Nouveau générateur électrique à bois

[MivilleAndré]

Bonjour,

Je souhaite m'associer à des autoconstructeurs outillés (ou à des gens motivés avec des rêves plein la tête ) pour réaliser un nouveau moteur. Il s'utiliserai comme chaudière à la maison en lieu et place du fioul/gaz et vous produirai de l'électricité en même temps.
Description succinte :
Il s'agit d'un générateur électrique linéaire excité par des aimants reliés au pistons d'un moteur à combustion externe. Le fluide de travail est la vapeur sèche et le combustible des petites briquettes de bois de la taille d'un morceau de charbon. C'est un deux temps à piston opposés sans segmentation à joint labyrinthe dont le mouvement de retour s'effectue grâce à un ressort guidé sur une glissière à friction.

Voici quelques avantages de ce moteur :
-deux temps -> meilleur rapport poids/puissance et meilleur rendement que le quatre temps
-fait office de générateur électrique et de chaudière
-l'électricité est une énergie de meilleur valeur (plus utile) que le mouvement
-pas de vilbrequin -> pas de force radial du piston sur le cylindre -> moins d'échauffement -> moins d'usure -> meilleur rendement (8% de rendement en plus)
-Les lumières sont situés au extrémités des cylindres et ne nécessitent pas de soupapes
-les moteurs à combustion externe peuvent utiliser tout combustible qui "brule" (la chaudière haute température brule les fumées)
-combustion continue -> pas besoin d'une chambre d'admission -> plus haut rapport volumétrique -> plus simple -> moins de perte de perte dans les tuyauterie -> meilleur rendement
-rapport volumétrique variable
-pas d'huile moteur
-pas d'usure du piston et du cylindre
-La vapeur sèche n'est pas (ou très peu) corrosive
-Si transposé dans une voiture avec des moteurs à flux axial sur chaque roue ça veut dire pas de boite de vitesses, pas d'arbre de transmission, pas de démarreur, pas d'alternateur -> gain de poids -> économie de carburant
-L'énergie du freinage peut être récupéré à hauteur du rendement du moteur via une bobine qui chauffe à nouveau l'eau
-cylindres indépendants, extrêmement utile à faible charge
-Le moteur à piston opposé génère moins de vibrations
-Conception simple, peut être fait en do it yourself contrairement à un moteur diesel beaucoup plus compliqué

-Désavantages:
-Haute température de l'ensemble pour une bonne efficacité de carnot limite la taille de la machine à cause du coût/pertes de l'isolation
-Inertie thermique, nécessite un préchauffage important
-Encombrement important
-précision de l'alignement de la glissière et du piston dans le cylindre qui a une influence capitale sur le rendement (la tolérance entre le piston et le cylindre doit être inférieure à 30microns et si possible proche de 10microns, 50 microns c'est déjà trop et entraine une perte de rendement significative)


La machine est exceptionnellement simple à construire pour un moteur mais je n'ai pas la place ni tout les outils, ni le temps, il faut faire appel à des usineurs et décoleteurs professionnels...
Il n'y a aucun moule, ni de fonderie nécessaire. Mais uniquement des opérations à la machine outil conventionnelle, plus une opération de découpe laser et bien entendu beaucoup d'assemblage et de soudure.

La machine a un rendement de 40% si l'on utilise que l'électricité, les 60% de chaleur servent à l'eau chaude sanitaire

J'ai déjà les équations de dimensionnement, les matériaux et nuances et la topologie générale en tête. Il me manque les équations caractérisant le générateur électrique linéaire. Je vais me concentrer sur le type à flux axial (aimants le long du piston avec la polarité qui alterne). Je vais concevoir un générateur linéaire qui produit une force soudaine au point moteur haut (et bas lors du retour de piston) afin de maximiser la fréquence de va et vient et donc le rapport poids puissance. Heureusement je sais utiliser/programmer les équations de maxwell macroscopiques.

N'hésitez pas à poser des questions et à remettre en question le design, je me suis inspiré de nombreuses publications sur les moteurs et ce qui a été essayé pour valider ma topologie. Un site incontournable est zlibrary qui vous permet d'accéder gratuitement à la plupart des publications scientifiques.

