Calculs sur le cycle de l'air comprimé pour une motorisation

[chatelot16]

quelle bonne methode pour avoir de l'air com(primé) !

mettre l'air dans un balon par example de 10m3 donc lesté de 12 tonne de pierre

a 3500 m de profondeur transvaser l'air comprimé dans un reservoir qui pesera au moins 50kg

remonter le reservoir de ces 3500 m

tu peux commencer les calcul mais ca coutera plus que n'importe quel compresseur

[bernardd]

tu peux commencer les calcul mais ca coutera plus que n'importe quel compresseur

Etonnant, au milieu d'une discussion de fond, tu ne t'intéresses qu'à critiquer une anecdote servant d'illustration...

Remarque qu'il s'agit tout de même d'une compression parfaitement isotherme avec le milieu.

Mais si tu as envie d'industrialiser le processus, il vaut mieux imaginer une noria. Dès que le volume d'air a un peu diminué, la masse de la pierre devient trop grande et permet de faire plus de travail.

[chatelot16]

discussion de fond ? sur que 3500m c'est du grand fond ?
et au fond tu n'est pas si bete !

plus serieusement pas besoin de se deplacer sous l'eau : il suffit de pomper : chez moi une pompe de karcher envoie de l'eau d'un coté d'une membrane et comprime l'air de l'autre coté : c'est presque isotherme parce que c'est lent , c'est pratique pour comprimer des gaz pur a 200bar , mais c'est sans interet energetique , parce que ca fait une puissance tres faible pour un gros volume de materiel

[bernardd]

Il fallait bien que quelqu'un la fasse, mais cela a été un peu long : le temps que la pression monte :-?

Effectivement, une source hydraulique pour la pression est intéressante.

Pour monter à 350bar en 4 étages, il faut 4,33 de rapport de pression à chaque étage :
1
4,33
18,7
81
351

[Remundo]

Salut Bernard

C'est exactement ce que j'essaye d'expliquer, merci de le résumer aussi bien !

Et le froid peut être obtenu avec des efficacités >1 dans les bonnes conditions : il y a tout un espace de recherche technologique, car la théorie montre qu'il y a un terrain riche, mais inexploré.

On obtient un gain sur l'énergie de compression, tant que l'énergie gagnée sur la compression mécanique "refroidie" est supérieure à l'énergie dépensée pour faire le froid nécessaire.

Alors au fond, le coeur de ton idée est l'obtention d'un froid intense... pour s'en servir a posteriori dans un cycle où la source chaude est l'atmosphère.

Anecdotiquement, cela me rappelle le projet des turbines Sirius / Kenderv.

Bon mais la question est de savoir la grandeur utile et la coûtante dans cette affaire. Car la connexion de "la machine à froid" avec le "moteur à atmosphère" en cascade devient une seule grosse machine thermodynamique dont je ne cerne pas bien les entrées et les sorties...

Et une fois les entrées/sorties énergétiques bien distinguées, reste à savoir ce qu'on injecte, ce qu'on en retire et à quel rendement (même théorique).

@+

[bernardd]

Bonjour !

Alors au fond, le coeur de ton idée

Ce n'est pas mon idée, il s'agit seulement d'explications sur un sujet ancien, mais pourtant souvent très mal présenté.

En particulier, la notion de cycle de Carnot avec une différence de température n'a pas de sens pour l'air comprimé, car on travaille idéalement à température constante.

est l'obtention d'un froid intense... pour s'en servir a posteriori dans un cycle où la source chaude est l'atmosphère.

Le cycle principal est un cycle de pression, avec une haute pression, dans un réservoir, et une basse pression, qui est l'atmosphère, le réservoir nommé Terre.

Le cycle possède 4 phases :

- 2 phases passives de stockage, à basse pression dans l'atmosphère et à haute pression dans un réservoir étanche dédié, lui même placé dans l'atmosphère. Ces 2 phases peuvent durer aussi longtemps qu'on le veut quasiment sans perte. Les températures de ces 2 réservoirs sont identiques.

- 2 phases actives, la compression et la décompression.

La compression et la décompression sont totalement découplées par les 2 phases de stockage.

