La voiture du futur

[Michel Kieffer]

...hé hé

[Michel Kieffer]

Remundo

Aurais-tu une idée du rendement global de la voiture à air comprimé ? Il s'agit en principe de quelque chose de proche de :

Rendement global = rendement production électrique* x [rendement compresseur x rendement compression** x rendement moteur à air comprimé x rendement chaîne cinématique (boite…)]

Qu’en penses-tu ?

Le terme ci-dessus entre parenthèses [] est à comparer au rendement de la voiture électrique, soit environ 0,72 à partir de l’énergie finale (à la prise), charge et décharge comprises.

Michel

* R production électrique = 1 / (2,8 x coef énergie grise)
** R compression sous entend la perte liée au refroidissement du réservoir.

[citro]

Aurais-tu une idée du rendement global de la voiture à air comprimé ?

J'ai pas saisi ta démonstration.

Pourrais-tu faire également le même genre de démonstration sur la voiture au GNV.

Je soupçonne la compression du GNV à 200 bar d'être très énergivore, et j'aimerais bien avoir une idée de la quantitié d'énergie nécessaire pour compresser 1m3 de GNV à 200 bar, soit 5 litres de GNV ou 0,8kg...

[Michel Kieffer]

Citro

Voici des bonnes questions .

Quant à ce que j'appelle ci-dessus "rendement électrique", je fais l'hypothèse que le compresseur est entraîné par un moteur électrique. Mais ceci n'est pas obligatoire, notre compresseur peut bien entendu être entrainé par un moteur thermique.

Toutefois, un moteur thermique à régime constant dans sa meilleure plage de fonctionnement a un rendement de 30 à 35% (depuis les années 30 !). Bien entendu, ces conditions de fonctionnement n'ont rien à voir avec le fonctionnement d'un moteur de voiture, mais çà, nous le savons tous.

Michel

[Remundo]

Remundo

Aurais-tu une idée du rendement global de la voiture à air comprimé ? Il s'agit en principe de quelque chose de proche de :

Voici mes idées

Rendement production électrique : 30% (thermodynamique, mécanique et perte en ligne)
[rendement compresseur] : 90 % (mécanique)
rendement compression+décompression : 95%* si bien fait 30% si mal fait* (thermodynamique)
rendement moteur pneumatique : 90% (mécanique)
rendement chaîne cinématique (boite…) : 80% (mécanique)


*Le stockage pneumatique peut avoir 2 méthodes:
- approche purement adiabatique à la compression comme à la détente : il faut alors un réservoir hypercalorifugé
- approche purement isotherme à la compression comme à la détente : là c'est le contraire, on est même contraint d'avoir des échangeurs thermiques pour refroidir à la compression et réchauffer à la détente.

Le pire cas qui se présente, et c'est généralement fréquent : on comprime beaucoup trop vite, l'air chauffe et va dans le réservoir, à ce moment là il se met à température ambiante et perd en pression. Lors de la détente, on ne retrouve alors que 30% de l'énergie de compression.

J'avais fait des calculs personnels dans ma jeunesse sur cette problématique : voir ici page 10

Bon si tu multiplies tous ces 0.X, ça risque de faire 0.0X

En plus de cela, l'autonomie en air comprimé est assez faible...

[Michel Kieffer]

Remundo et Citro

Nous obtenons donc : Rendement global = rendement production électrique* x [rendement compresseur x rendement compression décompression x rendement moteur pneumatique x rendement chaîne cinématique (boite…)] / coefficient liée à la surmasse de l’ensemble réservoir + air (cf. « spirales divergentes ») =

J’ai pris par contre un rendement de la chaîne cinématique de 0,9 ; 0,8 me paraissant un peu faible.

Hypothèse haute : Rendement global = rendement production électrique (RPE)* x [ 0,9 x 0,95 x 0,9 x 0,9 ] /1,1 (1,1 étant une estimation à la louche) = RPE x 0,63

Hypothèse basse : Rendement global = RPE* x [ 0,9 x 0,30 x 0,9 x 0,9 ] / 1,1 = RPE x 0,20

Soit dans tous les cas nettement moins qu’une voiture électrique ! (par exemple une 106 ).

