Energiestro (stocker l'énergie par inertie dans le béton)

[chatelot16]

j'ai du mal a croire a l'efficacité du beton en volant d'inertie

la resistance du beton est trés faible : remplacer un volant en acier par un volant en beton avec la moitié d'acier pour l'armer va diviser la contrainte tolerable par 2 diviser la vitesse maxi par racine de 2 , et diviser l'energie par 2 ... conclusion le beton augmente le poid sans augmenter l'energie

l'ideal pour un volant me parait etre de l'acier pas forcement a très haute resistance , mais quand même meilleur que de l'acier a ferrer les ânes , ça peut aussi etre de la fonte GS plus economique que l'acier et presque aussi solide : les volant et les vilbrequin de moteur sont presque tous en fonte GS

il n'y a pas que le prix du volant qui compte : un volant en matiere peu resistante devra etre plus lourd et demandera des roulement plus gros , et coutera plus cher en transport et instalation

j'ai un gros doute sur la supension magnetique du poid : les aimant sont cher ... je me demande quel prix d'aimant il faut pour supporter 1,7 tonne

soutenir du poid par roulement me parrait plus facile , et avec les roulement il est plus simple de mettre l'axe horizontal

au niveau encombrement un volant en forme de disque de grand diametre n'est pas trop encombrant contre un mur ... un volant a plat sur le sol encombre plus

mettre tout sous vide pose un probleme : le lubrifiant des roulement s'evapore et ça grippe

mettre un joint entre le roulement et la partie sous vide , n'est pas parfaitement etanche et fait perdre de la puissance a la pompe a vide

le remplissage avec de l'hydrogene me parait plus simple : reduction de la perte par frottement de l'air moins radicale qu'avec le vide mais aucun probleme de lubrification

la mise sous vide demande une enveloppe assez rigide pour supporter la pression atmospherique ... avec de l'hydrogene a pression atmospherique une enveloppe plus legere suffit

[Remundo]

par contre le volant pourrait etre un peu moins lourd, sur le schema je vois pas l'utilité de mettre du beton dans la partie central puisque c'est pas le beton qui resiste a la traction.

Pour maximiser le moment d'inertie, sans doute

Plus le volant est léger, moins il stocke d'énergie

ça n'est pas tout à fait vrai... ni tout à fait faux.

le moment d'inertie est le cumul des "m r²" où m désignent les masses mises en mouvement et r leur rayon de giration.

une petite masse placée sur un grand rayon peut facilement avoir plus d'énergie cinétique qu'une grosse masse placée proche de l'axe de rotation, cela à cause de la proportionnalité au carré du rayon.

En pratique, les volants prennent la forme d'une couronne assez massive avec quelque tiges radiales.

L'approche de Energiestro est différente, pour minimiser les coûts de matière et de fabrication.

[Eric DUPONT]

oui mais meme si tu augmentes le diametre, c'est quand meme dans le perimetre que ca va plus vite et tu as au moins la moitié du volant qui serre pas a grand chose. et comme dit chatelot, jai des doutes sur le beton et armature periferique qui si elle n'est pas precontrainte va s'allonger tandis que le beton a l'interieur va se cassé, mais d'un autre coté c'est pas tres grave. effectivement la tendance serait d'augmenter le diametre pour limiter la force centrifuge, pouvoir donc aller plus vite en vitesse periferique sans pour autant augmenter la force centrifuge, c'est d'ailleur aussi pourquoi je m'etonne des chiffres de energisio qui donne des vitesses pour chaque materiaux alors que la vitesse admissible est proportionel au rayon.

nergitec a participé au concour innovation, il nous on meme pas repondue savoir si on a un prototype ou pas, EDF pulse c'etait 3000 euros,je l'ai pas fais.ce que je veux dire c'est pas parceque une solution est retenue qu'elle est meilleur qu'une autre. Mais bon le volant est interaissant, c'est simple, mais je pense que c'est plus adapté au photovoltaique pour le particulier justement pour ces raisons d'autant qu'il ya le generateur. et comme dit chatelot je verais plus un truc qui fait 2 mmetre de diametre, contre un mur avec de l'hydrogene et que ce soit meme le volant, les fils de cuivre du generateur qui contribue a la masse. Mais pour le beton ???

