Point de vu expérimental | Avantages | Autres prototypes | Marché et futur de la technologie

 

Aujourd'hui, il existe une quarantaine de réfrigérateurs thermoacoustiques dans le monde.

Point de vue expérimental

 

D' un point de vu quantitatifs, voilà les résultats obtenus avec le réfrigérateur ci-dessus:

On peut voir que le principe expérimental est très simple. Une minute après la mise en marche du réfrigérateur apparaît un gradient de température. Dans une partie du réfrigérateur, la température augmente d' une dizaine de degrés. De l' autre côté, la température diminue de 5 degré. L' objectif est donc atteint avec une machine se rapprochant de l' objet théorique présenté précédemment.

 

Avantages globaux

Utilisables pour des températures courantes : -10 à 20°c  ; même si des exemples existent en cryogénie
Peuvent être utilisés dans des environnement clos ( pas d' échanges avec l' extérieur)
Pas de maintenance car il s' agit d' une seule pièce, aucune partie ne se déplace donc pas de problèmes de lubrification
Le coût de production à grande échelle serait réduit en raison du nombre peu important de pièces. De plus la chaîne de montage serait courte.

L' avantage majeur est la possibilité d' utiliser ces réfrigérateur TA en continu  ; l' usure est réduite car les pompes classiques fonctionnent selon la loi du tout ou rien. On module l' amplitude des ondes des réfrigérateurs thermoacoustiques ce qui réduit énormément leurs usures.

Malgré tout, l' efficacité est < de 20 à 30% aux réfrigérateurs classiques. Cependant, elle a doublé tous les 15 mois depuis le début des recherches (synonyme de solution techniques).

Mais leur avantage principal est qu 'ils ne nécessitent aucune maintenance ; ils ne sont constitués d' aucune partie mobile.

 

Suite à tous ces avantages, il en résulte que les réfrigérateurs thermoacoustiques peuvent être miniaturisés, en offrant une fiabilité importante et une maintenance nulle.

Il faut cependant avouer que l' on n' égalera certainement jamais les performances actuelles des réfrigérateurs domestiques.

 

Quelques prototypes

Les prototypes existants sont la preuve que la technologie est au point. Cependant les performances ne sont pas optimisées.

Le réfrigérateur thermoacoustique spatial (STAR) : utilisé en janvier 92 dans la navette spatiale Discovery.

ASPECT EXPERIMENTAL :Il était constitué d' un haut parleur classique modifié. De plus le stack résultait de l'association d'une bobine de 3 mètre de film plastique en polyester d'une épaisseur de 76µm et de fil de canne à pèche collé en travers: 7.9cm de long et 3.8 de diamètre.

Le système était totalement autonome et fonctionnait sur pile reliées directement aux panneaux solaires.

On peut voir sur le schéma que la structure est exactement la même, sauf peut-être le résonateur qui a été optimisé.

Il s'agissait de l'unité de congélation - refroidissement utilisé pour refroidir les échantillons de sang et d'urine des astronautes faisant des expériences biomédicales.

L'avantage principal résidait dans les faibles vibrations créées, permettant ainsi d'éviter la modification de la trajectoire du satellite.

 

Le congélateur Solaire (TADTAR) qui pourrait être utilisé dans les pays du tiers monde afin de conserver nourriture et médicaments

 

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En cryogénie , obtention d'une température de 150K : on brûle une partie du méthane à frigorifier. Avec l'énergie fournie, cela permet de réfrigérer l'autre. Il s'agit de la technologie la moins chère ! Liquéfaction industrielle de certains gaz.

 

Système setac  : Utilisation sur un navire de guerre de réfrigérateurs thermoacoustiques. Cas de L'USS DEYO.

 

 

Système normal : unité centralisé de 4*200 tonnes

Système nouveau utilisation de 268*3tonnes : TRITON avec source de pression moteur linéaire

Avantages : Totale décentralisation du système qui offre de nombreux avantages

mise en place de source rafraîchissante la ou le besoin est : beaucoup moins de perte.
Réduction de l'émission d'infrarouges de 35°K
Consommation totale réduite de 1%
Diminution d'effectif de 1 à 2 personnes
Gain énorme en puissance de combat : réduction de place, de poids, de puissance électrique et surtout évite la perte du navire par destruction d'une unité de 200T

 

Un système industriel : son avenir, son marché

 

Ces prototypes ont été très convaincants et les brevets ont été achetés il y a deux ans par la société Praxair en association avec la société Qdrive, spécialiste de réfrigération de supraconducteurs.

L'utilisation possible de ces réfrigérateurs est vaste. Mais le marché le plus prometteur est celui des ordinateurs. En effet, le système est miniaturisable (taille actuelle 2 cm). Marché de plus de 500 millions d'ordinateurs.

 

CEPENDANT, la miniaturisation passe par une connaissance parfaite du système et ce n'est actuellement pas le cas. Quelques problèmes apparaissent en pratique, notamment un phénomène de réchauffement de quelques degrés au niveau du stack après quelques minutes de fonctionnement. Pour le moment, aucune théorie ne permet de comprendre ce réchauffement.

 

J' ai pu discuter de ces problèmes avec M Fathi Jebali que j' ai rencontré au LIMSI à Orsay. Il m'a fait prendre conscience de ces phénomènes de non linéarité.

Dans un premier temps, il existe une différence notoire du déphasage prévu entre 2 points du tube en fonction de la fréquence.

De plus l' étude de la puissance et l' analyseénergétique est assez complexe. Par exemple, la puissance liée aux ondes stationnaires dépend d' un paramètre géométrique assez difficilement quantifiable