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INTRODUCTION A LA
CONVERSION
THERMO-MECANIQUE

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INTRODUCTION
Par conversion d’énergie, on entend généralement un processus
permettant d’obtenir une forme d’énergie plus utilisable à partir
d’une forme primaire disponible sous forme chimique, nucléaire,
lumineuse, thermique, mécanique,…etc.
La conversion peut-être directe ou indirecte.
La réalisation d’un procédé de conversion directe ne comporte pas de
parties mobiles de type machine tournante mécanique ou
électromécanique, tandis que ce type de machine est toujours
présent dans un procédé de conversion indirecte.
Les systèmes de conversion directe les plus répandus sont les
conversions photovoltaïque, thermoïonique, thermoélectrique,
magnétohydrodynamique (MHD), électrohydrodynamique (EHD),
magnétocalorique, électrocinétique, électrocalorique…

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INTRODUCTION
Les systèmes de conversion directe sont en général de taille réduite
par rapport aux systèmes de conversion indirecte, mais ils offrent, en
principe, une fiabilité supérieure à ces derniers, fiabilité qui résulte de
la simplicité des principes mis en œuvre. Cette simplicité permet, du
moins en théorie, d’obtenir des rendements de conversion supérieurs
aux systèmes classiques indirects.
Les systèmes de conversion directe ont trouvé dès le milieu du 20ème
siècle (années 60s), un vaste champ d’applications dans le domaine
de l’astronautique, où la fiabilité et la compacité des générateurs
photovoltaïques, électrochimiques et thermoélectriques sont
compatibles avec les exigences des missions circumterrestres, lunaires
et interplanétaires.
Cependant, le développement de programmes d’explorations
spatiales ne fut pas la seule motivation pour l’étude des systèmes de
conversion directe.

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INTRODUCTION
En effet, une meilleure utilisation des combustibles fossile peut aussi
être envisagée si l’on considère des machines thermiques opérant à
très haute température (> 2500°C), mais à de telles températures les
systèmes thermomécaniques classiques ne sont plus opérants, et la
conversion MHD doit être envisagée, avec des rendements qui
dépassent les 50%. Malgré de tels avantages, les programmes de
recherches sur la génération MHD furent abandonnés ou mis en veille
à la fin des années 70s, compte-tenu de la surabondance d’énergie
fossile à bas coût durant cette période et des perspectives de
développement de la filière nucléaire classique.
Actuellement, on assiste de nouveau à une amplification des
programmes de recherches sur la conversion directe, à cause des
contraintes économiques et environnementales liées au coût et aux
nuisances des systèmes de conversion classiques.

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INTRODUCTION
Dans ces programmes de recherches, on se heurte encore, au niveau
de la réalisation, aux limites des propriétés thermiques et mécaniques
des matériaux disponibles. Comme dans la plupart des domaines de
haute technologie, les limitations relèvent souvent de la technologie
classique :
- La thermique classique : les pièces chauffent;
- La résistance des matériaux : les pièces cassent.
Par exemple, pour les systèmes de conversion haute température,
MHD et thermoïonique, un problème de thermique extrêmement
ardu doit être résolu pour assurer la collecte, à très haute
température, des charge électriques assurant la génération de
puissance. Dans ces procédés, la conception d’un système d’électrodes
implique l’agencement fonctionnel de conducteurs et d’isolants et, il
se trouve qu’à haute température ce problème est particulièrement
délicat car, la conduction des conducteurs diminue avec la
température et celle des isolants augmente.