[chatelot16]

m r² n'est pas la meilleure formule : il suffirait d'augmenter r pour augmenter l'energie sans augmenter le poid : ou est la limite ?

la contrainte produite par la force centrifuge depand de la vitesse ... donc la vitesse maxi depand de la contrainte maxi tolerable du materiaux

dans le cas d'un disque la contrainte depand uniquement de la vitesse lineaire au carré ... indepandante du diametre : simplement plus c'est grand plus ça tourne lentement pour la même vitesse lineaire

un disque de grand diametre est favorable pour une vitesse de rotation raisonable au niveau du roulement et de l'alternateur

en empilant toute les formule le resultat est
energie = 3/4 m t/d

m = masse : normal que ça soit proportionnel a la masse
t = contrainte maxi tolerable dans le materiaux en N/m2 : normal aussi que l'energie augmente avec la resistance
d = densité : il fallait faire le calcul pour ne pas tomber dans le piege : la densité la plus lourde n'est pas un avantage : ç'est au contraire les materiaux leger et solide qui sont les meilleur

finalement le seul critere de choix du materiau c'est t/d

le choix du diametre et epaisseur ne change pas l'energie par kg de volant : ce n'est qu'un choix a faire pour une vitesse pratiquement utilisable : un trop petit diametre conduit a des trop grandes vitesse

une comparaison entre materiaux est deja disponible la
http://fr.wikipedia.org/wiki/Volant_d%2 ... 3.A9nergie

le meilleur est le kevlar si on ne compte pas le prix

dans les materiaux de prix plus raisonable il y a fibre de verre et resine ! meilleur que l'acier

pour moi le beton armé d'acier et sans interet puisque le beton aporte du poid sans resistance

ajouter 1tonne de beton a une tonne d'acier reduira la vitesse et donnera la même energie que 1tonne d'acier seul tournant plus vite

dans le cas de la fibre de verre la masse de resine est tres faible : c'est surtout du verre , la resine n'est que le moyen d'assemblage

le centre ne sert a rien ? non le centre est utile pour resister a la force centrifuge et permet de tourner plus vite qu'un anneau

un volant en forme d'anneau avec le centre evidé n'est utile que quand on doit tourner assez lentement donc loin du probleme de resistance a la force centrifuge

et il suffit de voir les volant de moteur divers : les machine a vapeur lente avaient des volant en anneau avec des rayon ... et plus les moteur tournent vite plus les volant se raprochent du simple disque

[chatelot16]

la vitesse maxi en tour/mn depand du diametre , mais la vitesse lineaire en m/s ne depand que du rapport resistance/densité

energie du volant = 1/4 m omega² R²
mais comme la vitesse lineaire V = omega R
energie = 1/4 m V²

contrainte t = 1/3 V² d
donc V² = 3 t/d

energie = 3/4 m t/d

[Eric DUPONT]

la masse de beton au centre ne sert a rien puisque elle ne contribue ni a la resistance de l'anneau ni a la puissance puisque sa vitesse est trop faible.donc le plus interaissant pour diminuer le prix c'est d'augmenter le rayon et non le cout des materiaux

[Eric DUPONT]

de toute facon, chatelot, comme tu l'as evoqué, le stockage jour nuit ne suffit pas, il faut de l'intersaisonier et c'est beaucoup moins rentable car on fait quelque cycles d'ans l'année au lieu d'un cycle tout les jours. et donc le seul moyen opour stocker de grande quantité d'enrgie a faible cout c'est l'azote liquide.

