La voiture du futur

[citro]

Avec des panneaux photovoltaiques, un compresseur lent qui peut recharger 230l à 350bar, je peux être autonome aujourd'hui. Manque plus que la voiture.

Avant que dans une prochaine étape, un système basé sur solaire thermique permette d'améliorer le rendement.

Ben justemment, j'avais demandé à Michel Kieffer, si il pouvait nous donner des chiffres sur l'énergie nécessaire pour comprimer de l'air ou un gaz à 200 bar.

En effet, on dit ici et là qu'il faut plus d'énergie pour compresser un gaz ou de l'air à 200 bar que pour faire rouler une voiture électrique de première génération comme l'une des miennes (soit 200Wh/km).
Si cela s'avérait exact, cela condamne (énergétiquement parlant), le GNV mais également le concept même de la voiture à air...

[Michel Kieffer]

Citro,

Voici un rappel des données fournies par Remundo (notre « roi du gonflage »).

Rendement global d’un véhicule pneumatique = rendement production électrique* x [rendement compresseur x rendement compression décompression x rendement moteur pneumatique x rendement chaîne cinématique (boite…)]
Ce rendement est encore dégradé par la surmasse de l’ensemble réservoir + air (cf. coefficient spirale).

Hypothèse haute : Rendement global = rendement production électrique 1/2,8* x [ 0,9 x 0,95 x 0,9 x 0,9 ] = 1/2,8* x 0,69 = 0,25
Hypothèse basse : Rendement global = 1/2,8* x [ 0,9 x 0,30 x 0,9 x 0,9 ] = 1/2,8* x 0,22 = 0,08
Et il faut rajouter l’influence du coefficient spirale…

Soit en principe moins qu’une voiture électrique ! (par exemple une 106).

Michel

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

[Michel Kieffer]

Voiture électrique… ou pneumatique ?

Le rêve de Citro (et de moi-même pour les déplacements urbains et semis urbains) :

19,8 MJ d’énergie utile au cent pour notre RENAULT VESTA sur cycle mixte (cf. page 31 doc « énergie utile au déplacement d’une voiture » http://www.hkw-aero.fr/energies.html.

Hypothèse, nous nous contentons d’une autonomie de 60 km, soit 12 MJ d’énergie utile pour 60 km.

Avec un rendement électrique décharge compris de 0,72 il nous faut environ 12/0,72 = 16,6 MJ dans notre batterie. A raison de 150 Wh/kg (0,54 MJ/kg), notre batterie pèse alors environ 30 kg, pas plus, pour réaliser 60 km. Il est clair que la problématique du lithium disparaît dans ces conditions.

Bien entendu, le « voyageur » préférera une version thermique ou hybride .

Quant à la voiture pneumatique, il serait intéressant de définir la masse d’air + réservoir nécessaire pour obtenir 12 MJ d’énergie utile.

Michel

Rappel : les chiffres ci-dessus sont issus de méthodologies validées notamment avec les donnés expérimentales de Citro.

[Michel Kieffer]

La double problématique… et le discours sécuritaire

1- le CO2 et ses risques : changements climatiques majeurs avec, dans le pire des cas, des effets de seuil ou de bascule sans retours en arrière possibles…

2- la raréfaction des énergies fossiles et ses risques : crise économique dantesque pouvant provoquer le grand retour des populistes guerriers au discours « pain et pétrole… ». Le risque de guerre énergétique semblant extrème dans ce cas.

Faute d’être clairement perçu, ce contexte ne nous empêche pas de continuer à construire des voitures lourdes sous couvert de sécurité en cas d’accident. Ceci est d’autant plus discutable que les carroseries lourdes servent justement à se protéger des autres carrosseries lourdes.

Mais il-y-a plus gênant, le discours « faut faire lourd pour être sûr en cas d’accident » nous met dans une situation d’insécurité infiniment supérieure (cf. double problématique).

Voici un non sens inquiétant.

Michel

[bernardd]

Rendement global d’un véhicule pneumatique = rendement production électrique* x [rendement compresseur x rendement compression décompression x rendement moteur pneumatique x rendement chaîne cinématique (boite…)]

"rendement compression décompression", c'est la charge et la décharge du réservoir de la voiture ?

Ce rendement est encore dégradé par la surmasse de l’ensemble réservoir + air (cf. coefficient spirale).

De quelle surmasse parles-tu ? l'avantage de l'air comprimé, c'est que la masse diminue avec l'énergie stockée, ce qui n'est pas le cas avec des batteries.

Avec un rendement électrique décharge compris de 0,72

Tu peux préciser ce chiffre et la formule complète ? Prend-il en compte charge, décharge et autodécharge ?

Il faudrait aussi séparer rendement voiture, de la prise de remplissage du réservoir à la roue, dans les 2 cas.

Et distinguer coté fixe, l'installation de stockage local domestique, par exemple à partir de solaire photovoltaique, en attendant mieux.

Et comme prendre en compte la durée de vie du système de stockage... et comment fabriquer des batteries pour tous :
http://www.meridian-int-res.com/Projects/EVRsrch.htm
ainsi que la différence de prix.

[Michel Kieffer]

Bernardd, études intéressantes à mener…

Les rendements affichés ci-dessus sont issus des études de notre expert Remundo (voir page 190 de ce forum).

A propos d’air comprimé, aurais-tu le rendement global, et ses composantes, entre l’énergie finale et l’énergie utile (de la prise pneumatique à la roue) ?

