Stocker de l'énergie thermique avec de l'huile de palme ? Matériau à Changement de Phase (MCP) Naturel

[cortejuan]

Bonsoir,

Si j'ai bien compris, l'huile de palme est intéressante en ECS car sa température de fusion est dans la gamme des 40 degrés. Moi je recherche une température de fusion dans la gamme 10-15 degrés.

Y a-t-il une autre huile me convenant mieux ?

D'autre part, comme les huiles sont souvent solubles dans les hydrocarbures, on doit pouvoir adapter finement la température de fusion en fonction de la concentration d'huile/hydrocarbure. Mais est-ce que le gain en chaleur latente est conservé ? J'avoue que mes connaissances en chimie organique sont franchement insuffisantes pour y répondre.

Quelqu'un sait ?

Cordialement

[dedeleco]

L'huile de palme est un mélange d'huiles :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Huile_de_palme

Il suffit de la distiller ou évaporer pour récupérer en condensant le plus volatil acide oléique en excès pour abaisser le point de fusion vers 13,4°C et moins si mélangé avec le linoléique encore plus volatil.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_ol%C3%A9ique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_linol%C3%A9ique
et il restera un excès de palmitique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_palmitique fondant à 63°C.

Le mélange avec un peu d'hydrocarbure marchera après détermination de la faible proportion nécessaire, en mesurant la T de solidification dans un frigo, mais la fusion sera étalée en température sur plus de 10°C probablement avec séparation partielle des huiles et hydrocarbure, ce qui ne sera pas très utile (plus faible capacité thermique) et des retards à la fusion et solidification.
Un exemple est l'huile d'olive (73% d'acide oléique) qui se sépare ainsi. vers 10°C avec un retard à la fusion en chauffant (expérience personnelle d' huile d'olive oubliée dans une maison de vacances froide en hiver !!).

Vu le prix des huiles, autour de 1€ le litre et plus, comme les carburants, je ne suis pas convaincu pour des m3 de leur 'intérêt par rapport à de l'eau ou de la terre disponibles en quantité énormes et 1000 à 10000 fois moins cher !!


Dans l'huile de palme, les acides non saturés (48%) vont réagir avec l'oxygène de l'air et peu à peu augmenter la température de fusion avec le temps et la diffusion de l'oxygène dedans.
Donc je ne suis pas très convaincu de cette solution.

Enfin la méthode de mesure est l'Analyse Thermique Différentielle
http://fr.wikipedia.org/wiki/Calorim%C3 ... 0_balayage
http://loic.portelette.free.fr/Methodes ... am%29.html
On peut la faire avec deux thermocouples (soit 3 fils 2 en cuivre et 1 en fer ou en constantan !!) et un millivolmètre enregistreur.
Ainsi on obtient toutes les informations sur les T de fusion et la largeur en T .

[cortejuan]

Bonjour,

et merci pour la réponse détaillée.

En fait j'avais la même analyse, le mélange huile + hydrocarbure restera hétérogène de toute manière et on risque d'assister à ce que l'on voit dans la bouteille d'huile d'olive, des agrégats solides dans une solution liquide...

C'est plus par curiosité que par réel intérêt, je vais m'en tenir à l'eau qui ne coute rien.

mais il y a tellement de sujets intéressants sur ce site.

Cordialement

[dedeleco]

l'eau qui ne coute rien.

L'eau coute le réservoir et la terre ne coute que de la remuer, bon exercice à la pelle pour la santé si on s'y entraîne régulièrement.
Autrement si la terre est profonde il est possible de percer des trous avec une masse, une perceuse ou une tarrière à main pour y enfiler des tubes de cuivres échangeurs (aller retour dans tube d'acier protecteur), même quelques mètres, voire même de faible profondeur (50cm), qui permettent de chauffer la terre sur les 15m2 et les m3 de terre dessous (même 50 cm font 7m3, réservoir gratis) sans la remuer (Quelques trous par m2 (faciles si la terre est de la bonne terre arable (terre alluviale) profonde où on enfonce sans peine un tuyau en fer à la main avec une masse à 1m de profondeur.
Un échangeur (tuyau ou vieux radiateurs de maison ou de voiture récupérés) dans la serre et un petit circulateur photovoltaïque pour la faire circuler dans les tubes en terre permet de chauffer la terre lorsque la serre est trop chaude pour récupérer cette chaleur même des mois après si les tubes descendent à plus de1m de profondeur (et au moins une semaine à 60cm).
En plus les plantes tropicales auront toujours leurs racines plus chaudes à plus de 13°C comme en région tropicale, car sinon elles seront à celle de la région 10°C voire moins en hiver.