Bien Cordialement

Miville André

[izentrop]

Sinon tu achètes une chaudière à cogénération à moteur stirling, c'est étudié pour, mais pas sur qu'il y ait encore beaucoup de fabricants https://www.totalenergies.fr/particulie ... ion-atouts

[MivilleAndré]

Non parce que les chaudières à cogénération de particulier n'ont pas un rendement de 40%, il faut nécessairement des grosses tailles pour atteindre le 40% et un double cycle avec deux turbines pour obtenir les 60% est hors de prix.

L'intérêt du moteur est son rendement élevé et sa conception relativement simple, si tu veux c'est comme un stirling ou tu utilises de l'eau au lieu de l'air

Il est vrai que je déguise les 60% de chaleur de mon moteur en utilisation chaudière, mais en réalité l'on souhaite diminuer au plus possible la fraction de chaleur car l'électricité est convertissable 100% en chaleur.

[izentrop]

Ça marche comment la vapeur sèche
Un schéma peut-être

[MivilleAndré]

La vapeur sèche est de la vapeur purement gazeuse, elle ne mouille pas.

DEMO vapeur sèche :

Ca ressemble à un moteur de 2cv mais avec une seule chambre de combustion au centre au lieu de deux sur les cotés et sans vilbrequin et avec un unique cylindre mais deux pistons opposés.

[sicetaitsimple]

N'y auraient-ils des synergies à rechercher via une intégration à un stockage-générateur à azote liquide tel que présenté ici:
inventions-innovations/moteur-generateur-azote-liquide-t15588.html

[izentrop]

L'intérêt du moteur est son rendement élevé et sa conception relativement simple

Si je comprends bien, ta machine à vapeur bricolé dans son garage serait plus performante qu'un moteur stirling éprouvé par des ingénieurs.

Pourquoi demander aux autres de le fabriquer à ta place pour qu'ils te piquent l'idée ? C'est absurde non ?

Tiens Okofen en proposaient un au granulé.
Comme ça date de 2012, rien n'indique qu'ils en commercialisent encore ? https://conseils.xpair.com/recherche_de ... ricite.htm

Ils semblent plutôt s'orienter vers la cogénération photovoltaïque https://www.oekofen.com/assets/france/p ... L_2019.pdf

Le fabricant du moteur donne une efficacité de 26 % ... 40 % pour ton bricolage, sacré prétention

[MivilleAndré]

"Si je comprends bien, ta machine à vapeur bricolé dans son garage serait plus performante qu'un moteur stirling éprouvé par des ingénieurs."
Oui sinon le moteur n'a aucun intéret

"Pourquoi demander aux autres de le fabriquer à ta place pour qu'ils te piquent l'idée ? C'est absurde non ?"

Il y a eu de nombreux essais de moteurs et de cette topologie par le passé et dans le présent :

https://www.freikolben.ch/lineargeneratoren.shtml

l'important est de combiner ce qu'il se fait de mieux. Le miens figurerai sur cette liste s'il s'avère ne pas dépasser les 40%. Comme il y a nécessairement une prise de risque dans ce genre d'aventure, c'est plus simple de s'associer (la perte est moins grande) surtout quand on a peu de moyens. Il n'y a pas encore de schéma parce que il y encore des problèmes à régler et je n'ai pas encore les équations de dimensionnement des aimants et bobines.

De nombreuses équipent de chercheurs travaillent sur ces moteurs...mais toujours rien

26% d'efficacité c'est pas terrible, il faut 40% !

[izentrop]

Il y a eu de nombreux essais de moteurs et de cette topologie par le passé et dans le présent : https://www.freikolben.ch/lineargeneratoren.shtml

En 1930 on ne connaissait pas mais aujourd'hui il y a le moteur stirling linéaire

26% d'efficacité c'est pas terrible, il faut 40% !

Ce n'est pas précisé mais je suppose que 26 % est le rendement global énergie thermique > mécanique > électrique et en cogénération ce n'est pas un problème puisque le reste de la chaleur est utilisée pour le chauffage d'une habitation et un petit peu pour faire tourner la pompe de circulation d'eau.

40 % serait le rendement thermique/ mécanique qui correspondrait au maximum atteignable dans des petits systèmes du rendement du cycle de Carnot pour un moteur thermique ditherme, non ?

[izentrop]

pas terrible, il faut 40% !

On attends encore les plans à hauteur de tes prétentions