Quant à la masse de l’ensemble « air + réservoir » et en fonction du rendement ci-dessus, quelle masse faut-il selon toi pour assurer les 19,8 MJ d’énergie utile (à la roue) au cent pour un véhicule très léger type RENAULT VESTA sur cycle mixte ? (cf. page 31 doc « énergie utile au déplacement d’une voiture » http://www.hkw-aero.fr/energies.html).

Certes la masse d’air diminue rapidement au fil des kilomètres parcourus, mais le véhicule est quand même dimensionné pour supporter sa masse maxi.

Il serait intéressant de comparer les solutions « panneaux solaires pour comprimer l’air » suivantes :
- se servir des panneaux solaires pour alimenter le réseau électrique et décharger simultanément des centrales thermiques 100% fossiles (je prépare un papier à ce sujet) ;
- se servir des panneaux solaires pour comprimer de l’air ;
- moduler entre les 2 solutions en fonction des opportunités et des intérêts.

Les résultats de ces études nous intéressent tous.

Michel

[chatelot16]

De quelle surmasse parles-tu ? l'avantage de l'air comprimé, c'est que la masse diminue avec l'énergie stockée, ce qui n'est pas le cas avec des batteries.

de toute facon la masse d'air est tres faible par rapport a la masse du reservoir d'air comprimé

une bouteille d'oxygene comprimé de 10m3 pese 80kg

10m3 d'oxygene pese 12kg : bien sur la bouteille vide est legerement plus legere que pleine mais une batterie beaucoup plus legere donnera la meme energie

la solution a air comprimé est trop lourde , mais elle peut avoir un bon rendement

non seulement le reservoir est lourd mais le moteur doit etre tres lourd pour avoir un bon rendement

le poid de tout le bazar ne diminue pas le rendement , mais il augmente la consomation d'energie du vehicule : un vehicule n'a pas de rendement : un vehicule consome de l'energie et ne rend aucune energie mesurable ! il rend le service de transporter quelquechose , ce qui n'est pas une energie...

il n'y a pas de limite theorique de rendement a la chaine compresseur reservoir moteur : en fesant gros et lourd on peut aprocher de 100% , helas avec une masse donc un prix de materiel demesuré par raport a une batterie

[citro]

Citro,
Voici un rappel des données fournies par Remundo (notre « roi du gonflage »).
Rendement global d’un véhicule pneumatique = rendement production électrique* x [rendement compresseur x rendement compression décompression x rendement moteur pneumatique x rendement chaîne cinématique (boite…)]
Ce rendement est encore dégradé par la surmasse de l’ensemble réservoir + air (cf. coefficient spirale).
Hypothèse haute : Rendement global = rendement production électrique 1/2,8* x [ 0,9 x 0,95 x 0,9 x 0,9 ] = 1/2,8* x 0,69 = 0,25
Hypothèse basse : Rendement global = 1/2,8* x [ 0,9 x 0,30 x 0,9 x 0,9 ] = 1/2,8* x 0,22 = 0,08
Et il faut rajouter l’influence du coefficient spirale…
Soit en principe moins qu’une voiture électrique ! (par exemple une 106).

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

Désolé Michel, je ne comprends pas ta démonstration. (il est tard, je suis crevé...)
En fait je souhaite avoir une idée de la quantité d'énergie nécessaire (en kWh ou MJ) pour comprimer disons 1m3 d'air ou de gaz à 200 bar puis à 300 bar (de la prise à la bouteille).
Alors, je pourrais extrapoler, en fonction du nombre de m3 (d'air ou de GNV), nécessaires pour parcourrir 100km par raport à mes Véhicules Electriques.

Pour info, mes 106 consomment entre 68 et 77 MJ/100km de la prise à la roue, soit beaucoup plus qu'une VESTA.

Avec les beaux jours, je prend le scooter électrique qui malgré son rendement déplorable me permet de ramener ma consommation à 29MJ/100km.
Même si c'est moins bien que la VESTA et ses 20MJ/100km, je suis content.

[Michel Kieffer]

Citro,

Il faut 19,8 MJ d’énergie utile (à la roue) au cent pour un véhicule très léger type RENAULT VESTA sur cycle mixte.

Avec un rendement électrique (charge et décharge comprise) de 0,72 il nous faut alors 19,8/0,72 = 27,5 MJ au cent dans notre batterie… soit grosso modo la moitié de ta 106.

Et ceci est cohérent dans la mesure où notre véhicule référence est 2 x plus légers et quasiment 2 x plus aérodynamique que la 106.

Michel

PS : n’oublions pas que ce sont tes précieuses données qui ont permise en partie de valider mes modélisations courant 2009.

[bernardd]

Michel,

Cette réflexion est très intéressante à mener, mais un peu plus complexe et longue que la lecture du site, je ne pourrais pas la faire avant ce week-end.

En premier jalon, si l'on sépare le rendement mécanique et le rendement thermodynamique du moteur à piston utilisé en compresseur, il sera intéressant de procéder de la même manière pour le moteur à piston utilisé en décompression.

Par ailleurs, l'analyse du moteur à piston pour la décompression est en fait une analyse de machine frigorifique, qui PREND de l'énergie depuis l'atmosphère. C'est toute la différence entre détente adiabatique et détente isotherme : le moteur fournit en mouvement mécanique PLUS d'énergie que l'énergie potentielle de pression stockée en réservoir. Formellement, on ne devrait plus parler d'efficacité, mais de COP, en l'occurence >1, ce qui est unique parmi tous les moteurs disponibles. C'est bien ce principe de détente qui est utilisé dans un réfrigérateur, en circuit fermé.