[cortejuan]

Bonsoir,

cette réponse serait mieux à sa place dans le fil :

https://www.econologie.com/forums/chauffage-serre-par-tampon-thermique-t10226.html

j'ai hésité entre les deux solutions; une réserve d'eau ou des tuyaux. J'ai opté pour une solution intermédiaire : des bacs extérieurs (entre 50 et 100 € pièce) et une réserve enterrée (70 cm de profondeur sur 2,5m de long et 50 de large. En fait mon choix a été dicté par le fait que je vais planter des agrumes en pleine terre et qu'un système de tuyaux me posait problème pour planter mes arbres. La solution verticale est à retenir, je vais y réfléchir.

Mon choix est aussi dû à une constatation, en hiver, en zone continentale, la température peut monter rapidement à 30 degrés voire plus, ce qui est particulièrement néfaste pour les plantes en hivernage (je stocke plusieurs bacs d'agrumes) donc il faut éliminer rapidement cette énergie et l'eau m'a semblé, par sa conductivité thermique et sa capacité, plus efficace que le sol.

Tu parles d'un circulateur photovoltaïque si j'ai bien compris, est-ce moins cher qu'un circulateur de chauffage central ? Je pense que c'est en tout cas moins consommateur.

Merci pour tes précieux conseils.

Cordialement

[dedeleco]

en hiver, en zone continentale, la température peut monter rapidement à 30 degrés voire plus, ce qui est particulièrement néfaste pour les plantes en hivernage, donc il faut éliminer rapidement cette énergie et l'eau m'a semblé, par sa conductivité thermique et sa capacité, plus efficace que le sol.

Les deux, l'eau et le sol sont complémentaires, tout dépend de l'installation et du système d'échangeurs dans le sol.
L'eau isolée est bien sur quelques jours (jour pour nuit) mais garder la chaleur énorme en excès de l'été pour l'hiver, nécessite d'utiliser la diffusivité lente de la terre qui ne dépasse pas 3m de longueur de diffusion sur 4 , 6 mois à un an pour la stocker dans les grands volumes de terre en profondeur.
Il faut calculer les énergies en jeu très différentes en été (10 à 15KW sur 15m2 de serre avec soleil ) et en hiver ( 5 à 10 fois moins ????).
.
( longueur de diffusion variant comme racine carrée du temps, soit en 4 mois que le double de celle en un mois et en un mois que 5,5 fois celle en un jour et en 3 mois soit 120 jours cette longueur n'est que 11 fois celle en un jour, passant de 15 à 30cm à 1,7 à 3m environ suivant le sol )
http://fr.wikipedia.org/wiki/Diffusivit%C3%A9_thermique
max d'infos en Allemand
http://de.wikipedia.org/wiki/Temperatur ... %A4higkeit
Donc si la terre est meuble avec la possibilité d'enfoncer des tubes verticaux avec une masse, il est intéressant de la chauffer le plus possible en profondeur accessible ainsi à prix très bas, car cette chaleur récupérée par climatisation naturelle par le sol en été sera là adoucie en début d'hiver au moins (si pas plus profond) pour pas cher du tout.

Les isolants d'air immobilisé (laine, polystyréne, etc.;) ne sont bon que pour quelques jours au maximum, car leur diffusivité est rapide et l'épaisseur nécessaire croit comme le temps et pas la racine carrée de ce temps et la terre garde mieux cette chaleur sur des temps plus longs pour beaucoup beaucoup moins cher.

Le plus efficace comme isolant est un composite de couches alternées moitié de isolant léger (air) et de terre (ou d'eau) qui va associer une faible condutivité thermique à un capacité thermique élevée pour réduire la diffusivité thermique au minimum possible (rapport de conductivité sur capacité globale) et alors la diffusivité de ce composite va être 4xdiffusivité de la terre multiplié par Kair/Kterre (K condutivite thermisque) soit 4 à 5 fois plus faible et donc on passe de 3m à 1 m ou 0,75m d'épaisseur de cet isolant optimal à long terme pour conserver de l'été sur l'hiver si le volume du réservoir est très supérieur à celui de la terre dans l'isolant composite.
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_diffusivity
http://fr.wikipedia.org/wiki/Diffusivit%C3%A9_thermique
http://de.wikipedia.org/wiki/Temperatur ... %A4higkeit
http://fr.wikipedia.org/wiki/Conductivi ... _thermique
Ainsi avec une isolation optimale de 1m d'épaisseur max de couches alternées ( 1 à 3 cm) de laine d'air et d'eau immobilisée on peut conserver la chaleur sur 4 mois dans des gros récipients de type piscine.
Mais avec bien moins de travail, autant se servir de la terre juste avec des trous en terre et une épaisseur d'isolant spontané en terre de 3 m au lieu de 1m .