mon proto de moteur ericsson fait 5 kW. pour stocker l'energie en jour nuit, je comprime l'air d'une facon isotherme que je stock dans un reservoir haute pression, ainsi pour stocker 10 kw, j'ai besoin d'un reservoir de 300 litres a 300 bar. le rendement thermodynamique est tres bon, autant que le volant d'inertie. mais peu etre que le volant d'inertie est plus interaissant. parceque ca eviterait que le moteur tourne.seul le volant tournerait. mais si il faut un truc de 2 metre cubes pour stocker seulement 10 kwh, c'est pas terrible, en plus de la masse. dans 2 metre cube d'azote liquide, je stock 300 kwh

[Remundo]

m r² n'est pas la meilleure formule : il suffirait d'augmenter r pour augmenter l'energie sans augmenter le poid : ou est la limite ?

Il y a plusieurs limite...

D'abord c'est une SOMME de mr² :
1) pour un système discret : somme des mi ri²
2) et pour un système continu : intégrale (r² dm)

Des gens se sont déjà cassés les neurones pour savoir la meilleure répartition des masses pour obtenir un J maximal avec une masse minimale et la réponse est loin d'être évidente car il faut des tiges radiales assez fortes pour encaisser les effet centrifuges périphériques.

Veuillez lire la thèse que j'ai uploadée dans ce sujet, merci.

en effet, merci, voici la synthèse



Et je conseille cette thèse intéressante de G. CIMUCA pour se cultiver sur le sujet

La deuxième limite, c'est qu'on ne peut pas augmenter la vitesse infiniment, la vitesse limite périphétique est donnée par une racine carrée de (contrainte maxi admissible (en Pa) / masse volumique (en kg/m3)), comme l'avait déjà signalé l'intervenant de Energiestro, qui fait de l'ordre de 500 m/s avec un acier

[chatelot16]

http://fr.wikipedia.org/wiki/Volant_d%2 ... 3.A9nergie

environ 500m/s pour l'acier et 800m/s pour la fibre de verre

ça fait passer l'energie de 15 a 44 wh/kg

avec l'acier le volant stocke moins que la batterie au plomb , avec la fibre de verre , c'est a egalité avec le plomb avec l'avantage de pouvoir faire beaucoup de cycle sans usure

et le kevlar merite d'etre etudié : il est plus cher que la fibre de verre mais permet d'esperer 140 wh/kg

pratiquement ça veut dire qu'un volant en kevlar sera plus leger donc se contentera de roulement plus petit

le kevlar suporte une vitesse lineaire plus grande mais ça ne veut pas forcement dire vitesse de rotation plus grande : ça peut simplement etre un diametre plus grand

dans le cas des fibre de verre de carbone ou de kevlar faut il des fibre radiale ? non impossible on ne saurait pas racorder solidement toutes les fibre au centre : je prefere du simple tissus de verre en plusieur couche empilé a des angles different , c'est finalement assez facile a realiser

autre solution : enrouler les fibre en cercle : c'est moins performant , et c'est un piege le diametre des cercle augmente plus avec la force centrifuge que les rayon : il me parait donc difficile de construire sur ce principe un volant qui reste fiable a grande vitesse ... avec un simple empilage de tissus c'est simple

le probleme c'est la dimension minimum du truc pour stocker pendant une journé ... si le truc est trop petit ça stocke pendant un temps trop court : voir le gyrobus oerlikon qui avait une autonomie très faible , mais etait aceptable grace au une recharge très rapide a chaque arret http://fr.wikipedia.org/wiki/Gyrobus

je pense que pour faire du stockage sur la journée ce n'est possible que plus gros , genre 100kWh

la solution fibre de verre a l'avantage de pouvoir etre realisé en grande dimension , on sait faire des grand bateau ou des grande pale d'eolienne en fibre de verre !

dans le tableau comparatif de wikipedia il manque le bois , sous forme de contreplaqué : est aussi performant en rapport resistance densité que la fibre de verre

[Remundo]

oué, ça fait tourner la tête tout ça