Dans la décompression, l'entrée de chaleur n'est pas nécessaire, mais elle optimise la production de travail mécanique. Cette optimisation est possible parce que la détente de l'air est naturellement un potentiel froid qui attire l'énergie thermique de l'atmosphère. Et c'est gratuit, la difficulté est de laisser entrer assez de chaleur.

Dans la compression, refroidir l'air n'est pas nécessaire mais cela optimise la consommation de travail mécanique : le froid joue quasiment le rôle d'un catalyseur. On voit que la travail mécanique (l'aire (avec un e :-) sous la courbe) est nettement plus faible dès que l'on baisse la température. Économiquement, la production de froid doit couter moins cher que le gain apporté par le froid, ce qui est possible car l'efficacité énergétique sur la production de froid est supérieure à 1 dans une large gamme.

En outre, si on allait jusqu'à la liquéfaction, l'air liquéfié en sortie et "re-gazéifié" doit pour cela absorber la chaleur de l'air gazeux en entrée, ce qui signifie que après l'initialisation, l'extraction de froid ne correspond qu'aux pertes du processus : on voit que le "froid" n'est pas consommé en tant que tel.

Anecdotiquement, cela me rappelle le projet des turbines Sirius / Kenderv.

Je viens de regarder, rien à voir car pour le moteur à air comprimé le cycle est ouvert, au sens où tout se passe à l'intérieur du réservoir basse pression, notre atmosphère terrestre.

Grâce aux 2 phases passives de stockage, on peut analyser chaque phase active de manière indépendante l'une de l'autre.

Et si l'on se base sur l'énergie contenue dans le réservoir haute pression, l'efficacité énergétique de chaque phase active est assez simple à calculer : cf les 2 schémas des diagrammes (P,V).

[bernardd]

Je viens de calculer que l'isotherme à -128°C/145°K consomme 4,8kWh pour comprimer les 2853moles nécessaires dans 230l, soit comme l'adiabatique de décompression à partir de 350bar pour 230l.

Quelle énergie faut-il consommer pour refroidir 2853 moles d'air de 20°C à -128°C à 1bar ? je ne sais pas encore : si quelqu'un a une idée ?

Si on descend à -195°C, température de l'azote liquide, il faudrait 2,2KWh pour compresser l'air encore gazeux en isotherme. Mais si on liquéfie l'azote, il suffirait de comprimer les gaz restants, moins de 22%...

[bernardd]

Pour ceux qui comprennent mieux les images que les textes, je viens de trouver une présentation faite par une société US SustainX, qui a juste obtenu quelques millions du gouvernement US et des prix de la NSF.

Mais cela ne les empêche pas d'expliquer exactement ce que j'essayais de vous transmettre.

Au passage, ils travaillent avec des compresseurs hydrauliques,
http://www.sustainx.com/staged_conv.html

pour atteindre de l'ordre de 90% de rendement, tant en compression qu'en décompression.
http://www.sustainx.com/isothermal_cycling.html

La technologie est proche de ce que la startup de l'EPFL EnAirys a annoncé. Sauf que cette dernière ne dispose pas de millions pour avancer.

Note : sur ces présentations, les flèches sont petites, en bas à droite pour avancer dans les vues successives.

http://www.sustainx.com/thermo101.html

http://www.sustainx.com/classical_caes.html

http://www.sustainx.com/isothermal_caes.html

http://www.sustainx.com/cogeneration.html

Notez bien leur conclusion, qui est que si on utilise à bon escient du froid et du chaud disponibles par ailleurs, on peut obtenir un cycle global de compression/décompression dont l'efficacité directe est supérieure à 1.

Essayez juste de faire cela avec une batterie électrique...

[Alain G]

Tout comme une thermo-pompe!

Rien de nouveau!

Le problème s'applique à l'automobile!

Ou tu vas puiser la quantité énorme de chaleur nécéssaire?

[bernardd]

Rien de nouveau!

Etonnnant ! Tu étais le premier à parler de mauvais rendement, et maintenant tu affirmes que la possibilité d'obtenir une efficacité directe >1 sur le cycle, ce n'est pas nouveau ?

Ou tu vas puiser la quantité énorme de chaleur nécéssaire?

C'est une possibilité. Et ce qui compte, c'est le différentiel de température entre la compression et la décompression.