Pour le circulateur tout dépend de la puissance et du débit nécessaire mais aussi une combinaison des deux est l'optimal, car avec soleil on économise et sans soleil on peut récupérer la chaleur inaccessible sans électricité.
Il est possible de le monter progressivement, électrique de chauffage et si tout marche bien y ajouter le solaire.

[Capt_Maloche]

Hum Hum!

bien le bonjour !
Si c'était si simple de stocker en terre, tous les pavillons en seraient équipés

le problème est que la température du sous sol est assez constante à partir de 4m jusqu'à 100m( entre 12 et 15°C en France)
cela est dépendant de la moyenne annuelle des températures de l'air

Alors, certes, on peut isoler une grosse masse de terre avec un isolant périphérique et y stocker de l'énergie, mais la conduction est assez faible, donc difficile à exploiter si un besoin de puissance se fait sentir

de plus, les températures seront limitées

J'ai pensé pendant un moment à utiliser une grosse masse de béton, mais le soucis de ces masses solides, c'est qu'il faut ramifier la structure pour récupérer les "calories" dans le volume, d'où l'intérêt d'utiliser un fluide chargé d'apporter ces calories.

Voilà pourquoi les MCP (Matériaux à Changement de Phase) sont intéressants, l'énergie est stockée à température constante sous la forme solide du produit, le fluide caloporteur peut être de l'eau dans un réservoir rempli de "pains" de MCP, tout comme des "pains" de glace glycolés de glacières.

De plus, la chaleur latente emmagasinée est énorme par rapport à la chaleur sensible et permet des réductions de volumes importants

[cortejuan]

Bonsoir,

je ne suis pas un spécialiste des échanges thermiques dans le sol. Je l'avais pourtant envisagé mais avec tout un système de tuyaux enterrés assurant l'extraction ou le stockage de l'énergie et une isolation sérieuse du sol autour de ma serre.

Concernant les MCP, il me semble qu'aujourd'hui, les limites soient d'une part la disponibilité d'un produit respectant l'environnement (l'huile de palme en usage marginal c'est OK mais pas à grande échelle, le sujet a été évoqué). D'autre part, le coût de l'opération. Le moyen terme est effectivement la combinaison hétérogène eau/MCP comme indiqué ci-dessus.

Cela dit quid des mélanges quasi-homogènes comme les savons (ce sont des émulsions mais très "fines" ? Y a-t-il des tentatives ? Leur intérêt est leur capacité à se mixer avec l'eau sans problème en formant un produit fluide donc capable de passer dans un circulateur. Gagner un facteur 1.2 ou 1.5 sur l'eau pure ne serait pas si mal.

Cordialement.

[dedeleco]

Ce qui limite est d'abord l'incompréhension de la diffusivité thermique, incompréhension bien visible dans vos réactions basées sur la conductivité thermique stationnaire après le temps de diffusion!!
Ensuite , c'est la trop faible isolation des pavillons usuels des années 60 à 90 qui imposent des volumes de stockage de plus de 1000m3 (100m2 sur 10m de profondeur) en eau ou en terre (2000m3) remplis de tuyaux à 0,5 à 2m de distance .
Les maisons futures bien plus isolées demanderont 3 à 10 fois moins de volume !!
Voir Christophe avec son tampon piscine de 73m3 d'eau en sous sol, insuffisant, mais utile !!!
Enfin, le prix des trous pour faire passer les tuyaux d'échange thermique actuellement trop élevé est dissuasif !!
Il faut absolument réaliser un microrobot foreur peu cher pour forer et tirer des tuyaux dans la terre le plus simplement possible.
Alors le prix du mètre dans la terre étant bas, les réalisations sur jardin sur des volumes de 1000 à 2000m3 en profondeur dans les jardins alluviaux, seront possibles.
Lorsque on regarde, le projet canadien a très bien pris en compte ces difficultés dans sa réalisation !!
http://www.dlsc.ca/borehole.htm
Les matériaux à changement de phase à T entre 30°C et 100°c n'ont pas assez de chaleur calorifique pour stocker la chaleur dans un petit volume !!
Au mieux il font gagner un facteur 4 ou 5 en chaleur et donc leur volume est 1/5 des 1000m3, par rapport à l'eau , ce qui avec plusieurs centaines de m3 reste énorme et très cher !!

