Principes du moteur
Le principe est simple : le fluide principal produisant un travail est un gaz (air, hydrogène ou encore hélium) soumis à un cycle comprenant quatre phases :
- chauffage isochore (à volume constant)
- détente isotherme (à température constante)
- refroidissement isochore
- compression isotherme
Le but est de produire de l’énergie mécanique à partir d’énergie thermique. Au début du cycle, le gaz à l’intérieur du moteur est déplacé vers un endroit chauffé par une source d’énergie. Sa température et sa pression augmentent. Le gaz peut donc se dilater grâce au piston. Il a donc transformé son énergie thermique en énergie mécanique. Toutefois, il ne peut se dilater indéfiniment. Il faut compresser le gaz dans le piston jusqu’à son état initial (pour qu’il puisse se dilater de nouveau plus tard) en utilisant le moins d’énergie possible (car compresser un gaz demande de l’énergie mécanique).
Il faut donc déplacer le gaz du côté chaud vers le côté froid du moteur, permettant la diminution de la pression. En utilisant l’énergie mécanique précédemment fournie, on compresse le gaz. De ce fait, on récolte un surplus d’énergie mécanique à chaque fois que l’on répète le cycle.
Le moteur est sans cesse alimenté par une énergie thermique, c'est un cycle thermodynamique. La source de chaleur externe peut être dérivée du pétrole, du gaz naturel, du charbon, mais aussi d'énergies renouvelables comme le solaire, le bois ou l'énergie géothermique.