pour la production d'énergie mécanique soit maintenu, la source d'énergie a varié. En raison de la grande popularité des moteurs thermiques (moteur Otto et moteur diesel), nous nous concentrerons principalement sur l'analyse des avantages et des inconvénients de ce type de moteur alternatif.
Avantages du moteur alternatif
Les principaux avantages des moteurs alternatifs, qui ont motivé leur grand développement sont principalement liés à:
- Le type de carburant utilisé.
- Performances du moteur.
- Le champ de puissance.
Un avantage important du moteur alternatif est l'utilisation de combustibles liquides de grande valeur calorifique. Ce type de carburant fournit une puissance élevée et étend la portée du moteur thermique. Ces carburants sont principalement de l'essence dans le moteur de l'Otto et du diesel ou du diesel dans les moteurs diesel.
Ils peuvent aussi utiliser des combustibles gazeux comme l'hydrogène moléculaire, le méthane ou le propane ou même la vapeur dans le cas des machines à vapeur.
Un autre avantage du moteur alternatif est lié à la performance. Les performances de ces moteurs sont considérées comme acceptables, bien qu'elles dépassent rarement 50% (il faut tenir compte du fait que 100% de rendements sont impossibles, voir cycle de Carnot).
Un autre avantage remarquable est que les moteurs alternatifs ont une large gamme de puissances, de 0,1 kW à plus de 30 MW, ce qui permet leur utilisation dans l'alimentation de petites machines manuelles, ainsi que de grands moteurs marins.
Inconvénients du moteur alternatif
Cependant, les moteurs alternatifs ne sont pas exemptés des inconvénients liés au carburant utilisé, à la contamination environnementale et acoustique:
- Carburant utilisé. Ces moteurs sont pour la plupart alimentés (bien qu'il existe des développements alternatifs) pour l'essence ou le diesel, deux dérivés du pétrole qui est un combustible fossile non renouvelable. En outre, ce type de carburant subit des fluctuations considérables dans le prix.
- Pollution. Les gaz de combustion de ces moteurs sont les principaux responsables de la pollution dans les villes (avec le chauffage aux combustibles fossiles), ce qui conduit à des épisodes aigus de pollution locale tels que le smog photochimique et contribue de manière significative aux phénomènes globaux tels que l'effet de serre et le changement climatique qui en découle.
- Loudness, les moteurs Otto sont soumis à de violentes vibrations qui provoquent des situations de fort volume, supérieures à 120dB, par conséquent, ils doivent avoir installé des silencieux qui réduisent les performances.
Dans certaines applications, le moteur alternatif a remplacé avec succès par une turbine, et les automobiles électriques ont déjà été commercialisés, bien que limitée à l'autonomie en raison du poids des batteries et solaire. Le principal handicap de ces deux derniers systèmes est que la performance du véhicule est nettement inférieure à celle fournie par un moteur alternatif à combustion interne, de sorte que sa demande est très faible.