Si on veut stocker plus compact, il faut monter en température, ce qui complique avec des fours solaires à 900°C et la chaux ou autre réaction plus puissante de type synthèse de carburant.
Le plus compact ce sont les carburants fossiles ou bois : qui donnent la même énergie avec quelque m3 ou tonnes !!
Donc le plus compact et efficace est la photosynthèse donnant de la cellulose !!
mais son rendement solaire est faible par rapport à la surface de culture pour avoir quelques tonnes de bois par an : entre quelques 1000m2 et l'hectare, soit de l'ordre du 1/100 de l'énergie solaire thermique reçu sur la même surface !
Sans compter le travail de culture ou de bucheron sur le bois!
Aussi le stockage thermique solaire sous terre est valable si le perçage des trous est peu cher.

une isolation sérieuse du sol autour de ma serre

pour une durée de plus d'une semaine est illusoire et ne sert à rien. Il faut se servir de la diffusivité lente sur des distances comme la racine carré du temps pour stocker dans le volume augmenté par celui de diffusion, de l'ordre de 1 à 3m entre été et hiver, quelque soit le corps autour, terre ou isolant !!
lire, en allemand ils donnent plus d'infos, j'y peux rien (leitfähigkeit) !!
http://fr.wikipedia.org/wiki/Diffusivit%C3%A9_thermique
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_diffusivity
http://de.wikipedia.org/wiki/Temperatur ... %A4higkeit
la laine de verre (glasswolle) diffuse plus vite que la terre sableuse.(sandboden) !!

Donc vu que la terre est gratuite à part les trous, le moins cher c'est la terre.

On peut isoler une grosse masse de terre avec un isolant périphérique et y stocker de l'énergie, mais la conduction est assez faible, donc difficile à exploiter si un besoin de puissance se fait sentir

D'abord ainsi que j'explique ci dessus, la terre s'isole toute seule sans isolant périphérique, par la lenteur de diffusion ( on évite toute manipulation de terre à part les petits trous), et la vitesse de conduction pour récupérer la chaleur est fixée par cette longueur de diffusion (ou profondeur de pénétration) sur le temps d'utilisation en hiver de la chaleur stockée en été, soit les froids de novembre à mars, environ 4 mois et cette longueur de diffusion correspondante est de l'ordre du mètre !! (durée identique pour stocker en été).
plus on stocke sur une durée longue, plus la distance entre trous échangeurs peut être importante.
Donc si on récupère lentement sur 4mois la chaleur stockée sur un grande volume, la distance entre tubes échangeurs dans les trous a besoin d'être entre 1 à 2 mètres !!
Au Canada 2m !!
Et cela marche !!
La difficulté est de comprendre la diffusivité thermique avec sa longueur de diffusion, et d'oublier la conduction thermique stationnaire usuelle valable sur quelques jours et une dizaine de cm d'isolant !!

Sinon, on a des réactions inadaptées pour ce problème.

[Capt_Maloche]

c'est une usine à gaz, comme pour l'exemple que nous avons déjà décripté, les coûts sont colossaux et au delà de tout retour sur investissement possible

http://www.dlsc.ca/borehole.htm

Le sujet est intéressant et l'étude de la diffusion aussi

Mais au fait, y a t'il quelque par un relevé graphique de la diffusion d'énergie dans différents types des sols avec des relevés de T° dans le temps ?

En ce qui concerne les MCP, le première étude que j'ai faite montrait que 7m3 suffisait pour une autonomie totale d'1 semaine par -7°C et ce pour un pavillon de 150m²

Il suffit donc de dimensionner les capteurs solaires thermiques pour fournir la quté d'énergie nécessaire à cette capacité en 1 journée d'hiver ensolleillé. De mon côté, si je m'équipe ce sera sûrement avec une réserve d'énergie de 3 ou 4 semaines.

De plus, avec un insert au bois avec échangeur à eau, on peut garantir la continuité même par temps pourri durable
alors qu'avec une masse de terre...

Alors, la terre doit faire ses preuves cher Deldeco, en as tu qui traineraient dans un coin de tiroir?