Et si on rajoute le rendement de la production électrique, nous obtenons respectivement 0,22 et 0,07 sans même prendre en compte l’énergie grise !
7 % correspond au rendement désastreux d’une machine à vapeur.

Merci pour ces infos.

Michel

* Rendement production électrique = 1 / (2,8 x coef énergie grise)

[bernardd]

Le terme ci-dessus entre parenthèses [] est à comparer au rendement de la voiture électrique, soit environ 0,72 à partir de l’énergie finale (à la prise), charge et décharge comprises.

D'où vient ce chiffre ? Il me parait largement surestimé...

[bernardd]

Quant à ce que j'appelle ci-dessus "rendement électrique", je fais l'hypothèse que le compresseur est entraîné par un moteur électrique. Mais ceci n'est pas obligatoire, notre compresseur peut bien entendu être entrainé par un moteur thermique.

C'est surtout l'hypothèse qu'il s'agit d'une compression mécanique actuelle.

Or celle-ci peut largement être améliorée quand il y aura un réel effort de R&D sur le sujet.

Par ailleurs, la compression thermique est possible et n'a jamais été étudiée sérieusement à ce jour.

Sans parler d'une hybridation : plutôt que de laisser la chaleur de la compression mécanique partir dans le réservoir de stockage, il vaut mieux refroidir l'air, avec un COP>1, avant de comprimer mécaniquement et laisser l'air se réchauffer dans le réservoir ensuite.

Dans ce cas, l'efficacité de compression peut-être supérieure à 1 car non seulement la machine frigorifique aura un cop>1, mais on utilisera ensuite la chaleur ambiante.

Par ailleurs, la plupart des installations de production électrique ont aujourd'hui des résistances de charge au cas où la charge du réseau est inférieure à la production : c'est le cas de toutes les turbines à eau, par exemple.

Remplacer ces résistances par des installations de compression d'air serait un pur gain. Car renvoyer l'excédent pour turbiner dans les Alpes entraine une énorme perte de transport.

Le gain de l'air comprimé n'est pas seulement sur le rendement : il est surtout sur le stockage possible à la maison, dans des installations d'une grande simplicité. Une simple cuve en béton suffit.

Et si la thermique est bien gérée, vous pouvez conserver l'air comprimé des années sans aucune perte.

Voire un gain net sans aucune perte juste en chauffant avant utilisation, par exemple avec le chauffage bois en hiver ou du solaire concentré en été.

[bernardd]

Nous obtenons donc : Rendement global = rendement production électrique* x [rendement compresseur x rendement compression décompression x rendement moteur pneumatique x rendement chaîne cinématique (boite…)] / coefficient liée à la surmasse de l’ensemble réservoir + air (cf. « spirales divergentes ») =

Désolé, pas saisi le coefficient de surmasse : par rapport à quoi ? Pour quel type de voiture ?

Il faut prendre en compte la masse de l'ensemble stockage + groupe moteur....

Par ailleurs, il faut comparer ce qui est comparable : si tu fais une comparaison du réservoir à la roue, la partie compression n'y est pas.

Hypothèse basse : Rendement global = RPE* x [ 0,9 x 0,30 x 0,9 x 0,9 ] / 1,1 = RPE x 0,20

D'où vient cette hypothèse basse ?

Soit dans tous les cas nettement moins qu’une voiture électrique ! (par exemple une 106 ).

Peux-tu donner les chiffres de comparaison et leurs sources ?

Et il reste à prendre en compte l'énergie grise des batteries.

[Michel Kieffer]

Bernardd

Par ailleurs, la plupart des installations de production électrique ont aujourd'hui des résistances de charge au cas où la charge du réseau est inférieure à la production : c'est le cas de toutes les turbines à eau, par exemple.

Remplacer ces résistances par des installations de compression d'air serait un pur gain. Car renvoyer l'excédent pour turbiner dans les Alpes entraine une énorme perte de transport.

Aurais-tu une plus d’infos quant au nombre de Joules ainsi perdus ?

Merci

Michel